DE3632461A1 - Herstellung von bindemittel fuer mineralfaservliese - Google Patents
Herstellung von bindemittel fuer mineralfaservlieseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von
Bindemitteln, die zum Sprühen auf Mineralfasern bestimmt
sind, welche Vliese oder Matten bilden, insbesondere zur
Wärme- und Schalldämmung. Diese Bindemittel geben den
gebildeten Vliesen ihren Zusammenhalt und, ganz allge
mein, ihre mechanischen Eigenschaften. Entsprechend der
Zweckbestimmung der Vliese können die hier betrachteten
Bindemittel beträchtlich variieren, selbst wenn, wie in
den üblichsten Arten, das Grundharz dieser Massen vom
Typ Aminoplast oder Phenoplast und insbesondere vom Typ
Phenol-Formaldehyd (ggf. durch Amine modifiziert)
bleibt.
Die Masse, die auf die Fasern zusätzlich zu dem Harz
gesprüht wird, enthält auch üblicherweise verschiedene
Bestandteile, die teilweise ihre Wirkung verbessern,
teilweise zusätzliche Eigenschaften verleihen. Es ist
ferner vom Harz selbst bekannt, daß man andere Bestand
teile zufügt, die ebenfalls eine Wirkung als Bindemittel
besitzen. Dies ist beispielsweise der Fall beim Harnstoff
oder beim Ammoniumlignosulfonat. Es ist ferner üblich, der
Masse eine Ölemulsion zuzusetzen, die zum Weichmachen und
gegen das Stauben dient. Man setzt auch häufig Glas-
Kunstharz-"Vernetzungsmittel" genannte Mittel zu, die die
Haftung des Kunstharzes auf den Fasern erleichtern. Dies
sind beispielsweise Amino-Silane. Man setzt ferner Füll
stoffe, Färbemittel, wasserabweisende Mittel, wie Silikone
usw. zu.
Es ist auch nötig, einen Vernetzungskatalysator für das
Harz, der die Endbehandlung begünstigt, zuzusetzen. Es ist
offensichtlich, daß dieser Bestandteil nicht lange vor
Auftrag des Bindemittels auf die Fasern zugegeben werden
kann, da er den Beginn der Vernetzung unter Raumbedin
gungen auslöst. Da weiterhin die Gefahr besteht, daß sich
das Harz vorzeitig umsetzt, wenn die hergestellten Mengen
sehr groß sind und die Zeitspannen zwischen der Herstel
lung und dem Verbrauch wachsen (in Anbetracht des Anteils
des benötigten Wassers und des erreichten Volumens für
diese Massen), ist es aus Gründen der bequemeren Lagerung
vorzuziehen, die Herstellung des Bindemittels erst unmit
telbar vor seinem Gebrauch durchzuführen.
Zum Beispiel wird es im allgemeinen bevorzugt, die Lager
dauer auf einige Stunden zu begrenzen. Für die Massen
überschreitet diese Dauer 24 Stunden nicht, aber für be
stimmte Massen kann sie wesentlich kürzer sein, z. B. in
der Größenordnung von einer Stunde oder selbst weniger.
Im übrigen können die Produkte, die auf einer einzigen
Produktionslinie hergestellt werden, sehr häufig von
einander abweichen. In der Annahme, daß jedes Bindemittel
aus einer unabhängigen Herstellung für unmittelbaren
Verbrauch stammt, muß man über ein komplettes Sortiment
von Bindemitteln verfügen. Dies ist um so weniger wün
schenswert, je breiter die Variationsbreite der verwende
ten Bindemittel ist.
Aus diesem Grund ist es Praxis, die Bindemittel im Maße
ihres Verbrauchs herzustellen. Die Schwierigkeit besteht
darin, die ständige Herstellung unter wirtschaftlich zu
friedenstellenden Bedingungen sicherzustellen. Insbeson
dere muß man das Eingreifen des Bedienungspersonals so
stark wie möglich einschränken. Weiterhin müssen die
Kosten der speziellen eingesetzten Anlagen mit den wirt
schaftlichen Zielen, die für die Übernahme dieser Techni
ken festgelegt sind, in Übereinklang stehen. Mit anderen
Worten braucht man einfache Lösungen, die verringertes
Personal benötigen, und eine Gesamtmenge von Materialien,
deren Kosten mäßig sind, wobei man die Qualität der her
gestellten Bindemittel aufrechterhalten muß.
Die übliche Art der Herstellung besteht darin, daß man in
einem Behälter die verschiedenen Bestandteile zusammen
bringt, deren Anteile von einer Bedienungsperson im Moment
ihrer Zugabe gemessen werden. Da die Bedienungsperson die
Kontrolle durchführen muß, neigt man dazu, die Herstel
lungsverfahren auszudehnen; deshalb sind auch die für jede
Herstellung verwendeten Mengen relativ groß. Diese beiden
Faktoren stellen ein Hindernis für das häufige Wechseln
des Typs des Bindemittels dar und benötigen beträchtliche
Lagervolumina.
In neuerer Zeit bemüht man sich, die Herstellungsschritte
zu automatisieren, was gestattet, sie häufiger ablaufen zu
lassen und daher kleinere Mengen einzusetzen.
Es wurde vorgeschlagen, die Bindemittel dadurch herzu
stellen, daß man die verschiedenen Bestandteile des Gemi
sches mittels geregelter Dosierungspumpen zugibt, um die
Bestandteile in den benötigten Anteilen zu liefern.
Selbst wenn vorgeschlagen wird, die Massen kontinuierlich
direkt im Maße ihres Verbrauchs herzustellen, bestehen
die umfassendsten Lösungen darin, aufeinanderfolgende
Chargen von beschränkten Volumen zu bilden, wobei eine
vorher hergestellte Charge verbraucht wird, während sich
die folgende Charge in Herstellung befindet.
Eine Schwierigkeit dieser Herstellungsart beruht auf der
Tatsache, daß die verwendeten Dosierpumpen eine gute
Präzision besitzen müssen. Man verwendet insbesondere
volumetrische Kolbenpumpen. Dieses Material muß häufig
gewartet werden. Außerdem sind dieses relativ teuere Ma
terialien. Im übrigen bringt die Verwendung von volume
trischen Pumpen Schwierigkeiten bezüglich der automati
schen Regelung. Es ist bekannt, ihren Ausstoß zu ändern,
indem man beispielsweise den Kolbenweg abändert oder indem
man das Betriebstempo ändert, aber jede einzelne dieser
Vorgehensweisen bringt eigene Schwierigkeiten mit sich.
Die Anderung des Tempos, die insbesondere mit Geschwin
digkeitsreglern erzielt wird, gestattet nicht, eine große
Präzision während langer Gebrauchszeiten aufrechtzuerhal
ten. Für die Abänderung des Kolbenhubs muß man mit der
Pumpe komplexe elektromechanische Vorrichtungen verbinden.
Aus diesen Gründen ist die Regelung dieser obengenannten
Materialien selten automatisiert und man begrenzt die
Eingriffe der Bedienungsmannschaft indem man häufige
Produktionswechsel vermeidet. Aber offensichtlich stimmt
dies nicht völlig mit den praktischen Notwendigkeiten
überein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Herstel
lungsweise für Bindemittel zur Verfügung zu stellen, die
gleichzeitig zuverlässig und genau ist, wobei die Her
stellung in auf jeden Arbeitsgang beschränkten Mengen
ausgeführt wird.
Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine solche
Herstellungsweise vorzuschlagen, bei der die Bemessung
der Bestandteile sich vorzugsweise mit einer Anzahl von
Meßvorrichtungen durchführen läßt, die geringer ist als
die Anzahl der verwendeten Bestandteile.
Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, bei der hier
betrachteten Herstellungsart von Bindemitteln eine auto
matische Momentanregelung der Mengen der verwendeten Be
standteile zu ermöglichen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, in jedem
Moment sogleich eine Bilanz der verfügbaren Masse aufzu
stellen, um die Menge des in Herstellung befindlichen
Bindemittels an die Menge des Vlieses von gegebener
Qualität, das in der Folge der laufenden Produktion her
zustellen bleibt, anzupassen.
Diese Bilanz kann auch mit derjenigen von jedem der auf
Lager befindlichen Bestandteile kombiniert werden, um
seine Steuerung zu erleichtern.
Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Vor
richtung vorzuschlagen, die sehr merklich die Eingriffe
der Bedienungspersonen unabhängig davon, ob sie zur Rege
lung oder zur Wartung dienen, zu verringern gestattet.
Gemäß der Erfindung weist die Anlage zur Herstellung von
Bindemitteln zusätzlich zu Lagerbehältern für die ver
schiedenen Bestandteile eine Gruppe von Leitungen und Um
wälzpumpen auf, die in Gefäßen enden, welche an eine ge
meinsame Leitung angeschlossen sind oder an eine begrenzte
Anzahl von gemeinsamen Leitungen, an der (denen) Vorrich
tungen zum Messen der Prokuktmasse angeordnet sind, die in
der (den) Leitung(en) strömen, wobei diese gemeinsame(n)
Leitung(en) die fließenden Bestandteile aufeinanderfolgend
zu einem Herstellungsbehälter leitet (leiten), wo das
Bindemittel durch definierte Mengen gebildet wird, dann
in einen Verteilungsbehälter leitet (leiten), wo es
schließlich von einer oder mehreren Pumpen wiederaufge
nommen wird und zu der Einrichtung zur Zerstäubung auf die
Fasern befördert wird.
Die Erfindung wird jetzt im einzelnen mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 schematisch einen Aufbau nach dem Stand der Tech
nik zur Zuführung der verschiedenen Bestandteile
des Bindemittels bis zum Herstellungsbehälter
zeigt,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm ist, das einen Teil der
Einrichtung zur Herstellung und Verteilung des
Bindemittels gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 3a ein Schema einer Meßvorrichtung ist, die in der
erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet wird,
dargestellt in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3b in Ansicht das Phenomen der Verformung darstellt,
die der Messung mittels der Vorrichtung gemäß
Fig. 3a zugrunde liegt.
In den Methoden nach dem Stand der Technik und in der er
findungsgemäßen Methode werden die Bestandteile, die zur
Bildung des Bindemittels bestimmt sind, bis zu den Ge
brauchsbehältern auf ähnliche Weise gelagert und beför
dert.
Fig. 2 gibt den Teil der entsprechenden Einrichtung zur
Lagerung und zum Transport eines Bestandteils bis zum
Verwendungsbehälter wieder. Analoge Anordnungen werden für
jeden der Bestandteile verwendet mit Ausnahme derjenigen,
die unten für einige von ihnen angegeben sind. Dieser Teil
der Anlage ist in Fig. 1 nicht wiedergegeben.
Die einzelnen Bestandteile (Harz, Harnstofflösung, Emul
sion, Öl, Ammoniak, Silanhydrolysat, usw.) werden in Be
hältern (1) großer Kapazität am Verbrauchsort gelagert, um
eine ausreichende Unabhängigkeit zu gewähren. Gegebenen
falls, insbesondere wenn die Einzelbestandteile am Ort
selbst hergestellt werden, können die Behälter eine klei
nere Kapazität besitzen, da die Gefahren von Versorgungs
mängeln beseitigt sind.
Diese Behälter (1) werden unter den Bedingungen gehalten,
die für jeden Bestandteil notwendig sind, um eine wohlbe
stimmte Qualität sicherzustellen. Sie sind z. B. mit Vor
richtungen zum Homogenisieren und zum Thermostatisieren
ausgerüstet.
Was das Wasser betrifft, das zur Vervollständigung des
Bindemittels notwendig ist, so wird es selbstverständlich
vorzugsweise direkt in den Kreislauf auf der Höhe der
weiter unten erwähnten Meßvorrichtung eingeleitet.
Was die in sehr geringen Anteilen zugeführten Produkte
betrifft wird es ggf. bevorzugt, sie direkt aus dem Be
hälter, der sie enthält, in den Einsatzbehälter (2) zu
überführen.
Die Bestandteile werden jeweils in einen Einsatzbehälter
(2) mit Hilfe einer Förderpumpe (3) gefördert. An der
Transportleitung, oberhalb der Pumpe, kann es vorteilhaft
sein, ein Schutzfilter (4) für die Pumpe anzubringen.
Im Lauf des Betriebs wird der Einsatzbehälter (2) zwischen
Maximalniveau und dem Minimalniveau gefüllt gehalten.
Niveauanzeiger regeln den Betrieb jeder Förderpumpe (3).
Der Einsatzbehälter (2) stellt ein bequemes Zwischenglied
mit beschränkter Kapazität in unmittelbarer Nachbarschaft
um Herstellungsort des Bindemittels dar. Er ermöglicht,
eine fortlaufende Speisung der Kreisläufe, die ihm folgen,
sicherzustellen. Jeder Einsatzbehälter kann jedenfalls
auch mehrere Herstellungsanlagen speisen.
Wenn sich die Zugabe der verschiedenen Bestandteile dazu
eignet, insbesondere wenn die Lagerung genügend nahe zur
Herstellung des Bindemittels ist (und wenn dementsprechend
das benötigte Leitungsnetz nicht zu ausgedehnt ist), kann
der Durchflußkreislauf direkt aus dem Lagerbehälter (1)
gespeist werden. Mit anderen Worten, man kann den
Einsatzbehälter (2),die Förderpumpe (3) und ihr Filter (4)
einsparen.
Der Bestandteil wird aus dem Einsatzbehälter abgezogen, um
einen Kreislauf zu durchlaufen, der zu einem Herstel
lungsbehälter führt.
Dieser Kreislauf oder Umlauf unterscheidet sich beträcht
lich, wenn man einerseits den Aufbau nach dem Stand der
Technik, dargestellt durch Fig. 1, und andererseits den
erfindungsgemäßen Aufbau, für den eine Ausführungsform in
Fig. 2 wiedergegeben wird, vergleicht.
Nach dem Stand der Technik umfaßt der Kreislauf eine Ein
heit von Filtern (5) und volumetrischen Dosierpumpen (6),
die die Bestandteile in bestimmter Menge in den Herstel
lungsbehälter (7) fördern, der für alle Bestandteile ge
meinsam ist und in dem sie gemischt werden. Der Kreislauf
umfaßt gewöhnlich auch Absperrschieber und Ablässe.
Die genauesten traditionellen volumetrischen Pumpen sind
Kolbenpumpen, deren Bewegung ein konstantes Volumen be
stimmt. Diese Bewegung, die durch eine Gruppe Anriebs
pleuelstange-Kurbelstange erzeugt wird, ist gleichzeitig
in ihrer Geschwindigkeit und in ihrer Amplitude regelbar.
Die Amplitude oder der Kolbenhub entspricht einer Änderung
der Lage der Einheit Pleuelstange-Kurbelstange. Obwohl
diese Veränderung automatisch gesteuert werden könnte wie
oben angegeben, würde diese Automatisierung relativ kom
plexe Vorrichtungen benötigen, die die Kosten der Ein
richtung sehr merklich erhöhen würden. Aus diesem Grund
wird häufig die manuelle Steuerung vorgezogen, bringt aber
Probleme mit sich, die diesem Vorgehen innewohnen, nämlich
Langsamkeit des Vorgangs, Gefahr von Fehlern, usw.
Die Geschwindigkeitsänderung, die z. B. mittels stufenlos
regelbaren Getrieben erreicht werden kann, ist auch
nicht problemlos. Wie bereits gesagt, ist die Wirkungs
weise von stufenlos regelbaren Getrieben nicht genau
genug, um eine zufriedenstellende Erzeugung zu garantie
ren.
Das Bindemittel, das in dem Behälter (7) hergestellt wor
den ist, durchfließt anschließend einen Verteilerkreis der
detailliert im Hinblick auf die Anlage gemäß der Erfindung
beschrieben wird.
Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer Ausfüh
rungsform gemäß der Erfindung.
In dieser Anlage ist der Teil, der sich auf die Lagerung
der Bestandteile, auf ihre Beförderung bis zu den Ein
satzbehältern bezieht, so wie vorstehend beschrieben. Der
folgende Teil, der in den Ausführungsformen der Erfindung
eigenartig ist, muß in ausführlicher Form betrachtet
werden.
Jeder Bestandteil, der einem Einsatzbehälter (2) entnommen
ist, durchläuft eine Zuführschleife, die eine Umwälzpumpe
(8), ein Filter (9), das die Pumpe (8) schützt und in
Fließrichtung oberhalb angeordnet ist, einen Dreiwege
schieber (10) und eine Rückleitung (11) umfaßt. In diesem
Kreislauf sind die Funktionsparameter so ausgelegt, daß
der Förderstrom der Pumpe größer ist als derjenige, der
zur Speisung des Herstellungsbehälters (12) notwendig ist,
der weiter unten erwähnt wird. Die Zuleitungsschleife wird
somit ständig von dem Bestandteil durchflossen.
Tatsächlich ist die Umwälzpumpe (8) vorzugsweise kontinu
ierlich, um eine gute Wirkungsweise zu besitzen. Unter
diesen Bedingungen wird je nach Stellung des Dreiwege
schiebers (10) der Bestandteil entweder vollständig in den
Einsatzbehälter (2) durch Leitung (11) zurückgeführt oder
teilweise zurückgenommen und teilweise in den Kreis, der
den Herstellungsbehälter (12) speist, geleitet.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, die Zuführungs
schleife durch einen Umlauf ohne Rückkehr zu dem Einsatz
behälter (2) zu ersetzen. Diese Art hat zur Bedingung, daß
die Pumpe diskontinuierlich arbeitet, was weniger günstig
ist, insbesondere wegen der Gefahr von aufeinanderfolgen
den Leerläufen bei einem Halt selbst von kurzer Dauer.
Weiterhin setzt dies auch einen Förderstrom der Umwälz
pumpe voraus, der relativ gut an die tatsächlich benötig
ten Ströme angepaßt ist. Im Falle einer Zuführungsschleife
verfügt man im Gegensatz dazu über eine große Breite in
der Auswahl der Kenndaten der Pumpe, unter dem Vorbehalt,
daß der erzeugte Strom über dem notwendigen Durchsatz
liegt.
Erfindungsgemäß ist es nicht nötig, eine Pumpe zu verwen
den, deren Durchsatz sehr genau geregelt wird.
Die Dosierung wird nicht von der Pumpe durchgeführt, son
dern erfolgt direkt aufgrund der Menge des Bestandteils,
der in den Zuführungsleitungen des Herstellungsbehälters
(12) fließt.
Aus diesem Grunde kann man eine breite Vielfalt von Pumpen
gebrauchen, insbesondere Kreiselpumpen, Zahnradpumpen,
Schraubenpumpen oder Würgelpumpen. Da diese Pumpen nicht
zur Aufgabe haben, die Menge der Bestandteile zu messen,
ist es möglich, sie mehr nach ihrer Robustheit als nach
ihrer Präzision auszuwählen, was beträchtlich die Be
triebssicherheit der Anlage zu verbessern erlaubt und die
schwierigen Wartungsmaßnahmen begrenzt im Vergleich zu
dem, was man feststellt, wenn entsprechend der traditio
nellen Technik die Messung durch die volumetrische Pumpe
selbst durchgeführt wird.
In Fig. 2. werden die Zuführungsschleifen der verschiede
nen Bestandteile (eine einzige von ihnen wird vollständig
wiedergegeben) mit einem einzigen Kreislauf zur Messung
der Zufuhr des Herstellungsbehälters (12) verbunden dar
gestellt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil sie zu
einer sehr gründlichen Vereinfachung der Anlage führt. Man
sieht, daß es vorteilhaft sein kann, diesen Teil in zwei
oder mehr zu zerlegen. Im allgemeinen ist es jedoch er
findungsgemäß nicht nötig, einen getrennten Kreislauf für
die Messung für jeden Bestandteil vorzusehen, während es
nach dem Stand der Technik im Gegensatz dazu am üblichsten
ist, einen Meßkreis mit einer volumetrischen Pumpe für
jeden Bestandteil zu haben.
Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, mehrere Anschlüsse mit
demselben Meßkreis hergestellt sind, bemüht man sich, die
Volumina der Leitungen, die die Dreiwegschieber der ge
meinsamen Leitung (13) trennen, ebenso wie auch die Länge
der gemeinsamen Leitung (13), die vor der Meßvorrichtung
(14) liegt, in höchstem Maße zu begrenzen.
In der erfindungsgemäßen Anlage werden die Bestandteile
von einer Vorrichtung des Typs des Massendurchflußmessers,
wie z. B. solchen, die von der Gesellschaft MICRO-MOTION
vertrieben werden, gemessen. Es handelt sich um Geräte,
deren Wirkungsprinzip wie folgt ist:
Die gemessene Flüssigkeit fließt in einem U-Rohr (20) und
wird angetrieben von einer Vibrationsbewegung, die in
einer Richtung aus der Ebene des U heraus erzeugt ist. Die
Vibrationen des Rohrs erzeuen die Beschleunigungen der
Flüssigkeit, die in dem U-Rohr fließt, in Richtung der
Pfeile a. Die augenblickliche Richtung der Vibrationen
wird in den Fig. 3a und 3b durch die Pfeile V angegeben.
Umgekehrt bleibt die Flüssigkeit gegenüber der Beschleu
nigung, die ihr erteilt wurde, träge. Dieser Widerstand
überträgt sich durch zwei Kräfte in entgegengesetztem Sinn
auf jeden Schenkel des U, dargestellt durch die Pfeile F
in Fig. 3b. Diese Kräfte sind eine direkte Funktion der
Flüssigkeitsmasse, die in dem Rohr fließt. Das Maß der
Kräfte und danach der Masse der Flüssigkeit wird durch die
Verformung des Rohrs erzeugt; die Verformung wird schema
tisch in Fig. 3b dargestellt. Die Verformung kehrt sich
mit der Vibrationsrichtung um. Die Messung der Verformun
gen wird beispielsweise auf magnetische Art durchgeführt.
Die Genauigkeit der Massemessungen, die mit Hilfe dieser
Durchflußmesser durchgeführt wird, liegt in der Größen
ordnung von 0,5 bis 1%, eine Genauigkeit, die vollständig
ausreichend ist für die erfindungsgemäße Anwendung. Diese
Genauigkeit ist im übrigen in derselben Größenordnung wie
die, die man mit den volumetrischen Pumpen von sehr guter
Qualität erhält.
Es wurde gesagt, daß derselbe Meßkreis für die verschie
denen Bestandteile des Bindemittels dienen kann. In der
Praxis können die Massen der Bestandteile, die für die
Herstellung eines gleichen Bindemittels eingesetzt werden,
voneinander sehr verschieden sein. Dies kann einige
Schwierigkeiten aufwerfen.
Der Querschnitt des Massendurchflußmessers wird so ge
wählt, daß er ein Maximum an Genauigkeit in einem gegebe
nen Durchflußmengenbereich gestattet. In Abhängigkeit von
der Wahl dieses Bereichs ist die Aufgabezeit von jeder
Produktmenge festgelegt. Wenn die Bestandteile in vonein
ander sehr verschiedenen Anteilen eingesetzt werden, sind
bei Verwendung desselben Durchflußmessers die Zeitfolgen
sehr verschieden. Dies kann verschiedene Probleme mit sich
bringen. Wenn man eine geringe Durchflußmenge wählt,
fließen die reichlichsten Bestandteile sehr lange bis zu
dem Punkt, daß die Geschwindigkeit der Verwendung des
Bindemittels nicht mehr zufriedenstellend ist. Wenn man im
Gegensatz dazu einen starken Durchfluß wählt, ist die
vollständige Folge schnell und der Bedarf zufriedenstel
lend, aber die Durchlaufzeit der Bestandteile von geringem
Anteil ist sehr verringert und die Ungenauigkeit bei ihrer
Messung kann sich beispielsweise aufgrund der Tatsache
der Ventilträgheit in unerwünschter Weise steigern.
Wenn die Bildung des Bindemittels Bestandteile umfaßt, die
in sehr unterschiedlichen Anteilen teilnehmen, kann es
vorteilhaft sein, zwei Meßkreisläufe oder mehr zu schaf
fen, wobei jeder Kreislauf so gewählt ist, daß er den
besten Meßbedingungen entsprechend den speziellen be
trachteten Produkten entspricht.
Natürlich ist es möglich, einen Meßkreis für jeden Be
standteil zu errichten, aber die Installationskosten
hierfür sind ganz beträchtlich erhöht. Die Verbesserung,
die aus einer solchen Anordnung folgt, genügt im allge
meinen nicht, um die zusätzliche Investition zu kompen
sieren.
Es ist bemerkenswert, daß eine einzige Meßvorrichtung
(oder ggf. zwei) für alle verschiedenen Bestandteile von
unterschiedlichster Art genügen kann. Dies ist um so vor
teilhafter, je zahlreicher diese Bestandteile sind. Ihre
gewöhnliche Anzahl beträgt sechs bis zehn, sie kann jedoch
noch höher liegen. Ein Vorteil der Massendurchflußmesser
besteht darin, daß sie unabhängig von der Volumenmasse der
behandelten Produkte arbeiten. Die ggf. auftretenden
Abweichungen sind kleiner als die allgemeine Präzision der
Messungen die vorstehend angegeben wird. Im übrigen, was
das wichtigste ist, sind die Volumenmassen der
verschiedenen verwendeten Bestandteile einander be
nachbart, was noch die Genauigkeit der Messungen erhöht.
Die Ähnlichkeit der Volumenmassen der Bestandteile bewirkt
auch, daß das Totvolumen, das durch die gelegte Leitung
zwischen den Dreiwegeschiebern und dem Eintritt des
Durchflußmessers gebildet wird, nicht merklich die durch
geführten Messungen verfälscht, obwohl man während der
Durchflußzeit eines Bestandteils während eines Bruchteils
dieser Zeit den Rest des vorhergehenden Bestandteils, der
diesen Teil des Meßkreises füllt, mißt. Trotzdem ist es
vorteilhaft, dieses Totvolumen so stark wie möglich zu
begrenzen, indem man die Dreiwegeschieber so dicht wie
möglich an dem Durchflußmesser anbringt. Im Fall von Pro
dukten mit sehr unterschiedlichen Volumenmassen erhöht
natürlich eine systematische Korrektur noch die Präzision.
Für die üblichsten Anwendungsbedingungen und bei Verfol
gung der im folgenden angeführten Vorsichtsmaßnahmen ist
es dennoch möglich, ohne Korrektur zu arbeiten. In der
Annahme, daß die Herstellung der Massen automatisch nach
einer programmierten Steuerung abläuft, wird die systema
tische Korrektur vorteilhaft in das Programm aufgenommen.
In Betrieb der Anlage hat die Verwendung eines einzigen
Durchflußmessers (oder einer geringen Anzahl) zur Folge,
daß er die Produkte aufeinanderfolgend aufnimmt, um sie
eines nach dem anderen zu messen.
Die Wahl der Reihenfolge ist nicht notwendigerweise will
kürlich. Sie kann durch die auszuführende Mischung fest
gelegt werden. Sie kann auch eine Funktion der Forderung s
ein, daß die Bestandteile zugeleitet werden, um einen
gemeinsamen Kreis zu durchlaufen. Im besonderen ist es
vorteilhaft, am Ende der Folge eine "Spülung" durch das
Wasser, das die Gesamtmenge des eingeführten Wassers oder
nur einen Anteil davon darstellen kann, vorzunehmen, wobei
der Rest auf einmal oder mehrere Male verteilt in den
früheren Elementen der Reihenfolge zugegeben wird. Man
kann auch jeden Durchgang eines Bestandteils durch Spülen
mittels eines Bruchteils des benötigten Wassers abtren
nen.
Die Spülung am Ende der Reihenfolge stellt einen doppelten
Vorteil dar. Sie stellt einerseits sicher, daß die Gesamt
menge der Bestandteile, deren Einführung durch die Öffnung
und das Schließen der verschiedenen Schieber gesteuert
wird, gut in den Herstellungsbehälter überführt wird und
daher die Anteile gut eingehalten werden. Es garantiert
andererseits im Falle einer Änderung der Zusammensetzung
eines Verfahrens gegenüber dem folgenden die Entfernung
der Bestandteile der vorangehenden Masse.
Aus denselben Gründen wird im Kreis, der schematisch in
Fig. 2 dargestellt ist, bevorzugt, die Speisung von Wasser
am Ende der Leitung (13) so vorzusehen, daß die Spülung
die ganze Leitung betrifft.
Das Schema von Fig. 2 gibt einen Zuführungskreis der Meß
anordnung mit sieben Dreiwegeschiebern wieder. Dies ist
nur ein Beispiel. Die Menge der Zuleitungen und demzufolge
der verschiedenen Bestandteile ist nicht begrenzt. Im
übrigen kann dieselbe Anlage zur Herstellung von Binde
mitteln verschieder Art dienen, wobei nicht notwendiger
weise alle Zuleitungen im Verlauf der Folge, die zur Her
stellung eines bestimmten Bindemittels führt, gebraucht
werden.
Die in den Herstellungsbehälter eingeleiteten Bestandteile
werden mittels eines Rührers (15) homogenisiert. Sie wer
den dann in den Verteilerkessel (16) übergeleitet. Die
Steuerung des Durchflußes aus Behälter (12) in Kessel (16)
wird durch den Füllstand in letzterem bestimmt. Wenn der
untere Füllstandmesser die Überleitung auslöst, wird die
gesamte Präparation des Kessels (12) umgefüllt. Dies wird
entweder durch einfache Schwerkraft, wie schematisch in
der Fig. angegeben, oder mittels einer Umwälzpumpe durch
geführt. Diese Überleitung der Zusammensetzung löst, wenn
der Kessel (12) leer ist, das Ingangsetzen einer neuen
Folge der Bindemittelherstellung aus.
Man richtet es so ein, daß die Herstellungszeit unter der
Verbrauchszeit für das Bindemittel liegt dergestalt, daß
das Verfahren ohne Unterbrechung abläuft. Unter dieser
Bedingung sieht man, daß das hergestellte Volumen bei je
der Folge relativ gering sein kann, was die toten Mengen
an Produkt begrenzt. Selbst wenn diese Verfahrensweise
eine Vervielfachung der Herstellungsschritte bedingt, er
gibt sich keine Schwierigkeit im Falle wo, wie weiter un
ten ausgeführt wird, die Verfahrensschritte vollständig
automatisiert werden können.
Im übrigen ermöglicht das geringe Bindemittelvolumen, das
bei jeder Folge hergestellt wird, eine schnellere Umset
zung, mit anderen Worten eine kürzere mittlere Wartezeit
vor der Verwendung. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn
die hergestellte Masse sich unter Umgebungsbedingungen
rasch verändert.
Das geringe Volumen in Wartestellung erleichtert auch den
Wechsel von Bindemittel im Betriebsverlauf, indem es die
Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herstellungsver
fahren verringert. Wie bereits angegeben wurde, läuft die
Änderung der Zusammensetzung im erfindungsgemäßen Fall
ohne Produktionsunterbrechung ab, indem einfach die Rei
henfolge der Zuführung von Bestandteilen geändert wird.
Wenn eine Änderung der Zusammensetzung unternommen wird,
ist Behälter (12) vollständig von seinem Inhalt entleert.
Mit anderen Worten der Anteil der Zusammensetzung, der
sich unterhalb des Minimalniveaus befindet, ist entweder
verbraucht oder durch den Ablaß (19) entleert.
Die Verteilung des Bindemittels auf die Sprühapparate kann
auf verschiedenen Modalitäten erfolgen. Vorzugsweise wird
die Zusammensetzung, die aus dem Verteilerkessel (16)
kommt, über Dosierpumpen zu den Sprühvorrichtungen (18)
geleitet. Diese Dosierpumpen brauchen keine sehr große
Präzision aufzuweisen, wenn sie auch stabil sein müssen.
An diesem Punkt der Anlage dreht es sich nicht darum, eine
Zusammensetzung aus Bestandteilen in peinlich genauen An
teilen herzustellen, sondern die Fasern, die die Vliese
bilden, mit einer konstanten Menge an Bindemittel zu
überziehen.
Die Dosierpumpen können auch zeitweilig oder permanent
durch eine Meßeinheit vom Typ Massendurchflußmesser, die
mit Vorrichtungen zur Regulierung des Verbrauchs, wie
z. B. entsprechenden Schiebern, ausgerüstet sind, ersetzt
sein. Wenn die Kosten dieser Anlagen diesen Lösungstyp für
eine ständige industrielle Anwendung weniger attraktiv
machen, kann sie große Vorteile für gelegentlich an der
Produktionslinie durchgeführte Kontrollen haben.
Um die Zerstäubungsgeräte zu speisen, verwendet man z. B.
Schraubenpumpen (wie z. B. Pumpen vom Typ MOINEAU).
Zur Verbindung des Verteilerkessels (16) und der Dosie
rungspumpen (17) kann man eine Durchflußschleife vorsehen.
Diese Anordnung, die nicht in Fig. 2 dargestellt wird, ist
besonders dann nützlich, wenn der Verteilerkessel (16)
relativ weit vom Ort des Verbrauchs entfernt ist und wenn
es vorgesehen ist, die Art der Zusammensetzung häufig zu
ändern. In diesem Fall, wie vorstehend, enthält die Um
laufschleife ein Filter und eine Umwälzpumpe, die einen
Durchsatz sicherstellt, der über demjenigen liegt, der der
Speisung der Dosierpumpen (17) entspricht.
Im Fall der Verwendung einer Umlaufschleife kann das
Messen der verteilten Bindemittelmenge mit einfachen Rota
metern, die Ventile mit regulierter Öffnung steuern, oder
mit analogen Vorrichtungen reguliert werden.
Ein beträchtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrich
tung, die oben beschrieben wird, besteht in der Tatsache,
daß die Regelung der Anteile von jedem Bestandteil der
Zusammensetzung ohne jede Abänderung auf Höhe der Meßvor
richtung erfolgt, im Gegensatz zum Einsatzverfahren mit
Dosierpumpen. Tatsächlich hat erfindungsgemäß materiell
die Änderung der Anteile oder der Bestandteile selbst eine
Änderung der Reihenfolge der Öffnung und des Schließens
der Dreiwegeschieber zur Folge. Es gibt daher keine Ver
änderung der mechanischen Anlage.
Diese Vereinfachung ist beträchtlich, da die Reihenfolge
der Herstellung von einem Rechner gesteuert wird. Dieser
kann die Herstellung aus der Entfernung verfolgen und im
Fall einer dringenden Modifizierung sofort eingreifen. Die
erfindungsgemäßen Anordnungen sind noch erheblich vorteil
hafter für einen automatischen Ablauf. Ein solcher ist
umso vorteilhafter, als die Produktionsbereiche unter
schiedlicher sind und häufiger abgeändert werden.
Die automatisierte Anlage benötigt keine anderen Eingänge
von Informationen als die, die auf jeden Fall eingerichtet
sind, nämlich die Niveaumessung der Bestandteile in den
Behältern und Lagerkesseln, die Niveaumessung in den
Einsatz-, Herstellungs- und Verteilungsbehältern und
-gefäßen, und die Informationen, die von der oder den
Meßanordnung(en) für die Bestandteilmassen zur Versorgung
der Herstellung geliefert werden.
Die ggf. automatisierte Vorrichtung umfaßt auch in der
Regel Meßanordnungen, die kontrollieren, daß die benötig
ten Drucke in den Durchflußschleifen gut aufgebaut sind.
All diese Informationen werden vorzugsweise auf eine
Arbeitseinheit geleitet, die auch die programmierten An
weisungen empfängt. Diese Einheit wiederum steuert den
Gang der verschiedenen Elemente der Anlage: Schieber,
Pumpen, die die Herstellung des Bindemittels regeln. In
Fig. 2 ist die Datenverarbeitungsanlage und die automati
sche Steuerungsanlage mit dem Kasten (22) wiedergegeben.
Zur Information hat man die Verbindungen der Behandlungs
einheit einerseits mit der Meßvorrichtung (14) und ande
rerseits mit einem Dreiwegeschieber (10) in gestrichelten
Linien schematisch dargestellt. Entsprechende Verbindungen
sind mit allen Meß- und Steuerungsvorrichtungen der Anlage
hergestellt, wie klar ersichtlich ist.
Die Daten, die von den verschiedenen Meßinstrumenten
stammen, gestatten im übrigen ggf., den Vorrat an Be
standteilen des Bindemittels durch die Feststellung ihres
kumulierten Verbrauchs zu verwalten.
Beispielsweise umfaßt eine Bindemittelherstellung, die für
die Erzeugung von Glasfaservliesen, -matten oder -platten
für die Dämmung verwendet wird, die folgenden Bestandtei
le, die in der angegebenen Reihenfolge eingeleitet wer
den:
- - Wasser
- - ggf. modifiziertes Phenol-Formaldehydharz
- - Harnstoff in wässriger Lösung,
- - Ammoniumsulfat in Lösung,
- - Ammoniak,
- - Ölemulsion,
- - hydrolysiertes Silan,
- - Wasser.
Wie oben angegeben, ermöglicht der Durchfluß von Wasser am
Ende der Folge ein Spülen der Zuführungsleitungen. Das am
Anfang der Folge eingeleitete Wasser gestattet eine gute
Homogenisierung der Masse im Maße der Einleitung der
verschiedenen Bestandteile. Das Wasser, das zu diesen zwei
Zeitpunkten eingeleitet wird, kann z. B. in zwei Hälften
eingeteilt werden.
Die Bestandteile werden bei Anwesenheit einer einzigen
Meßvorrichtung getrennt nacheinander eingeleitet.
Die automatisierte Steuerung wie die manuelle Steuerung
ermöglicht nicht nur, die Einleitung der verschiedenen
Bestandteile in den benötigten Anteilen zu verfolgen,
sondern auch, die Gesamtmenge an hergestelltem Mittel den
jeweiligen Umständen anzupassen. Auf diese Weise ist es
möglich, die Bindemittelmenge an die während einer
Herstellungsänderung notwendige Menge genau anzupassen.
Die Zeit für die Herstellung des Bindemittels wird
geregelt, um dem Verbrauchstempo zu folgen. Man spart
vorteilhafterweise eine ausreichende Menge auf, um Ein
griffe in die Herstellungsanlage zu ermöglichen. Z. B.
regelt man die Dauer des Herstellungszyklus auf die Hälfte
der Dauer des Verbrauchszyklus.
Wie oben angegeben kann die Menge an Bindemittel, die in
jedem Zyklus hergestellt wird, sehr gering sein. Aus
praktischen Gründen und um ggf. für kurze Unterbrechungen
der Anlage vorzusorgen, ohne zur Unterbrechung der Pro
duktion gezwungen zu sein, ist es trotzdem vorteilhaft,
die Kapazität des Verteilerkessels zwischen seinen Mini
mal- und Maximalfüllständen ausreichend zu halten, wobei
die Menge an Bindemittel wenigstens einem Verbrauch von
15 Minuten entspricht.
Die Kapazität des Verteilerkessels ist nicht an diejenige
des Einsatzbehälters oder des Herstellungsbehälters ge
bunden. Die einzige Begrenzung besteht natürlich darin,
daß das Volumen des Verteilerkessels ausreicht, um die
größte Gesamtmenge an Beschickung zu fassen, die einge
leitet wird, um im Herstellungsbehälter hergestellt zu
werden.
Die vorstehend beschriebene Erfindung für die Herstellung
von Bindemitteln ist auch für die Herstellung von Zusam
mensetzungen brauchbar, die unter denselben Bedingungen
auf die Fasern gesprüht werden, selbst wenn sie nicht,
oder im wesentlichen nicht zur Verbindung der Fasern mit
einander bestimmt sind. Insbesondere ist die Erfindung
anwendbar auf die Herstellung für Schmälzmittel, die z. B.
hauptsächlich den Fasern einen angenehmen Griff verleihen
sollen oder die Emission von Staub verhindern sollen. Die
Herstellung dieser Schmälzmittel wendet auf dieselbe Weise
die Vereinigung von verschiedenen flüssigen Bestandteilen
an. Daher sind dasselbe Verfahren und derselbe Anlagetyp,
wie die beschriebenen, für Schmälzmittel anwendbar.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Herstellung von flüssigen Zusammen
setzungen, die auf Mineralfaservliese oder -filze
gesprüht werden sollen, wobei die Zusammensetzungen
die Vereinigung und die Mischung von mehreren Be
standteilen selbst im flüssigen Zustand erfordern,
wobei die Bestandteile zu einem Herstellungsbehälter
(12) mittels einer oder mehrerer Leitung(en) (13),
geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl der Leitungen (13) niedriger ist als die
der Bestandteile, jede Leitung (13) über einen oder
mehrere Schieber (10) mit Beschickungsmitteln für
die Bestandteile verbunden ist, wobei jeder Schieber
(10) die aufeinanderfolgende Einleitung eines Be
standteils in eine Leitung (13) steuert, wobei eine
Vorrichtung vom Typ Massendurchflußmesser an jeder
Leitung (13) oberhalb der Schieber (10) angeordnet
ist, und wobei die hergestellte Zusammensetzung
anschließend aus dem Herstellungsbehälter (12) zu
einem Verbrauchskreis fließt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Speisung der Bestandteile einen
Einsatzbehälter (2), eine Leitungsgruppe (11), die
eine Umlaufschleife bildet, in der eine Umwälzpumpe
(8) angeordnet ist, und einen Dreiwegeschieber (10),
der je nach seiner Stellung die Gesamtmenge an Be
standteil oder nur einen Teil davon in das Anwen
dungsgefäß zurückleitet, wobei der andere Teil in
diesem Fall in die Leitung (13) geleitet wird, um
faßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bestandteil in den Einsatzbehälter zwischen
zwei Minimal- und Maximalstellungen gehalten wird,
wobei Meßfühler die Zuführung des Bestandteils aus
den Lagerbehältern (1) auslösen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitung (13) an ihrem Ende,
das am weitesten von ihrer Mündung in den Herstel
lungsbehälter (12) entfernt ist, mit einer Wasserzu
führung verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung vom Typ Massen
durchflußmesser (14) so ausgewählt ist, daß sie die
Durchflußmengen an Bestandteilen, die die Herstellung
der Zusammensetzung in einem Tempo, das mindestens
zweimal so hoch ist wie dasjenige des Verbrauchs
dieser Zusammensetzung, gestattet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anwendungskreislauf einen
Verteilerkessel (16) umfaßt, in den die im Behälter
(12) hergestellte Zusammensetzung entleert wird, die
dann kontinuierlich entnommen wird, um der oder den
Sprühvorrichtung(en) (18) zugeleitet zu werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammensetzung dem Verteilerkessel entnommen
wird und in einer Schleife unter dem Einfluß einer
Umwälzpumpem zirkuliert, wobei eine Abzweigung in
dieser Schleife eine Verteilerpumpe (17) speist, die
den Durchsatz der Zusammensetzung, der in die Ver
teilvorrichtung (18) geleitet wird, regelt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der aufeinanderfolgende Gang der
Schieber (10) durch eine automatische Einheit (22)
als Antwort auf die Informationen, die von dem Mas
sendurchflußmesser (14) und den Niveaustandsmessern
in den verschiedenen Behältern gegeben werden, und
entsprechend den verschiedenen Befehlen im Speicher
gesteuert wird.
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