DE4134494A1 - Foerder- und dosiereinrichtung fuer einen statischen mischer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förder- und Dosiereinrichtung für einen statischen Mischer zum Mischen von mindestens zwei - pastösen bis flüssigen - Werkstoffkomponenten, ins­ besondere für ein Farbspritzgerät, mit je einer Dosierpumpe oder dergleichen für jede Werkstoffkomponente, deren Druck­ leitungen mit dem Mischer verbunden sind.

Einrichtungen dieser Art müssen robust und einfach ausge­ führt werden und leicht zu handhaben sein, weil sie vor al­ lem für den großflächigen Auftrag der Gemische aus den Werkstoffkomponenten, etwa von Farben und anderen Kor­ rosionshemmern, in der gesamten Metallindustrie erforder­ lich sind.

Es wird dabei heute verlangt, daß das Mischungsverhältnis der einzelnen Werkstoffkomponenten schnell verändert werden kann, um eine derartige Anlage vielfältig einsetzen zu kön­ nen.

Es ist bekannt und branchenüblich, dafür eine Anordnung zu verwenden, die aus zwei Dosierpumpen für je eine Werkstoff­ komponente besteht, die von einem einarmigen Hebel betätigt werden, wobei die Dosierpumpen unterschiedliche Abstände zum Drehpunkt des Hebels haben. Beide Dosierpumpen werden dabei von einem gemeinsamen Antrieb betätigt und ihr Ab­ stand vom Drehpunkt des Hebelraumes ist veränderbar. Auf diese Weise sind die Hübe der Dosierpumpen proportional zu ihren jeweiligen Abständen vom Drehpunkt des Hebels.

Eine solche Ausführung hat mehrere Nachteile. So besteht zunächst die Gefahr, daß bei Ausfall einer Dosierpumpe der am Hebel wirkende Antrieb mit voller Leistung auf die zweite Dosierpumpe einwirkt, so daß es zu einem Druckstoß in der zugehörigen Druckleitung und zu deren Zerstörung kommen kann. Auch ein zugehöriges Druckmeßgerät wird dabei in Mitleidenschaft gezogen. Besonders ungünstig ist es, daß in den Totpunkten der Kolben der Dosierpumpen die Umsteuer­ zeit stark vom Abstand der betreffenden Dosierpumpe vom Drehpunkt des Hebels abhängt. Je näher sich die Dosierpumpe am Drehpunkt befindet, umso geringer ist die vom Antrieb über den Hebel ausgeführte Winkelgeschwindigkeit des zugehörigen Anlenkpunktes, so daß eine Dosierpumpe mit ei­ ner geringen Förderleistung eine sehr lange Umsteuerzeit hat, wodurch die Genauigkeit des Mischungsverhältnisses be­ einträchtigt ist. Dieser Nachteil könnte zwar entschärft werden, indem Dosierpumpen mit unterschiedlichen Kolben­ durchmessern und -wegen verwendet werden; dies führt jedoch zu erhöhtem Aufwand und vermag den Fehler auch nicht rest­ los zu korrigieren. Es ist auch nicht vorteilhaft, daß die Kolben der Dosierpumpen durch den Hebel bei dessen Schwen­ kung Seitenkräfte aufnehmen müssen, die quer zu ihrer Hauptachse gerichtet sind.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine einfache, anwenderfreundliche Förder- und Dosiereinrichtung anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet, wobei die Mischungsverhältnisse der eingesetzten Werkstoffkompo­ nenten in einfacher Weise und in beliebigem Verhältnis ver­ ändert werden können, bei der ein gleichmäßiger Zufluß des Gemisches durch im wesentlichen konstante Druckverhältnisse in den Druckleitungen sichergestellt und die Konstanz des gewählten Mischungsverhältnisses über den gesamten Ar­ beitsvorgang hinweg gewährleistbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dosierpumpen jeweils voneinander unabhängige Antriebe ha­ ben, daß in den Druckleitungen mindestens je ein Steuerven­ til angeordnet ist, mit dessen Hilfe die zugehörige Druck­ leitung absperrbar ist, daß die Steuerventile in Abhängig­ keit vom Hub der Dosierpumpen durch ein gemeinsames Stell­ glied betätigbar sind, daß die (Gesamt-) Hübe der Do­ sierpumpen in Teilhübe zerlegt sind, die von den Dosierpum­ pen wechselweise derart ausgeführt werden, daß nur jeweils eine Dosierpumpe aktiviert ist, und daß Meßfühler vorgese­ hen sind, welche bei Hubanfang und -ende der Teilhübe Meß­ signale erzeugen, die das Stellglied und damit die Steuer­ ventile betätigen.

Das Mischungsverhältnis hängt nunmehr nur noch von der Art der Zerlegung der Hübe der Dosierpumpen ab. Je kleiner die Teilhübe gewählt werden, umso weniger Abweichungen vom ge­ wünschten Mischungsverhältnis sind zu befürchten. Um die Umsteuerungen in Grenzen zu halten, wird man andererseits die Teilung so grob wie möglich wählen. Bei Beachtung bei­ der Randbedingungen läßt sich leicht ein Optimum finden, daß der Aufteilung der Hübe der Dosierpumpen zugrunde ge­ legt wird. Die Abhängigkeit des Volumenfehlers der Förder­ menge von der Fördermenge selbst ist weggefallen. Die Drücke in den Druckleitungen zwischen den Dosierpumpen und dem statischen Mischer hängen nur noch vom Einzelantrieb jeder Dosierpumpe ab, so daß Druckspitzen vermieden sind.

Es ist möglich, daß an den Dosierpumpen ortsfeste oder mit den Kolben der Dosierpumpen bewegte, auswechselbare Skalen für deren Hub vorgesehen sind, deren Teilstriche die ge­ wünschten Teilhübe markieren. Bevorzugt ist die Anordnung so getroffen, daß die Skala ortsfest und aufwechselbar ist. Ferner ist es möglich, daß die Meßfühler an den Dosierpum­ pen ortsfest oder mit den Kolben mitlaufend angeordnet sind, bevorzugt sind sie jedoch mit den Kolben mitlaufend ausgeführt. Es werden also immer entweder eine feststehende Skala mit einem beweglichen Meßfühler oder ein beweglicher Meßfühler mit einer feststehenden Skala verwendet. In bei­ den Fällen kann der Meßfühler die durch die Teilstriche der Skala definierten Teilhübe ausmessen. Es ist denkbar, daß ein elektro-optischer Meßfühler vorgesehen ist, der durch einen durch sein Meßfeld bewegten Teilstrich der Skala ak­ tiviert wird. Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn ein pneumatischer Meßfühler vorgesehen ist, der in gleicher Weise durch einen durch sein Meßfeld bewegten Teilstrich der Skala aktiviert wird, wobei die Teilstriche der Skala in einfacher Weise als Schlitze ausgebildet sind und sich die Skala zwischen dem Meßfühler und einer Druck­ luftquelle befindet, in deren Druckluftstrom sowohl die Skala als auch der Meßfühler in dieser Reihenfolge angeord­ net sind. Eine solche Ausführung ist einfach herstellbar, wenig störanfällig und hat den Vorteil, daß das gebildete Meßsignal mit handelsüblichen, größtenteils genormten Funk­ tionselementen weiterverarbeitbar ist. Dabei ist es gün­ stig, wenn das von dem Meßfühler bereitgestellte Meßsignal, vorzugsweise verstärkt, dem Stellglied zugeführt wird, das vorteilhaft ein Mehrwegeventil ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventile von einem gemeinsamen Stellkolben betätigt werden, der mit einem Stellsignal be­ aufschlagbar ist, das in dem Stellglied erzeugt wird, wobei der Stellkolben stets nur eine einzige Druckleitung öffnet, die andere hingegen gleichzeitig schließt oder vorzugsweise eine Druckleitung bereits öffnet, wenn die zweite Drucklei­ tung noch nicht ganz geschlossen ist. Auf diese Weise herrscht im statischen Mischer ständig der gleiche Druck, was dem nachfolgenden Arbeitsprozeß, etwa von einem Farb­ spritzgerät, zugute kommt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Meßfühler so träge sind, daß bei einer schnellen Bewegung der Kolben kein Meß­ signal ausgelöst wird. Die gewünschte Trägheit kann dabei entweder durch die beteiligten Bauglieder selbst erzeugt werden, oder es ist ein spezielles Zeitglied vorgesehen. Eine solche Maßnahme dient dazu, daß der Kolben einer Do­ sierpumpe, wenn etwa die zu fördernde Werkstoffkomponente im Vorratsbehälter nicht mehr verfügbar ist, den Gesamthub ausführt, ohne daß eine Umschaltung auf eine andere Dosier­ pumpe erfolgt. Damit ist die Förderung nicht nur der ausge­ fallenen Werkstoffkomponente, sondern insgesamt unterbro­ chen. Schließlich ist es günstig, wenn Dosierpumpen verwen­ det werden, die in den zugehörigen Druckleitungen den Be­ triebsdruck unabhängig vom Betriebszustand stets auf­ rechterhalten. In Verbindung mit dem Einzelantrieb der Do­ sierpumpen ist damit sichergestellt, daß der Druck nicht zusammenbricht, selbst wenn eine Dosierpumpe ausfällt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei­ nem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Anordnung, größtenteils in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Meßanordnung zur gemäß Ansicht X aus Fig. 1 Aufspaltung des Gesamthubes einer Dosierpumpe und

Fig. 3 eine Draufsicht auf Fig. 2 (Schnitt A-B aus Fig. 1), beide ebenfalls vereinfacht dargestellt.

Eine erfindungsgemäße Förder- und Dosiereinrichtung besteht entsprechend Fig. 1 zunächst aus zwei Dosierpumpen 1 mit je einem Antrieb 2. Die Saugstutzen 3 der Dosierpumpen 1 sau­ gen die unterschiedlichen Werkstoffkomponenten 4 an und fördern sie über Druckleitungen 5 in Steuerventile 6. Die Steuerventile 6 werden gleichzeitig von einem gemeinsamen Stellkolben 7 betätigt, ihre Druckleitungen 8 enden gemein­ sam an einem statischen Mischer 9, dem noch weitere Werk­ stoffkomponenten, etwa ein Lösungsmittel, über den Druck­ stutzen 10 zugeführt werden. Eine Versorgungsleitung fördert die fertige Mischung, beispielsweise zu einem in der Zeichnung weggelassenen Farbspritzgerät. Die in Fig. 1 eingetragenen Richtungspfeile veranschaulichen den Weg der einzelnen Werkstoffkomponenten 4 vor ihrer Mischung im Mi­ scher 9.

Der Stellkolben 7 enthält in fachüblicher Weise eine Stell­ membran, die beidseitig durch Steuerleitungen 12 pneuma­ tisch beaufschlagbar ist. Die Steuerventile 6 und der Steuerkolben 7 sind im übrigen zusammen mit den an­ schließenden Druckleitungen 5 und 8 zu einer Baueinheit zu­ sammengefaßt; Kolbendurchführungen 13 und 14 sorgen dafür, daß die Förderströme der Werkstoffkomponenten 4 von der einströmenden Druckluft und von der Umgebung getrennt sind. Die Steuerleitungen 12 werden wechselweise von einem Stell­ glied 15 angesteuert, in einfacher Weise ein Vierwegeventil mit Druckluftversorgung 16. Eine Meßanordnung 17 liefert jeweils ein Meßsignal, das über einen Verstärker 18 und eine Meßleitung 19 dem Stellglied 15 zugeführt wird.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht in Richtung X auf die Dosierpumpe 1 im Bereich von deren Kolben 20. Sie zeigt eine Skala 21, die am Gehäuse der Dosierpumpe 1 ortsfest angebracht ist (s. Fig. 1, rechts). Die Skala 21 ist mit Teilstrichen 22 versehen, wobei jedes Intervall zwischen den Teilstrichen einen Teilhub des Kolbens veranschaulicht. In der Fig. 2 befinden sich an der Skala 21 zwei verschie­ dene Teilungen für unterschiedliche Mischungsverhältnisse. Die Umstellung erfolgt in einfacher Weise, indem die Skala in 180° gewendet wird. Weitere Möglichkeiten bieten Wech­ selskalen mit anderen Teilungen. In Fig. 2 ist ferner ein Meßfühler 23 zu erkennen, der Teil der Meßanordnung 17 ist und in Fig. 3 in der Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 2 (um 90° gedreht) nochmals gezeigt ist. Die Meßanordnung 17 enthält ferner eine Druckluftquelle 24, die in Fig. 3 nur angedeutet ist. Meßfühler 23 und Druckluftquelle 24 liegen in einer Achse, welche bei der senkrechten Bewegung der Meßanordnung 17, die starr am Kolben 20 befestigt ist, die Teilstriche 22 überfährt. Die Teilstriche 22 sind als Schlitze ausgeführt, die deshalb zur Sensibilisierung des Meßfühlers führen, wenn ein solcher Teilstrich durch die pneumatische Achse zwischen der Druckluftquelle und Meßfüh­ ler geführt wird. In der Fig. 1 sind die beiden Endlagen der mit den Kolben 20 verbundenen Meßanordnungen 17 einge­ tragen, die untere voll ausgezogen, die obere gestrichelt.

Claims (15)

1. Förder- und Dosiereinrichtung für einen statischen Mi­ scher zum Mischen von mindestens zwei - pastösen bis flüs­ sigen - Werkstoffkomponenten, insbesondere für ein Farb­ spritzgerät, mit je einer Dosierpumpe oder dergleichen für jede Werkstoffkomponente, deren Druckleitungen mit dem Mi­ scher verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Do­ sierpumpen (1) jeweils voneinander unabhängige Antriebe (2) haben, daß in den Druckleitungen (5; 8) mindestens je ein Steuerventil (6) angeordnet ist, mit dessen Hilfe die zuge­ hörige Druckleitung (5; 8) absperrbar ist, daß die Steuer­ ventile (6) in Abhängigkeit vom Hub der Dosierpumpen (1) durch ein gemeinsames Stellglied (15) betätigbar sind, daß die (Gesamt-) Hübe der Dosierpumpen (1) in Teilhübe zerlegt sind, die von den Dosierpumpen (1) wechselweise derart aus­ geführt werden, daß nur jeweils eine Dosierpumpe (1) akti­ viert ist und daß Meßfühler (23) vorgesehen sind, welche bei Hubanfang und -ende der Teilhübe Meßsignale erzeugen, die das Stellglied (15) und damit die Steuerventile (6) be­ tätigen.

2. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dosierpumpen (1) ortsfeste oder mit den Kolben (20) der Dosierpumpen (1) bewegte, auswech­ selbare Skalen (21) für deren Hub vorgesehen sind, deren Teilstriche (22) die gewünschten Teilhübe markieren.

3. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Skala (21) ortsfest und aus­ wechselbar ist.

4. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (23) an den Dosier­ pumpen (1) ortsfest oder mit den Kolben (20) mitlaufend an­ geordnet sind.

5. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (23) mit dem Kol­ ben (20) mitlaufend angeordnet ist.

6. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein elektro-optischer Meßfühler vorgesehen ist, der durch einen durch sein Meßfeld bewegten Teilstrich der Skala aktiviert wird.

7. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein pneumatischer Meßfühler (23) vorgesehen ist, der durch einen durch sein Meßfeld bewegten Teilstrich (22) der Skala (21) aktiviert wird.

8. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstriche (22) der Skala (21) als Schlitze ausgebildet sind und sich die Skala (21) zwischen dem Meßfühler (23) und einer Druckluftquelle (24) befindet, in deren Druckluftstrom sowohl die Skala (21) als auch der Meßfühler (23) in dieser Reihenfolge angeordnet sind.

9. Förder- und Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Meßfühler (23) bereitgestellte Meßsignal, vorzugsweise verstärkt, dem Stellglied (15) zugeführt wird.

10. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) ein Mehrwegeventil ist.

11. Förder- und Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (6) von einem gemeinsamen Stellkolben (7) betätigt werden, der mit einem Stellsignal beaufschlagbar ist, das in dem Stell­ glied (15) erzeugt wird.

12. Förder- und Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (7) stets nur eine einzige Druckleitung (5; 8) öffnet, die an­ deren hingegen gleichzeitig schließt.

13. Förder- und Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (7) eine erste Druckleitung (5; 8) bereits öffnet, wenn eine zweite Druckleitung (5; 8) noch nicht ganz geschlossen ist.

14. Förder- und Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (23) so träge sind, daß bei einer schnellen Bewegung der Kolben (20) kein Meßsignal ausgelöst wird.

15. Förder- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dosierpumpen (1) verwendet werden, die in den zugehörigen Druckleitungen (5; 8) den Betriebsdruck unabhängig vom Betriebszustand stets aufrechterhalten.