DE4221732A1 - Dosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung, welche geeignet ist zur Dosierung von Pasten u. dgl. schlecht fließenden Materialien.

Für die Dosierung pastenartiger Materialien u. dgl. sind herkömmliche Dosierpumpen und Dosierventile, wie sie für Flüssigkeiten mit "normaler" Viskosität gebräuchlich sind, praktisch ungeeignet. Dies gilt insbesondere für hochkonzentrierte Farbpasten, welche typischerweise außer­ ordentlich schlechte Fließeigenschaften aufweisen. Dabei werden die Fließeigenschaften noch zusätzlich durch Thixo­ tropie verschlechtert. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß Farbpasten ihre Eigenschaften unter Scherbeanspruchung verändern können.

Aus diesem Grunde ist es zur Erleichterung der Dosierung von Farbpasten bisher in der Regel üblich gewesen, die Rezeptur der Farbpasten zur Verbesserung der Fließeigen­ schaften zu verändern. Dies ist zwar grundsätzlich möglich, jedoch müssen dabei erhebliche andere Nachteile in Kauf genommen werden.

Eine weitere Schwierigkeit bei bisherigen Dosiervorrichtungen liegt darin, daß die Dosiergenauigkeit durch Bildung von Tropfen an der Austragsöffnung beeinträchtigt wird, d. h. eine Dosiergenauigkeit unter der Tropfengröße ist unmöglich.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dosiervorrichtung zu schaffen, welche sich in besonderem Maße zu feiner Dosierung von Pasten u. dgl. eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Pastenvorrat in einem unter Druck stehenden Gefäß aufgenommen ist und durch den Druck in eine durch ein Dosierventil ge­ steuerte Entnahmeleitung getrieben wird, aus der die Paste bei geöffnetem Dosierventil an einer Entnahmeöffnung auf eine vorzugsweise gravimetrische Mengenmeßvorrichtung ge­ leitet wird, und daß der Druck derart hoch bemessen ist, daß aufgrund der bei geöffnetem Dosierventil auftretenden hohen Fließgeschwindigkeit und der hohen kinetischen Energie der an der Entnahmeöffnung aus getragenen Paste beim Schließen des Dosierventiles eine Tropfenbildung an der Entnahmeöffnung vermieden wird.

Dabei wird der Druck im Vorratsgefäß mittels eines fluidischen Druckmittels, vorzugsweise pneumatisch, erzeugt. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Pastenvorrat möglichst wenig mechanisch zu bewegen. Indem der Pasten­ vorrat allein durch fluidischen Druck in die Entnahme­ leitung getrieben wird, werden Scherbeanspruchungen der Paste sowie stark ungleichförmige Bewegungen der Paste, welche dabei aufgrund der Thixotropie bereichsweise verflüssigt werden könnte, sicher vermieden. Gleichzeitig wird dadurch eine erhebliche Drucksteigerung beim Austrag der Paste aus der Entnahmeöffnung möglich, mit der er­ wünschten Folge, daß aufgrund der hohen Austragsgeschwin­ digkeit nach dem Schließen des Dosierventiles an der Ent­ nahmeöffnung keinerlei Tropfen oder Pastenrückstände ver­ verbleiben. Damit werden hochgenaue Dosierungen möglich.

Außerdem ist vorteilhaft, wenn das Dosierventil dicht an der Entnahmeöffnung angeordnet ist.

Das Dosierventil wird zweckmäßigerweise mittels eines Rechners gesteuert, welcher dazu von der Mengenmeßvor­ richtung bzw. deren Meßgeber abgegebene Signale auswertet. Auf diese Weise ist es möglich, daß der Rechner das Dosierventil zeitlich vor Erreichen der gewünschten Dosiermenge schließt, derart, daß mit der noch nach dem Schließen des Ventiles zu erwartenden Restmenge die Dosiermenge - zumindest nahezu - erreicht wird.

Nachfolgend wird dann das Dosierventil während sehr kurzer Zeitspannen impulsweise geöffnet, bis die Mengen­ meßvorrichtung anzeigt, daß die gewünschte Dosiermenge erreicht ist. Dabei kann sich der Rechner "merken", welche Gesamtmenge bei mehrfacher impulsweiser Öffnung des Dosier­ ventiles ausgetragen wird und daraus die Menge je Öffnungs­ impuls rechnerisch bestimmen. Auf diese Weise "weiß" der Rechner die je Öffnungsimpuls ausgetragene Menge auch dann, wenn die Meßgenauigkeit der Mengenmeßvorrichtung nicht ausreicht, die bei einem Öffnungsimpuls ausgetragene Menge exakt zu messen.

Auf diese Weise kann der Rechner fortlaufend - auch bei sich ändernden Betriebsumständen - ermitteln, mit welcher Anzahl von Öffnungsimpulsen nach dem Vorabschaltpunkt die gewünschte Dosiermenge erreicht werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn nach dem Vorabschaltpunkt die Anzahl der Öffnungsimpulse für das Dosierventil zunächst etwas geringer bleibt, als es zum Erreichen der gewünschten Dosiermenge notwendig ist. Sodann wird aus der Anzahl der seit dem Vorabschaltpunkt getätigten Öffnungsimpulse und der dabei ausgetragenen Zusatzmenge die mittlere Menge je Öffnungsimpuls rechne­ risch bestimmt und nachfolgend errechnet, wieviel Öffnungs­ impulse mit der jeweils zuletzt errechneten Austragsmenge je Impuls noch durchgeführt werden müssen, um die gewünschte Dosiermenge zu erreichen. Sodann wird das Dosierventil entsprechend oft impulsweise geöffnet.

Da der Rechner die je Öffnungsimpuls ausgetragene Menge "kennt", können gegebenenfalls auch Kleinstmengen dosiert werden, die sich mit einer Mengenmeßvorrichtung nicht exakt bestimmen lassen.

Nachfolgend wird die Erfindung noch anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schaltplanartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.

In einem geschlossenen Vorratsbehälter 1 befindet sich ein Pastenvorrat 2. Mittels eines Kompressors 3 kann der Vorratsbehälter 1 unter pneumatischen Druck gesetzt werden, beispielsweise unter einen Druck bis zu 16 bar. Durch diesen auf den Pastenvorrat 2 einwirkenden pneumatischen Druck wird die Paste in eine Entnahmeleitung 4 getrieben, deren im Vorratsbehälter 1 angeordnetes offenes Ende in den Pasten­ vorrat 2 eintaucht. Die Entnahmeleitung 4 führt zu einer Entnahmeöffnung 5, vor der ein reaktionsschnelles Dosier­ ventil 6, welches beispielsweise elektromagnetisch betätigt werden kann, angeordnet ist. Wenn das Dosierventil 6 öffnet, wird aufgrund des Druckes im Vorratsbehälter 1 Paste aus der Entnahmeöffnung 5 ausgetrieben. Aufgrund des hohen Druckes im Vorratsbehälter 1 wird dabei an der Entnahme­ öffnung eine derart hohe Austragsbeschwindigkeit erreicht, daß beim Schließen des Dosierventiles 6 an der Entnahme­ öffnung 5 keinerlei störende Tropfen oder Rückstände ver­ bleiben.

Die aus der Entnahmeöffnung 5 austretende Paste wird auf eine gravimetrische Mengenmeßvorrichtung 7 geleitet, die mit einem Signalgeber 8 kombiniert ist, welcher die jeweilige ausgetragene Menge wiedergebende Signale erzeugt. Diese Signale werden an die Eingangsseite eines Rechners 9 weiter­ geleitet, welcher über seinen Ausgang das Dosierventil 6 steuert.

Die Steuerung erfolgt vorzugsweise derart, daß das Dosier­ ventil zunächst während einer Zeitspanne geöffnet wird, während der zwar eine in die Nähe der gewünschten Dosier­ menge kommende Pastenmenge ausgetragen wird, die gewünschte Dosiermenge jedoch noch nicht erreicht werden kann. Sodann wird das Dosierventil zu einem Vorabschaltpunkt geschlossen. Nachfolgend wird das Dosierventil nur noch impulsweise geöffnet, wobei die Anzahl der Öffnungsimpulse zunächst noch so gering bleibt, daß die gewünschte Dosiermenge immer noch nicht vollständig erreicht wird. Aus der Anzahl der durchge­ führten Öffnungsimpulse und dem dabei insgesamt erreichten Mengenzuwachs der ausgetragenen Paste - dieser Mengenzuwachs kann aus den Signalen des Signalgebers 8 ermittelt werden - bestimmt dann der Rechner die je Öffnungsimpuls ausgetragene Pastenmenge. Gleichzeitig ermittelt damit der Rechner die Anzahl der zum Erreichen der gewünschten Dosiermenge noch notwendigen Öffnungsimpulse. Nachfolgend wird dann das Dosier­ ventil entsprechend oft impulsweise geöffnet.

Die Öffnungszeit beim impulsweisen Öffnen des Dosier­ ventiles 6 entspricht einem oder mehreren Zeittakten eines im Rechner 9 integrierten Taktgebers, wobei gewisse Abweichun­ gen zwischen der Öffnungszeit und den Taktlängen aufgrund des Reaktionsverhaltens des Dosierventiles 6 auf Steuersignale möglich sind. Diese Abweichungen bleiben aber weitestgehend konstant, zumindest ändern sie sich nicht schnell oder kurz­ fristig. Damit ist es möglich, daß der Rechner 9 die je Öffnungs­ puls aus getragene Pastenmenge mit sehr hoher Genauigkeit in der vorangehend beschriebenen Weise, d. h. durch Mittelwert­ bildung, bestimmt.

Abweichend von der Darstellung in der Zeichnung kann die Entnahmeleitung 4 auch in anderer Weise, beispielsweise nach unten, aus dem Vorratsbehälter 1 herausführen.

Versuche haben gezeigt, daß der Überdruck im Vorratsbehälter 1 meist recht geringe Werte bis etwa 6 bar haben kann.

Bei Collanyl-Pasten wurden die besten Ergebnisse bereits bei etwa 1 bar erreicht.

Claims (9)

1. Dosiervorrichtung, geeignet zur Dosierung von Pasten od. dgl. schlecht fließfähigen Materialien, insbesondere von Farbpasten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pastenvorrat (2) in einem unter Druck stehenden Behälter (1) aufgenommen ist und durch den Druck in eine durch ein Dosierventil (6) gesteuerte Entnahmeleitung (4) getrieben wird, aus der die Paste bei geöffnetem Dosierventil (6) an einer Entnahmeöffnung (5) auf eine - vorzugsweise gravimetrische - Mengenmeßvorrichtung (7) geleitet wird, und daß der Druck derart hoch bemessen ist, daß aufgrund der bei geöffnetem Dosierventil (6) auftretenden hohen Fließgeschwindigkeit und der kinetischen Energie der an der Entnahmeöffnung (5) ausgetragenen Paste beim Schließen des Dosier­ ventiles (6) eine Tropfen- bzw. Rückstandsbildung an der Entnahmeöffnung (5) - zumindest weitgehend - vermieden wird.

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (6) dicht an der Entnahmeöffnung (5) angeordnet ist.

3. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (6) jeweils zeitlich vor Erreichen der gewünschten Dosiermenge geschlossen wird, und daß nachfolgend die Restmenge unter mehrfacher impulsweiser Öffnung des Dosierventiles (6) bis zur Erreichung der gewünschten Dosiermenge nachgeführt wird.

4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach mehrfacher impulsweiser Öffnung des Dosierventiles (6) zunächst der durch die impulsweise erfolgte Öffnung des Dosierventiles (6) erreichte Gesamtmengenzuwachs ermittelt und daraus eine Aus­ tragsmenge je Öffnungsimpuls mittels eines Rechners (9) ermittelt wird, welcher dann aufgrund dieses Ergebnisses eine Anzahl noch durchzuführender impulsweiser Öffnungs­ vorgänge ermittelt und das Dosierventil (6) entsprechend ansteuert.

5. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (6) zur Kalibrierung mehrfach impulsweise geöffnet und aus dem dabei erreichten Gesamtmengenzuwachs durch Mittelwertbildung die Austrags­ menge je Impuls ermittelt wird, und daß Kleinstmengen, welche kleiner als das Auflösungsvermögen der Mengenmeß­ vorrichtung (7) sind, portioniert werden, indem das Dosier­ ventil der gewünschten Menge entsprechend ein- bzw. mehrfach impulsweise geöffnet wird.

6. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Behälter (1) unter fluidischem und insbesondere unter pneumatischem Druck steht.

7. Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einen Wert von bis zu ca. 16 bar hat.

8. Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einen Wert bis zu etwa 6 bar hat.

9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einen Wert von etwa 1 bar hat.