DE4326492A1 - Mehrfach-Komponenten-Controller - Google Patents

Description

In den vergangenen Jahren wurden Vorrichtungen zum Dispensieren von aus mehreren Komponenten bestehenden Ma­ terialien zunehmend populär, da derartige Materialien eine breitere Verwendung in der Industrie erlangt haben. In der Anwendung hier wird ein Katalysator oder Kontakt­ stoff (oder erstes Fluid) mit einem Harz (oder zweitem Fluid) gemischt. Obgleich die Ausdrücke Katalysator und Harz aus Gründen der Bezeichnungspraktikabilität benutzt werden, ist es selbstverständlich, daß ebenso andere Mehrfach-Komponenten-Systeme verwendet werden können, die normalerweise diese Terminologie nicht benutzen würden.

Beim Dispensieren und Mischen derartiger Fluide ist es normalerweise erwünscht, daß diese in einem festen, vor­ bestimmten Verhältnis dispensiert werden, das von 1 : 1 bis 20 : 1 reichen kann. In traditionelleren Systemen werden beide Fluide gleichzeitig gemessen. Typischerweise findet der Fluß auf der einen Seite bei einer relativ konstan­ ten, ungesteuerten Rate statt, während der Fluß auf der anderen Seite variiert wird, um das gewünschte Verhältnis aufrechtzuhalten. Ebenso bekannt sind mechanische Sy­ steme, bei denen zwei Pumpen mechanisch miteinander ver­ bunden sind, um ein reproduzierbares Gemisch herzustel­ len.

Weiterhin sind Systeme bekannt, die unter dem Warenzei­ chen PRECISION-MIX des Rechtsinhabers der vorliegenden Erfindung verkauft werden und allgemein im Europäischen Patent Nr. 116879 beschrieben sind. In derartigen Sy­ stemen sind beide zu dispensierenden Flüssigkeiten mit einem Durchflußmesser und einem damit verbundenen Ventil versehen. Eine feste Menge des ersten Fluids wird in ei­ nem Mischer dispensiert, anschließend wird eine feste Menge des zweiten Fluids in dem Mischer dispensiert, wo­ rauf der Prozeß wiederholt wird.

Derartige Systeme, die ein sequentielles Messen verwen­ den, arbeiten zufriedenstellend, aber werden ungenauer, wenn sie bei höheren Flußraten benutzt werden. Insbeson­ dere resultiert einer der Nachteile derartiger Systeme aus der Tatsache, daß die zum Abschalten des Flusses ver­ wendeten Ventile nicht sofort ansprechen. Falls das Ven­ til des ersten Fluids 20 Zähleinheiten des Durchflußmes­ sers des ersten Fluids lang dispensiert hat und dann zum Schließen aufgefordert wird, werden wahrscheinlich einige zusätzliche Zähleinheiten durch das Ventil fließen, bevor der Fluß tatsächlich stoppt.

In den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist die einzige stattfindende Korrektur, daß die Zähleinheiten, die den Überlauf darstellen, von dem nachfolgenden Zyklus desselben Fluids abgezogen werden. Wenn beispielsweise das erste Fluid normalerweise 20 Zähleinheiten des Mate­ rials dispensiert und der Überlauf 2 Zähleinheiten be­ trägt, werden im nachfolgenden Zyklus die 2 Zähleinheiten Überlauf von der normalen Menge abgezogen werden, und das Ventil würde angewiesen werden, 18 Zähleinheiten zu dis­ pensieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Mehrfach- Komponenten-Dispensierungs-System zu schaffen, das fähig ist, genaue Gemische bei relativ hoben Flußraten herzu­ stellen und das einfach betrieben werden kann.

Das Mehrfach-Komponenten-System der vorliegenden Erfin­ dung ist für den Gebrauch mit Durchflußmessern gedacht, die einen Pulsstrom ausgeben. Jeder Puls bzw. jede Zäh­ leinheit entspricht einer vorgegebenen Menge von Fluid, die durch den Durchflußmesser fließt. Diese Menge kann eine Unze, eine Gallone oder eine andere gewählte Maßein­ heit oder ein Teil davon sein. Aus Konsistenzgründen wird der Ausdruck "Zähleinheit" hier ausschließlich in Zusam­ menhang mit einem Volumen benutzt.

Ein volumetrischer Durchflußmesser, wie beispielsweise ein Zahnradmeßgerät, wird in jeden der zwei Fluidströme eingebracht. Die Zähleinheiten des Durchflußmessers wer­ den einem digitalen Controller zugeführt. Ein Ventil wird durch ein Signal vom digitalen Controller gesteuert und ist zwischen jedem Fluidstrom und einer Mischkammer ange­ ordnet.

Der digitale Controller berechnet zuerst das optimale Vo­ lumen jeden Stromes, das benötigt wird, um das gewünschte Verhältnis herzustellen. Das Ventil des ersten Materials öffnet sich und erlaubt, daß die errechnete optimale Menge des ersten Materials in die Mischkammer fließt, wo­ nach das erste Ventil geschlossen wird. Da die Ventile nicht sofort ansprechen können, wird beim Schließen jedes Ventils zusätzliches Material dispensiert, das hier als Überlauf bezeichnet wird.

Nachdem das erste Ventil geschlossen ist, subtrahiert der digitale Controller von der dispensierten Menge des er­ sten Materials die Menge des Überlaufs des vorangegange­ nen Zyklus. Eine gleiche Korrektur wird für das zweite Ventil und das zweite Material vorgenommen. Wenn das Ven­ til des zweiten Materials sich einschaltet, korrigiert der digitale Controller die Menge des zweiten Materials, das wie im vorangegangenen beschrieben, dispensiert wird, nachdem ungefähr die Hälfte des optimalen Wertes dispen­ siert worden ist, und berechnet anschließend die Minimal­ menge des zweiten Materials, die dispensiert werden muß, um das Verhältnis innerhalb der Grenzen zu erreichen, die von dem gewünschten Verhältnis und der vorbestimmten To­ leranz vorgegeben werden. Dieser Wert wird der neue Ziel­ wert für das zweite Material, das noch dispensiert werden muß. Daher ist das Verhältnis für den Zyklus des zweiten Materials an seinem Minimum, wenn das Ventil des zweiten Materials sich schließt, und jeder Überlauf des zweiten Materials, der während des Schließens des Ventils dispen­ siert wird, verschiebt das Verhältnis hin zu dem ge­ wünschten Wert in der Mitte des Bereiches.

Mit der Beendigung jeder Dispensierung des ersten Materi­ als wird das gegenwärtige Verhältnis für den vorangegan­ genen ersten und zweiten Materialdispensierungszyklus be­ rechnet. Dieses Verhältnis wird dann mit den Grenzen verglichen, die aus dem erwünschten Verhältnis und der zulässigen Toleranz errechnet werden, um zu sehen, ob ir­ gendwelche Korrekturen notwendig sind.

Das System fährt dann in dieser Weise fort, den richtigen Zielwert für das zweite Material, das zur Hälfte durch den zweiten Materialdispensierer dispensiert wurde, auf der Grundlage der gegenwärtig dispensierten Menge des zweiten Materials zurückzurechnen. Da der digitale Con­ troller das Volumen des Überlaufs beider Materialien kennt, kann er nun weiterhin den Zielwert des zweiten Ma­ terials zusätzlich korrigieren, so daß das Verhältnis sich exakt ergibt.

Durch den Einsatz dieses Dispensierungsverfahrens wird garantiert, daß jeder erste und zweite Materialdispensierungszyklus größer ist als das er­ wünschte Minimalverhältnis. Nur eine außergewöhnlich hohe Menge von Überlauf in der Dispensierung des zweiten Mate­ rials würde dazu führen, daß das Verhältnis das ge­ wünschte Maximalverhältnis überschreitet. Da der Über­ schuß des zweiten Materials ein kleinerer Anteil der Menge des zweiten dispensierten Materials ist, verbessert sich die Genauigkeit mit steigendem Verhältnis, wenn hö­ here Verhältnisse angefordert werden. Jede Änderung im Überschuß des ersten Materials, der durch einen Wechsel in der Flußrate verursacht wird, wird sofort mit der nächsten Dispensierung des zweiten Materials kompensiert, so daß das Verhältnis bei höheren Durchflußraten und hö­ heren Verhältnissen als beim Stand der Technik beibehal­ ten wird.

Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich werden, wobei sich gleiche Referenzzeichen in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen oder ähnliche Teile beziehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die das dispensie­ rende System gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Dispensierungssequenz von Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 3 zeigt die Dispensierungssequenz gemäß der vorlie­ genden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Wie die Fig. 1 zeigt, ist die vorliegende Erfindung, allgemein mit 10 bezeichnet, mit entsprechenden ersten und zweiten Quellen von unter Druck stehenden Fluiden 12 und 14 versehen. Die Fluidquellen führen zu entsprechen­ den ersten und zweiten Durchflußmessern 16 und 18 und an­ schließend zu ersten und zweiten Steuerventilen 20 und 22. Die Ausgänge der Steuerventile 20 und 22 führen zu einem Mischer 26, und der Ausgang 28 des Mischers 26 ver­ sorgt eine Sprühpistole oder ähnliches mit dem gemischten Fluid. Der digitale Controller 24 ist sowohl mit den er­ sten und zweiten Durchflußmessern 16 und 18, als auch mit den ersten und zweiten Ventilen 20 und 22 verbunden.

Fig. 2 illustriert, wie Systeme des Standes der Technik im Betrieb arbeiten und wird als Grundlage für die Erfin­ dung benutzt werden, die in der Fig. 3 dargestellt ist und später beschrieben wird. Der Katalysator oder das er­ ste Material wird für X Zähleinheiten dispensiert. An dem Ende der X Zähleinheiten wird ein Signal an das erste Ventil 20 gesendet, das schließt und das zweite Ventil 22 wird geöffnet, worauf Y Zähleinheiten des zweiten Materi­ als oder Harzes dispensiert werden. Der Überlauf Z des ersten Materials wird dann von den X Zähleinheiten des nächsten Zyklus subtrahiert. Eine ähnliche Subtraktion des Überlaufs, die aber nicht in der Fig. 2 dargestellt ist, wird für das Harz oder das zweite Material durchge­ führt. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, wird das Verhältnis eines derartigen Systems typischerweise Y:X sein.

Bezogen auf die vorliegende Erfindung in Fig. 3, beginnt der Dispensierungszyklus mit dem Dispensieren von X Zäh­ leinheiten des ersten Materials bzw. Katalysators. An dem Ende der X Zähleinheiten wird das erste Ventil 20 ge­ schlossen und das zweite Ventil 22 geöffnet. Wiederum wird das erste Material typischerweise einen Überlauf um Z Zähleinheiten haben. Nachdem der Fluß des zweiten Mate­ rials gestartet hat, überprüft der Controller 24 ungefähr in der Hälfte der gewünschten Anzahl der Zähleinheiten die gegenwärtige Anzahl der Zähleinheiten des gerade dis­ pensierten ersten Materials (X+Z) und errechnet anschlie­ ßend die Anzahl der Zähleinheiten des zweiten Materials, die notwendig sind, um das gewünschte Verhältnis Y:X zu erreichen. Der Controller subtrahiert anschließend die vorbestimmte Toleranz, die der Benutzer in den Controller eingegeben hat (beispielsweise 10%), um eine Zielanzahl von Zähleinheiten des zweiten Materials bereitzustellen, die dispensiert werden wird.

Obwohl die ersten und zweiten Materialien ausgetauscht werden können, d. h. daß das Harz oder das Material mit der größeren Materialmenge in dem Gemisch zuerst dispen­ siert wird, ist es für den Controller einfacher, die er­ forderliche Rechnung und Korrektur durchzuführen, wenn das Material mit der größeren Anzahl von Zähleinheiten als das zweite Material des Zyklus verwendet wird.

Am Ende des zweiten Dispensierungszyklus des ersten Mate­ rials überprüft der Controller 24 den vorangegangenen Ge­ samtzyklus und errechnet, ob die gegenwärtigen Mengen beider dispensierter Materialien (einschließlich des Überlaufs) innerhalb der vorbestimmten Toleranz des ge­ wünschten Verhältnisses liegt. Falls es nicht innerhalb dieser Toleranz fällt, kann ein Alarm ertönen.

Es ist in Betracht zu ziehen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an dem Controller vorgenommen werden können, ohne daß von dem Sinn und Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist, ab­ gewichen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Messung eines Fluids, bestehend aus mindestens ersten und zweiten Komponenten, wobei jeder der Komponenten in dem jeweiligen Flußweg ein Meßgerät und ein Ventil aufweist und die Flußpfade sich in einem Mischer vereinigen, und wobei in einem vorbestimmten Verhältnis dispensiert werden soll, und wobei das Ver­ fahren die Schritte aufweist:
Dispensieren einer ersten vorbestimmten Anzahl von Zähleinheiten des ersten Fluids;
Schließen des Ventils des ersten Fluids;
Öffnen des Ventils des zweiten Fluids;
Messen der Überlauf-Zähleinheiten des ersten Fluids;
Berechnen der Anzahl der Zähleinheiten des zweiten Fluids, die zum Erhalten des vorbestimmten Verhältnisses relativ zu der Summe der ersten vorbestimmten Anzahl und des ersten Fluidüberlaufs benötigt wird, und anschlie­ ßendes Subtrahieren der vorbestimmten Toleranz, um eine zweite Fluidzahl zu bilden; und
Schließen des Ventils des zweiten Fluids, nachdem die zweite Fluidzahl dispensiert worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Berechnung des gegenwärtigen Verhältnisses aufweist, das während der vorangegangenen ersten und zweiten Fluidzyklen dispensiert worden ist und Auslösen eines Alarms, falls das gegenwärtige Verhältnis ein vor­ bestimmtes Verhältnis um mehr als die vorbestimmte Tole­ ranz überschreitet.