DE4434264A1 - Verfahren zur automatischen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen - Google Patents
Verfahren zur automatischen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-DosieranlagenInfo
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Description
Es ist bekannt, in Mehrkomponenten-Dosieranlagen die Genauigkeit einzelner
Dosiereinrichtungen durch die Befüllung eines sogenannten Eichgefäßes zu
überwachen [Firmenschrift Fa. Diessel Nr. 518.1.88], [Handbuch Alkoholfreie
Erfrischungsgetränke 4.6, S. 18, Abb.13]. Ferner ist bekannt, die
Dosiergenauigkeit von Dosierpumpen durch zusätzlich installierte Meßvolumina
an der Saugseite der Pumpen zu überprüfen [Chem.-Ing.-Tech. 60 (1988) Nr. 9,
S. 672-685].
Mit diesen Prüfverfahren sind jedoch verschiedene Nachteile verbunden:
Sie erfordern entweder zusätzlich installierte Behälter in der Dosieranlage, die
groß genug sein müssen, um ein für die Prüfung ausreichendes Volumen
aufnehmen zu können und in etwaige Reinigungsprozesse integriert werden
müssen oder sie erfassen nicht alle Dosiereinrichtungen und liefern daher nur
ein unvollständiges Ergebnis hinsichtlich der Dosiergenauigkeit der gesamten
Dosieranlage. Keines der Verfahren wird dazu genutzt, aus dem Ergebnis der
Überprüfung automatische Maßnahmen zur Einhaltung der Dosiergenauigkeit
abzuleiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen,
vollständigen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von
Mehrkomponenten-Dosieranlagen zu entwickeln, ohne zusätzliche Behälter
installieren und ohne Dosiereinrichtungen zur Kalibrierung demontieren zu
müssen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur automatischen Prüfung
der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen, wobei der
Dosierfehler aller in der Anlage eingebauten Dosiereinrichtungen ermittelt wird,
indem ein zu der Anlage gehörender - zuvor entleerter - Produkttank von jeweils
einer Dosiereinrichtung mit betriebsüblichem Medium befüllt wird, der Inhalt
dieses Produkttankes mit hoher Reproduzierbarkeit gemessen wird, der Wert
eines von der Dosiereinrichtung abgegebenen mengenproportionalen
Ausgangssignales als Anfangswert gespeichert wird, sobald der Inhalt des
Produkttankes bei der Befüllung einen bestimmten unteren Grenzwert
überschreitet und der Wert des von der Dosiereinrichtung abgegebenen
mengenproportionalen Ausgangssignales als Endwert gespeichert wird, sobald
der Inhalt des Produkttankes bei der Befüllung einen bestimmten oberen
Grenzwert erreicht, die Differenz zwischen Endwert und Anfangswert als
Ergebnis der Kontrollmessung berechnet wird, das Ergebnis der
Kontrollmessung mit dem einmalig bestimmten Referenzinhalt des
Produkttankes zwischen unterem und oberem Grenzwert verglichen wird, die
Differenz aus dem Ergebnis der Kontrollmessung und dem Referenzinhalt als
Dosierfehler der Dosiereinrichtung berechnet wird und der Prüfablauf
nacheinander für alle Dosiereinrichtungen der Mehrkomponenten-Dosieranlage
durchgeführt wird.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur automatischen
Prüfung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen gemäß
dem zuvor beschriebenen Verfahren, bei dem der Produkttank jedoch nicht
nacheinander, sondern gleichzeitig von mehreren Dosiereinrichtungen befüllt
wird, deren mengenproportionale Ausgangssignale jeweils separat erfaßt,
umgerechnet und zu einem Gesamtergebnis addiert werden, dessen Wert mit
dem einmalig bestimmten Referenzinhalt des Produkttankes zwischen unterem
und oberem Grenzwert verglichen wird und die Differenz aus dem
Gesamtergebnis und Referenzinhalt als summarischer Dosierfehler der an der
Befüllung beteiligten Dosiereinrichtungen bestimmt wird.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Einhaltung einer
hohen Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen, bei dem in
regelmäßigen Zeitabständen oder je nach Bedarf das erstgenannte Verfahren
angewandt wird und die für die jeweiligen Dosiereinrichtungen berechneten
Dosierfehler durch automatische Korrektur der Dosiereinrichtungen kompensiert
werden.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die kombinierte Anwendung der beiden
erstgenannten Verfahren mit bereits bekannten Verfahren zur Prüfung der
Genauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen, indem bestimmte
Dosiereinrichtungen einer Mehrkomponenten-Dosieranlage mit den beiden
erstgenannten Verfahren und andere Dosiereinrichtungen mit bereits bekannten
Verfahren geprüft werden.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Ausführung gemäß der
vorgenannten Verfahren, bei dem die Inhaltsgrenzwerte durch je einen
Füllstandsgrenzwertgeber signalisiert werden.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Messung der Tanktemperatur bei
den vorgenannten Verfahren und eine darauf aufbauende automatische
rechnerische Kompensation der temperaturbedingten Änderung des
Referenzinhaltes.
Besonders bevorzugt sind die in den Beispielen angeführten
Ausführungsformen.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich folgende
Vorteile:
- - Sie ermöglichen die regelmäßige, reproduzierbare und vollständige Überprüfung der Dosiergenauigkeit aller Dosiereinrichtungen einer Mehrkomponenten-Dosieranlage.
- - Die Bestimmung des summarischen Dosierfehlers mehrerer Dosiereinrichtungen durch gleichzeitige Befüllung des Produkttankes läßt sich bei jeder Produktionscharge mit Produktkomponenten ohne Zusatzaufwand an Zeit oder Kontrollflüssigkeit durchführen, so daß mit diesem Verfahren eine nahezu lückenlose Kontrolle der Dosiereinrichtungen während des laufenden Betriebes möglich ist.
- - Durch automatische Kompensation der Dosierfehler wird die gleichbleibende und rezepturgemäße Zusammensetzung der mit der Dosieranlage hergestellten Produkte sichergestellt; die Verfahren leisten somit einen wesentlichen Beitrag zur Qualitätssicherung der erzeugten Produkte.
- - Die Dosierfehler und Kompensationsmaßnahmen werden automatisch dokumentiert, so daß unmittelbar Qualität und Stabilität der Dosiereinrichtungen bewertet werden können und frühzeitig Reparatur- oder Wartungsmaßnahmen veranlaßt werden können.
- - Nach einem etwaigen Austausch von Dosiereinrichtungen oder von genauigkeitsbestimmenden Bestandteilen der Dosiereinrichtungen ist keine separate Kalibrierung auf externen Kalibriereinrichtungen erforderlich, da die erforderliche Prüfung und Korrektur mit den erfindungsgemäßen Verfahren direkt in der Dosieranlage erfolgen kann.
- - Durch die Automatisierung der Verfahren entsteht kein zusätzlicher Personalaufwand.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die
Mehrkomponenten-Dosieranlage aus mehreren Dosiereinrichtungen - wobei es
unerheblich ist, ob es sich hier um Dosierpumpen, Dosiersysteme mit
Durchflußmeßgeräten oder sonstige Dosiereinrichtungen handelt - und einem
oder mehreren Produkttanks, in die mit den Dosiereinrichtungen hineindosiert
wird. Dosiereinrichtungen und Produkttank(s) sind mit Rohrleitungen verbunden;
durch entsprechend angeordnete Ventile können die Fließwege der einzelnen
Komponenten geschaltet werden. Die Dosierung während der Produktion erfolgt
kontinuierlich oder diskontinuierlich. Die Ansteuerung der Dosiereinrichtungen
sowie die Verarbeitung der von den Dosiereinrichtungen abgegebenen
Ausgangssignale wird in einer Dosiersteuerung vorgenommen. Die
Dosiersteuerung ist mit Programmen zur Abarbeitung der erfindungsgemäßen
Verfahren ausgestattet, d. h. sie ist in der Lage, aus dem Referenzinhalt des
Produkttanks und dem Ergebnis der Kontrollmessungen den Dosierfehler zu
berechnen und - bei der separaten Prüfung einzelner Dosiereinrichtungen -
diese der kontrollierten Dosiereinrichtung zuzuordnen. Weiterhin ermittelt die
Dosiersteuerung aus dem Dosierfehler einen Korrekturwert und kompensiert
durch Änderungen in der Dosiereinrichtung den Dosierfehler bei nachfolgenden
Dosiervorgängen. Dies kann z. B. durch eine geringfügige automatische
Veränderung der Hublänge bei oszillierenden Dosierpumpen oder durch
automatische geringfügige Veränderung der Impulswertigkeit von
Durchflußmessern bei Dosiersystemen mit Durchflußmeßgeräten oder durch
andere Korrektureingriffe realisiert werden. Darüber hinaus erfaßt die
Dosiersteuerung den Tanktemperaturmeßwert und kompensiert rechnerisch den
auf der thermischen Längenausdehnung des Tankwerkstoffes basierenden
Temperatureinfluß auf den Referenzinhalt. Weiterhin wird das Prüf- und
Korrekturverfahren durch die Dosiersteuerung automatisch dokumentiert, indem
Protokolle über den Ablauf der Messung und der ggf. durchgeführten Korrektur
ausgedruckt oder als Datei an andere Rechnersysteme übermittelt werden.
Im Normalbetrieb erfolgt bei jeder Produktionscharge eine Bestimmung des
summarischen Dosierfehlers der beteiligten Dosiereinrichtungen. Sofern dieser
Fehler innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches liegt, ist davon
auszugehen, daß auch die Dosierfehler der der einzelnen Dosiereinrichtungen
innerhalb eines tolerierbaren Bereiches liegen; anderenfalls müßten sich die
Dosierfehler mehrerer an der Dosierung beteiligter Dosiereinrichtungen in ihrer
Auswirkung auf den summarischen Fehler genau aufheben, was nur in wenigen
Ausnahmen der Fall sein wird. Die Einzelprüfung der Dosiereinrichtungen durch
nacheinander ablaufende Befüllung mit Kontrollflüssigkeit und die
gegebenenfalls erforderliche Korrektur der Dosiereinrichtungen wird in
größerem zeitlichen Abstand, z. B. einmal täglich oder einmal wöchentlich, oder
bei Überschreitung des Toleranzbereiches des summarischen Dosierfehlers
vorgenommen, um die fehlerhafte Dosiereinrichtung zu identifizieren und zu
korrigieren.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Beispiele anhand
der Fig. 1 und 2 beschrieben.
In Beispiel 1 (Fig. 1) besteht die Mehrkomponenten-Dosieranlage aus drei
einzelnen Dosiereinrichtungen (1), (2), (3). Diese verfügen saugseitig jeweils
über einen oder mehrere Anschlüsse für die zu dosierenden Komponenten
sowie über jeweils einen weiteren Anschluß für das Kontrollmedium, mit dem die
verfahrensgemäße Überprüfung der Genauigkeit durchgeführt wird. Es ist dabei
nicht ausgeschlossen, daß das Kontrollmedium und eine der im
Produktionsbetrieb zu dosierenden Komponenten oder das Kontrollmedium und
ein betriebsübliches Reinigungs- oder Spülmedium identisch sind, in Fig. 1
sind diese Fälle jedoch nicht dargestellt. Über Rohrleitungen und Ventile sind
die Dosiereinrichtungen mit Produkttanks (4) und (5) verbunden, wobei
mindestens ein Produkttank mit Füllstandsgrenzwertgebern (7) und (8)
ausgerüstet ist, in Fig. 1 ist dies Tank (4). Die Dosiereinrichtungen sowie die
Füllstandsgrenzwertgeber sind mit einer Dosiersteuerung (6) verbunden. Die
Dosiersteuerung kann direkt oder durch Kommunikation mit einer separaten
Anlagensteuerung die in der Anlage installierten Ventile und evtl. vorhandene
Förderpumpen steuern; es ist auch denkbar, daß die Dosiersteuerung
Bestandteil der Anlagensteuerung ist. Die mengenproportionalen
Ausgangssignale der Dosiereinrichtungen sind Impulssignale, bei denen jedem
Impuls eine bestimmte Menge des dosierten Mediums entspricht.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Prüfvorgang
an der Dosiersteuerung gestartet. Nach Entleerung von Tank (4) wird der
Fließweg für die Befüllung von Tank (4) mit Kontrollmedium durch Öffnen der
entsprechenden Ventile freigegeben, so daß das Kontrollmedium durch die zu
prüfende Dosiereinrichtung in Tank (4) einströmt. Sobald das Kontrollmedium in
Tank (4) den unteren Füllstandsgrenzwertgeber (8) erreicht, wird die Zählung
der von der Dosiereinrichtung abgegebenen Impulse gestartet. Die Zählung wird
beendet, wenn der obere Füllstandsgrenzwertgeber (7) von der
Kontrollflüssigkeit erreicht wird. Das Ergebnis der Zählung wird in
Dosiersteuerung (6) über die bekannte Impulswertigkeit in Mengeneinheiten
umgerechnet und als Ergebnis der Kontrollmessung gespeichert; der Durchfluß
des Kontrollmediums wird durch Schließen der entsprechenden Ventile
gestoppt, um eine Überfüllung des Behälters (4) zu vermeiden.
Das Ergebnis der Kontrollmessung wird in der Dosiersteuerung (6) mit dem in
der Dosiersteuerung (6) gespeicherten Referenzinhalt des Produkttankes
verglichen, die Differenz aus dem Vergleich vorzeichenrichtig als Dosierfehler
der kontrollierten Dosiereinrichtung berechnet und ebenfalls in der
Dosiersteuerung gespeichert.
Sofern der Dosierfehler außerhalb eines zuvor spezifizierten Toleranzbereiches
liegt, wird durch geeignete Eingriffe in die Dosiereinrichtung der Dosierfehler
automatisch korrigiert. Derartige Eingriffe können z. B. die fernbetätigte
Hublängenverstellung bei oszillierenden Dosierpumpen, die Veränderung der
Impulswertigkeit in der Elektronik von Durchflußmeßgeräten oder andere
Eingriffe sein. Die Veränderung der Dosiereinrichtung erfolgt derart, daß die
resultierende relative Änderung des Dosierstromes durch die Dosiereinrichtung
betragsmäßig dem relativen Wert des Dosierfehlers entspricht und diesem bei
nachfolgenden Dosiervorgängen entgegenwirkt, so daß die dosierten Mengen
die Vorgaben exakt einhalten.
Sofern der Betrag des Meßfehlers einen weiteren einstellbaren
Sicherheitsgrenzwert überschreitet, wird keine automatische Korrektur der
Dosiereinrichtung durchgeführt, sondern es erfolgt eine Alarmierung an den
Bediener, da davon auszugehen ist, daß ein Defekt an der Dosiereinrichtung
vorliegt oder das Prüfverfahren nicht korrekt abgelaufen ist.
Durch Eingabe an der Dosiersteuerung beim Start des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird festgelegt, welche Dosiereinrichtungen geprüft und korrigiert
werden sollen. Dementsprechend wiederholt die Dosiersteuerung den oben
beschriebenen Ablauf ggf. für weitere Dosiereinrichtungen. Über die Abläufe
wird von der Dosiersteuerung ein Protokoll erstellt, das die gespeicherten
Dosierfehler, die durchgeführten Korrekturen, Datum, Uhrzeit,
Bedienerquittierungen und ggf. weitere Daten enthält.
In Beispiel 2 (Fig. 1) ist der Aufbau der Anlage identisch zu Beispiel 1. Die
Bestimmung des summarischen Dosierfehlers erfolgt jedoch während der
betriebsmäßigen Befüllung des Produkttankes mit zu dosierenden
Produktkomponenten. Während dieser Befüllung werden die von den
Dosiereinrichtungen abgegebenen Mengenimpulse, die zwischen dem
Überschreiten des unteren Füllstandsgrenzwertgebers (7) und dem Erreichen
des oberen Füllstandsgrenzwertgebers (8) in der Dosiersteuerung (6) gezählt
werden, jeweils entsprechend ihrer Impulswertigkeit umgerechnet und zu einem
Gesamtergebnis aufaddiert. Die Differenz aus dem Gesamtergebnis und dem
Referenzinhalt des Produkttankes (4) wird in der Dosiersteuerung (6) berechnet;
das Ergebnis wird einschließlich der in Beispiel 1 genannten Daten protokolliert.
Die Arbeitsweise gemäß Beispiel 2 ist bei diskontinuierlich arbeitenden
Dosieranlagen bei jeder Befüllung des Produkttankes (4) anwendbar, bei
kontinuierlich arbeitenden Anlagen nur dann, wenn während der Befüllung nicht
gleichzeitig Fertigprodukt aus dem Produkttank (4) abgenommen wird. Es ist in
kontinuierlich arbeitenden Anlagen somit insbesondere bei der erstmaligen
Befüllung des Produkttankes einsetzbar, bei der eine gewisse Produktvorlage
vor dem Start nachfolgender Weiterbehandlungs- oder Abfüllanlagen
geschaffen wird.
In Beispiel 3 (Fig. 2) wird für die Genauigkeitsüberwachung der
Dosiereinrichtung (1) ein bereits bekanntes Verfahren eingesetzt, nämlich die
Prüfung durch Befüllung des Eichgefäßes (9). Die anderen Dosiereinrichtungen
werden mit den anspruchsgemäßen Verfahren, d. h. durch gleichzeitige oder
aufeinanderfolgende Befüllung von Produkttank (4) geprüft.
Claims (6)
1. Verfahren zur automatischen Prüfung der Dosiergenauigkeit von
Mehrkomponenten-Dosieranlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierfehler aller in der Anlage
eingebauten Dosiereinrichtungen ermittelt wird, indem ein zu der Anlage
gehörender - zuvor entleerter - Produkttank von jeweils einer
Dosiereinrichtung mit betriebsüblichem Medium befüllt wird, der Inhalt
dieses Produkttankes mit hoher Reproduzierbarkeit gemessen wird, der
Wert eines von der Dosiereinrichtung abgegebenen
mengenproportionalen Ausgangssignales als Anfangswert gespeichert
wird, sobald der Inhalt des Produkttankes bei der Befüllung einen
bestimmten unteren Grenzwert überschreitet und der Wert des von der
Dosiereinrichtung abgegebenen mengenproportionalen Ausgangssignales
als Endwert gespeichert wird, sobald der Inhalt des Produkttankes bei der
Befüllung einen bestimmten oberen Grenzwert erreicht, die Differenz
zwischen Endwert und Anfangswert als Ergebnis der Kontrollmessung
berechnet wird, das Ergebnis der Kontrollmessung mit dem einmalig
bestimmten Referenzinhalt des Produkttankes zwischen unterem und
oberem Grenzwert verglichen wird, die Differenz aus dem Ergebnis der
Kontrollmessung und dem Referenzinhalt als Dosierfehler der
Dosiereinrichtung berechnet wird und der Prüfablauf nacheinander für alle
Dosiereinrichtungen der Mehrkomponenten-Dosieranlage durchgeführt
wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Befüllung des Produkttankes
gleichzeitig mit mehreren Dosiereinrichtungen erfolgt, deren
mengenproportionale Ausgangssignale jeweils separat erfaßt
umgerechnet und zu einem Gesamtergebnis addiert werden, dessen Wert
mit dem einmalig bestimmten Referenzinhalt des Produkttankes zwischen
unterem und oberem Grenzwert verglichen wird und die Differenz aus
dem Gesamtergebnis und dem Referenzinhalt als summarischer
Dosierfehler der an der Befüllung beteiligten Dosiereinrichtungen
bestimmt wird.
3. Verfahren zur Einhaltung einer hohen Dosiergenauigkeit von
Mehrkomponenten-Dosieranlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Zeitabständen oder je
nach Bedarf das Verfahren gemäß Anspruch 1 angewandt wird und die
für die jeweiligen Dosiereinrichtungen berechneten Dosierfehler durch
automatische Korrektur der Dosiereinrichtungen kompensiert werden.
4. Verfahren zur automatischen Prüfung der Dosiergenauigkeit von
Mehrkomponenten-Dosieranlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2
gemeinsam mit anderen bereits bekannten Verfahren zur Prüfung der
Genauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen eingesetzt werden,
indem bestimmte Dosiereinrichtungen einer Mehrkomponenten-
Dosieranlage mit den beiden erstgenannten Verfahren und andere
Dosiereinrichtungen mit bereits bekannten Verfahren geprüft werden.
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überschreitung des unteren
Grenzwertes und die Erreichung des oberen Grenzwertes des
Produkttankinhaltes durch je einen im Tank installierten
Füllstandsgrenzwertgeber signalisiert wird.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturbedingte Änderung des
Referenzinhaltes des Produkttankes durch eine Messung der
Tanktemperatur und darauf aufbauende automatische rechnerische
Korrektur des Temperatureinflusses kompensiert wird.
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