DE4434264C2 - Verfahren zur automatischen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von Dosieranlagen.

Es ist bekannt, die Dosiergenauigkeit von Mengenzählern durch Befüllung von Eichgefäßen zu überprüfen [DE-AS 12 49 547], [US 4 266 426], [US 3 673 851], [US 3 940 971], [US 3 271 993]. Ferner ist bekannt, die Genauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen durch die Befüllung eines sogenannten Eichgefäßes zu überwachen [Firmenschrift Fa. Diessel Nr. 518.1.88], [Handbuch Alkoholfreie Erfrischungsgetränke 46, S. 18, Abb. 13] und die Dosiergenauigkeit von Dosierpumpen durch zusätzlich installierte Meßvolumina an der Saugseite der Pumpen zu überprüfen [Chem.-Ing.-Technik 60 (1988) Nr. 9, S. 672-685].

Mit diesen Verfahren sind jedoch verschiedene Nachteile verbunden: Sie erfordern entweder zusätzliche Behälter oder sie erfassen nicht alle Dosiereinrichtungen und liefern daher nur ein unvollständiges Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit einer Dosieranlage mit mehreren Dosiereinrichtungen oder sie benötigen für die Abgrenzung des Kontrollvolumens zwei Füllstandgrenzwertmelder, wobei insbesondere die Bestimmung des unteren Grenzwertes durch die prinzipielle Ansprechunsicherheit des Grenzwertmelders und die unvermeidlichen Spiegelschwankungen bei der Befüllung des Behälters einen zusätzlichen Fehler des Verfahrens verursacht. Keines der Verfahren wird dazu genutzt, aus dem Ergebnis der Überprüfung automatische Maßnahmen zur Korrektur einer ungenügenden Dosiergenauigkeit abzuleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen, vollständigen Prüfung und Einhaltung der Dosiergenauigkeit von Dosieranlagen zu entwickeln, ohne zusätzliche Behälter installieren oder Dosiereinrichtungen zur Kalibrierung demontieren zu müssen, dabei bereits bekannte Verfahren zu vereinfachen und deren Genauigkeit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Dosierfehler der in der Anlage eingebauten Dosiereinrichtungen ermittelt wird, indem ein zu der Anlage gehörender - zuvor entleerter - Produkttank von jeweils einer Dosiereinrichtung befüllt wird, der Inhalt dieses Produkttankes mit hoher Reproduzierbarkeit gemessen wird, der Wert eines von der Dosiereinrichtung abgegebenen mengenproportionalen Ausgangssignales bei Beginn der Befüllung als Anfangswert gespeichert wird und der Wert des gleichen 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 Produkttanks bis zum oberen 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, bei dem 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 20 Produkttankes bis zum oberen Grenzwert verglichen wird und bei dem die Differenz aus dem Gesamtergebnis und dem 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 ein Verfahren zur automatischen Prüfung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen, bei dem die beiden erstgenannten Verfahren 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.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Ausgestaltung der vorgenannten Verfahren, bei der die Erreichung des oberen Grenzwertes des Produkttankinhaltes durch einen im Tank installierten Füllstandsgrenzwertgeber signalisiert wird.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich folgende Vorteile:

• - Durch automatische Kompensation der Dosierfehler wird die gleichbleibende und rezepturgemäße Zusammensetzung der mit der Dosieranlage hergestellten Produkte sichergestellt; das Verfahren leistet 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.
• - Durch Verzicht auf den unteren Füllstandsgrenzwert wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht, da der unvermeidliche Fehler dieser Füllstandsmessung und -grenzwertbestimmung systembedingt entfällt.
• - Die Anlage sowie der Ablauf des Prüfprogrammes werden vereinfacht, da nur ein Füllstandsgrenzwert bestimmt und ausgewertet wird; zusätzliche Einbauten wie das in [DE-AS 12 49 547] genannte Rohrbündel zur Strömungsberuhigung am Behältereinlaß entfallen.
• - Durch die Automatisierung des Verfahrens 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 des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet, d. h. sie ist in der Lage, aus dem Referenzinhalt des Produkttanks und dem Ergebnis der Kontrollmessungen den Dosierfehler zu berechnen und diesen 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 fernbediente Veränderung der Hublänge bei oszillierenden Dosierpumpen oder durch eine fernbediente geringfügige Veränderung der Impulswertigkeit von Durchflußmessern bei Dosiereinrichtungen mit Durchflußmeßgeräten oder durch andere Korrektureingriffe realisiert werden. Darüber hinaus erfaßt die Dosiersteuerung den Tanktemperaturmeßwert und kompensiert rechnerisch den auf der thermischen Längenänderung des Tankwerkstoffes basierenden Temperatureinfluß auf den Referenzinhalt. Weiterhin wird das Prüf- und Korrekturverfahren automatisch dokumentiert, indem Protokolle über den Ablauf der Kontrollmessung und der ggf. durchgeführten Korrektur ausgedruckt oder als Datei an andere Rechnersysteme übermittelt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Beispiele anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.

In Beispiel 1 besteht die Mehrkomponenten-Dosieranlage gemäß Fig. 1 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 die Kontrollflüssigkeit, mit dem die verfahrensgemäße Überprüfung der Genauigkeit durchgeführt wird. Es ist dabei nicht ausgeschlossen, daß die Kontrollflüssigkeit und eine der im Produktionsbetrieb zu dosierenden Komponenten oder die Kontrollflüssigkeit und eine betriebsübliche Reinigungs- oder Spülflüssigkeit identisch sind, in Fig. 1 ist ein solcher Fall jedoch nicht dargestellt über Rohrleitungen und Ventile sind die Dosiereinrichtungen mit Produkttanks (4) und (5) verbunden, wobei mindestens ein Produkttank mit einem Füllstandgrenzwertschalter (7) ausgerüstet ist, in Fig. 1 ist dies Tank (4). Die Dosiereinrichtungen sowie der Füllstandgrenzwertschalter (7) 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 Pumpen 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 der dosierten Flüssigkeit entspricht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Prüfvorgang an der Dosiersteuerung (6) gestartet. Nach vollständiger Entleerung von Tank (4) wird die Rohrleitung von der zu prüfenden Dosiereinrichtung bis zum Eintrittsventil (8) von Tank (4) sorgfältig entlüftet und vollständig mit Kontrollflüssigkeit gefüllt. Danach wird der Fließweg für die Kontrollflüssigkeit zur Befüllung von Tank (4) über die zu prüfende Dosiereinrichtung durch die Öffnung der entsprechenden Ventile freigegeben, so daß die Kontrollflüssigkeit durch die zu prüfende Dosiereinrichtung in Tank (4) einströmt. Zeitgleich mit dieser Ventilumschaltung wird die Zählung der von der Dosiereinrichtung abgegebenen Impulse in der Dosiersteuerung (6) gestartet. Die Zählung wird beendet, wenn der Füllstandgrenzwertschalter (7) von der Kontrollflüssigkeit erreicht wird. Das Ergebnis der Zählung wird in der Dosiersteuerung über die bekannte Impulswertigkeit in Mengeneinheiten umgerechnet und als Ergebnis der Kontrollmessung gespeichert, der Durchfluß der Kontrollflüssigkeit wird durch Schließen von Ventil (8) gestoppt, um eine Überfüllung des Behälters (4) zu vermeiden.

Das Ergebnis der Kontrollmessung wird in Dosiersteuerung (6) mit dem in der Dosiersteuerung gespeicherten Referenzinhalt des Tanks (4) verglichen, die Differenz aus dem Vergleich vorzeichenrichtig als Dosierfehler der kontrollierten Dosiereinrichtung berechnet und ebenfalls in der Dosiersteuerung (6) 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 Durchflußmegeräten 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 entgegenwirkt, so daß die dosierten Mengen bei nachfolgenden Dosierungen die Vorgaben wieder exakt einhalten.

Sofern der Betrag des Dosierfehlers einen weiteren einstellbaren Sicherheitsgrenzwert, dessen Wert größer als der spezifizierte Toleranzbereich ist, 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 gegebenenfalls für weitere Dosiereinrichtungen bzw. führt die Bestimmung des summarischen Dosierfehlers gemäß Anspruch 2 für mehrere Dosiereinrichtungen gleichzeitig aus. Über die Abläufe wird von der Dosiersteuerung ein automatisches Protokoll erstellt, das die gespeicherten Dosierfehler, die durchgeführten Korrekturen, Datum, Uhrzeit, Bedienerquittierungen und mögliche weitere betriebsspezifische 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 Start der Befüllung des Tankes (4) und dem Erreichen des Füllstandgrenzwertschalters (7) 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 Tankes (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 Tank (4) abgenommen wird Es ist in kontinuierlich arbeitenden Anlagen somit insbesondere bei der erstmaligen Befüllung des Produkttankes einsetzbar, wenn vor dem Start nachfolgender Weiterbehandlungs- oder Abfüllanlagen eine gewisse Produktvorlage 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 (5)

1. Verfahren zur automatischen Prüfung der Dosiergenauigkeit von Mehrkomponenten-Dosieranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierfehler der in der Anlage eingebauten Dosiereinrichtungen ermittelt wird, indem ein zu der Anlage gehörender - zuvor entleerter - Produkttank von Jeweils einer Dosiereinrichtung befüllt wird, der Inhalt dieses Produkttankes mit hoher Reproduzierbarkeit gemessen wird, der Wert eines von der Dosiereinrichtung abgegebenen mengenproportionalen Ausgangssignales bei Beginn der Befüllung als Anfangswert gespeichert wird 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 bis zum 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 bis zum oberen 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 Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2 und andere 15 Dosiereinrichtungen mit bereits bekannten Verfahren geprüft werden.

5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erreichung des oberen Grenzwertes des Produkttankinhaltes durch einen im Tank installierten Füllstandsgrenzwertgeber signalisiert wird.