DE4447378A1

DE4447378A1 - Anordnung zur Erkennung von Inhomogenitäten beim Dosieren von fließfähigen Stoffen

Info

Publication number: DE4447378A1
Application number: DE19944447378
Authority: DE
Inventors: Harald Gummlich
Original assignee: Optronik Opto Elektronisc GmbH
Current assignee: Optronik Opto Elektronisc GmbH
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-06-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung von Inhomogenitäten beim Dosieren von fließfähigen Stoffen, die über eine Düsenanordnung geleitet werden.

Allgemein bekannt sind Dosiereinrichtungen für Flüssigkeiten und andere fließfähige Stoffe wie Öl und Fett. Die größtenteils rein mechanisch ausgeführten Einrichtungen arbeiten mit einem vorgegebenen Volumen als Basis für die Dosierung. Bekannt sind auch Dosiereinrichtungen mit Durchflußmengenmessung bzw. volumetrischer Mengenmessung. Bei Schmierstoffsystemen ist es auch bekannt, die Dosierung entsprechend dem ermittelten Bedarf anzupassen. Zur Füllstandskontrolle von geschlossenen Behältern ist es bekannt, den vom Füllstand abhängigen Druck innerhalb des Behälters auszuwerten. Bei den bekannten Dosiereinrichtungen für fließfähige Stoffe ist es nicht möglich, Inhomogenitäten wie Lufteinschlüsse oder kurzzeitige Verstopfungen zu erkennen. Damit eignen sich die bekannten Einrichtungen nicht für die Einbringung kleiner, genau dosierter Mengen von fließfähigen Stoffen an Stellen, die anschließend nicht oder nur mit großem Aufwand kontrollierbar sind. Das trifft beispielsweise bei der Einbringung von Schmierstoff in Lagerschalen bei der automatischen Fertigung von Elektromotoren zu.

Aufgabe der Erfindung ist eine Anordnung, die beim Dosieren von über eine Düsenanordnung versprühten fließfähigen Stoffen Inhomogenitäten wie Luftblasen und kurzzeitige Verstopfungen auch bei unterschiedlichen äußeren Bedingungen sicher erkennt und so auswertet, daß ein Aussortieren nicht ordnungsgemäß beschichteter Teile möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit der Staudruckzone der Düsenanordnung in Verbindung stehender Drucksensor mit nachgeschaltetem Meßverstärker an eine die Dauer und die Amplitude des Staudruckes messende und mit Sollwerten vergleichende Auswerteeinheit angeschlossen ist. In Ausgestaltung der Erfindung kann der Drucksensor direkt in der Staudruckzone im Inneren der Düsenanordnung, an der Wandung der Düsenanordnung nahe der Staudruckzone oder über einen Druckmittler angeordnet sein. Es ist zweckmäßig, daß die Auswerteeinheit ein selbstlernendes System mit gleitender Mittelwertbildung enthält. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann durch eine kontinuierliche Auswertung des Druck-/Zeitverlaufes eine Durchflußmengenberechnung vorgenommen werden. Es ist auch möglich, Inhomogenitäten bei kontinuierlich fließenden Stoffen zu erkennen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2a Druckverlauf mit Lufteinschluß bei Dauerbetrieb,

Fig. 2b Druckverlauf bei Impulsbetrieb,

Fig. 2c Druckverlauf bei kurzzeitiger Verstopfung,

Fig. 2d Druckverlauf bei andauernder Verstopfung.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erkennung von Inhomogenitäten beim Dosieren von fließfähigen Stoffen enthält nach Fig. 1 eine Düsenanordnung 2, die mit einer Flüssigkeitsförderung 7 verbunden ist sowie einen in der Staudruckzone angeordneten Drucksensor 4, der über eine Anschlußleitung 6 an einen Meßverstärker 8 angeschlossen ist, der mit einer Auswerteeinheit 9 in Verbindung steht. Die Auswerteeinheit 9 mißt die Dauer t und die Amplitude P des in der Düsenanordnung 2 entstehenden Staudruckes und vergleicht den Druck-/Zeitverlauf mit Sollwerten. Die zu dosierende Flüssigkeit 1 in der Düsenanordnung 2 kann Luftblasen 5 enthalten, die zu Veränderungen des Staudruckes führen. Die Flüssigkeitsförderung 7 dosiert die Flüssigkeit 1 entsprechend dem Anwendungsfall oder fördert kontinuierlich. Die Flüssigkeit 1 tritt nach Beschleunigung im konisch verlaufenden Endteil der Düsenanordnung 2 als Sprühnebel 3 aus.

Nachfolgend werden die bei den unterschiedlichen Bedingungen auftretenden und mittels der erfindungsgemäßen Anordnung ermittelten Druckverläufe näher erläutert.

In Fig. 2a ist der Druckverlauf a mit Lufteinschluß in der Spitzflüssigkeit bei Dauerbetrieb dargestellt. Die Flüssigkeit wird im Düsenquerschnitt beschleunigt. Die Massenträgheit der Flüssigkeit erzeugt einen Staudruck in der Staudruckzone. Im Zuführsystem liegt eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit vor. Mit dem Eintreffen der Luftblase erfolgt ein Druckabfall unter den Schwellwert 10 der Unterdruckerkennung, da die Luft mit wesentlich geringerer Massenträgheit im Düsenquerschnitt schneller beschleunigt wird und somit auch schneller austritt. Die Flüssigkeit im Zuführsystem kann nicht schnell genug nachströmen und beschleunigt werden. Es erfolgt ein langsames Ansteigen des Staudruckes durch Ansteigen der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Mit dem Ausströmen der letzten Luft aus der Düsenöffnung erfolgt ein starkes Ansteigen des Staudruckes. Die beschleunigte Flüssigkeit trifft auf die Düsenöffnung. Zum Zeitpunkt, zu dem die gesamte Luftblase ausgeströmt ist, erzeugt die überhöhte Fließgeschwindigkeit einen überhöhten Staudruck. Danach wird die Flüssigkeit wieder auf ihre ursprüngliche Fließgeschwindigkeit abgebremst. Der Staudruck sinkt auch wieder auf sein normales Maß.

In Fig. 2b ist der Druckverlauf bei Impulsbetrieb dargestellt. Der Impulsbetrieb entspricht den beim Dosieren von fließfähigen Stoffen auftretenden Bedingungen. Der Kurvenverlauf b zeigt den Verlauf des Staudruckes in der Staudruckzone für einen normalen Spritzimpuls ohne Störung bei der Dosierung. Der Schwellwert 11 einer Überdruckerkennung wird überschritten. Befindet sich zu Impulsbeginn eine Luftblase im Düsenbereich, so beginnt der Druckimpuls c verspätet, erreicht eine Überhöhung und verläuft dann wie ohne Störung weiter. Tritt eine Luftblase vor Abschluß des Impulses auf, tritt ein verkürzter Druckimpuls d auf.

Der in Fig. 2c gezeigte Druckverlauf tritt bei kurzzeitigen Verstopfungen durch dickflüssigere Inhomogenitäten auf. Durch die Durchflußmengenreduzierung erfolgt ein Druckanstieg. Die Fließgeschwindigkeit im Zuführungssystem verringert sich. Nach Austritt der dickflüssigen Verstopfung erfolgt ein Abfall des Staudruckes. Solange die Fließgeschwindigkeit noch nicht den Normalwert erreicht hat, ist auch der Staudruck noch reduziert. Durch weitere Beschleunigung der Flüssigkeit steigt auch der Druck wieder auf Normalniveau an.

In Fig. 2d ist der Druckverlauf bei andauernder Verstopfung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Sie ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Druckverhältnisse, Fließgeschwindigkeiten und Durchflußmengen. Die Anordnung ist leicht nachrüstbar, da ein geringer konstruktiver Aufwand bei geringem Platzbedarf erforderlich ist. Da keine bewegten Teile vorhanden sind, liegt eine hohe Zuverlässigkeit vor. Als eine Ausführungsform der Erfindung ist durch gleitende Arbeitspunktverschiebung bei der selbstlernenden Modifikation eine Anpassung an temperaturabhängige physikalische Kennwerte möglich.

Die Erfindung kann in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik eingesetzt werden. So bietet sich der Einsatz beim Einbringen von kleinen, genau dosierten Fettmengen in Lagerschalen bei der automatischen Fertigung von Elektromotoren an. Damit kann vermieden werden, daß Motoren durch fehlendes Fett in Lagerschalen ausfallen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind die Drucktechnik, Farb- und Anstrichstoffdosierungen, Dosierung bei Mischprozessen, Rezeptierung und Dosierung beim Extrudieren von Kunststoffen.

Bezugszeichenliste

1 Flüssigkeit
2 Düsenanordnung
3 Sprühnebel
4 Drucksensor
5 Luftblase
6 Anschlußleitung
7 Flüssigkeitsförderung
8 Meßverstärker
9 Auswerteeinheit
10 Schwellwert der Unterdruckerkennung
11 Schwellwert der Überdruckerkennung
a Druckverlauf bei Dauerbetrieb, mit eingeschlossener Luftblase
b Druckverlauf bei Impulsbetrieb
c Druckverlauf bei Impulsbetrieb, Vorderflanke gestört
d Druckverlauf bei Impulsbetrieb, Rückflanke gestört

Claims

1. Anordnung zur Erkennung von Inhomogenitäten beim Dosieren von fließfähigen Stoffen, die über eine Düsenanordnung geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Staudruckzone der Düsenanordnung (2) in Verbindung stehender Drucksensor (4) mit nachgeschaltetem Meßverstärker (8) an eine die Dauer (t) und die Amplitude (P) des Staudruckes messende und mit Sollwerten vergleichende Auswerteeinheit (9) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drucksensor (4) direkt in der Staudruckzone im Inneren der Düsenanordnung (2) befindet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drucksensor (4) an der Wandung der Düsenanordnung (2) nahe der Staudruckzone befindet.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (4) über einen Druckmittler mit der Staudruckzone der Düsenanordnung (2) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (9) ein selbstlernendes System mit gleitender Mittelwertbildung enthält.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch kontinuierliche Auswertung des Druck-/Zeitverlaufes eine Durchflußmengenberechnung vorgenommen wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erkennung von Inhomogenitäten bei kontinuierlich fließenden Stoffen erfolgt.