EP4239194A1 - Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe - Google Patents

Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe Download PDF

Info

Publication number
EP4239194A1
EP4239194A1 EP22159754.5A EP22159754A EP4239194A1 EP 4239194 A1 EP4239194 A1 EP 4239194A1 EP 22159754 A EP22159754 A EP 22159754A EP 4239194 A1 EP4239194 A1 EP 4239194A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
pump
buffer
supply pump
delivery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22159754.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario METZLER
Guenter Baldauf
Norbert Ganahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Priority to EP22159754.5A priority Critical patent/EP4239194A1/de
Priority to PCT/EP2023/055322 priority patent/WO2023166125A1/de
Publication of EP4239194A1 publication Critical patent/EP4239194A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0008—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators
    • F04B11/0033—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a mechanical spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0041—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation by piston speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the delivery pressure of a supply pump in a system for delivering and dosing a viscous material.
  • the plastic component When processing viscous materials, the plastic component is usually conveyed directly from the container, for example from a hobbock, via a conveying line to a dosing pump with the aid of a supply pump.
  • the supply pump is often located several meters away from the dosing pump, so that the supply pump must build up a sufficiently high delivery pressure in order to convey the viscous material from the supply pump to the dosing pump.
  • a dosing process i.e. during operation of the dosing pump, there is a pressure drop in the delivery line due to the material discharge.
  • a high delivery pressure built up by the supply pump is all the more necessary.
  • this has the consequence that between individual dosing processes, as soon as the dosing pump is at a standstill and the pressure loss in the delivery line is significantly lower, the pressure on the inlet side of the dosing pump rises sharply.
  • material pressure reducing valves has various disadvantages. So the reducing valves are very prone to failure. Even small air bubbles in the valve can cause the pressure to "break through” and the dosing pump can be damaged or even destroyed by the very high inlet pressure for a short time.
  • material pressure reducing valves are not suitable when processing materials with large or abrasive filler particles, as the particles cause rapid and severe wear of the valve's mechanical components, thereby affecting their reliability.
  • material pressure control valves have a relatively high dead weight and a comparatively high price, both of which are considered disadvantageous.
  • An alternative solution is to actively regulate the pressure of the supply pump.
  • a pressure sensor is attached to the inlet of the dosing pump, which regulates the delivery pressure or the output of the supply pump via a control circuit depending on the pressure recorded at the inlet of the dosing pump.
  • the disadvantage of this method is the inertia of the system, ie the fact that the pressure at the inlet of the dosing pump must first be measured too high or too low before the supply pump reacts accordingly. In combination with the very rigid delivery lines required due to the high material pressure, this regularly leads to an undesirably low or undesirably high pressure on the inlet side of the metering pump when metering is started and stopped.
  • scoop piston pumps which are usually used as supply pumps, do not allow any backflow of material, which makes it impossible to subsequently reduce the pressure when the dosing pump is at a standstill without a leak.
  • a device with a source for at least one liquid plastic component and a dosing device wherein a buffer device with a variable buffer volume is arranged between the source and the dosing device. This makes it possible to make the liquid plastic component available to the dosing device without interruption, the pressure prevailing in the liquid plastic component between the buffer device and the dosing device being controllable by the buffer device.
  • the object of the present invention is to provide a method for controlling the delivery pressure of a supply pump in a system for delivering and dosing a viscous material, which method can be operated more reliably and with greater accuracy than known methods.
  • the invention is a method for controlling the delivery pressure of a supply pump in a system for delivering and metering a viscous material, the system having a supply pump, a metering pump and a delivery line extending between the supply pump and the metering pump, and wherein the supply pump delivers the viscous material from a supply of material at a delivery pressure D through the delivery line to an inlet of the metering pump, the inlet the dosing pump is preceded by a pressure buffer that is preloaded to a preload pressure P and has a variable buffer volume, with the buffer volume being able to absorb viscous material from the delivery line if the delivery pressure in the delivery line in the area of the pressure buffer is higher than the preload pressure P of the pressure buffer, and from which viscous material can be discharged into the delivery line if the delivery pressure in the delivery line in the area of the pressure buffer is lower than the preload pressure P of the pressure buffer, with the system also having a pressure sensor connected upstream of the metering pump input for
  • the method according to the invention provides that a pressure buffer with a variable buffer volume, which is connected upstream of the inlet of the metering pump and is preloaded to a preload pressure P, is used, with viscous material being taken up or removed from the delivery line in the buffer volume in order to mitigate pressure fluctuations in the delivery line the buffer volume can be released into the delivery line.
  • the preload pressure P changes depending on the filling level of the buffer volume.
  • the method according to the invention also provides that not only the actual pressure value recorded in the delivery line is used to control the delivery pressure of the supply pump, but also information regarding the operating state of the metering pump.
  • the control unit In order to determine the default value for the supply pump, the control unit also processes information about whether the metering pump starts up and a metering process starts or whether the metering pump is switched off and the metering process ends.
  • the information regarding the operating state of the metering pump enables the delivery pressure to be built up by the supply pump to be tracked more quickly and therefore more precisely, since changes in the operating state of the metering pump can be reacted to immediately and one does not have to wait until the change in operating state increases or a drop in pressure on the input side of the metering pump is detected by the pressure sensor arranged there.
  • the control unit preferably comprises a PI or a PID controller. This acts on the input side of the dosing pump with the specified setpoint pressure value and the actual pressure value recorded by the pressure sensor.
  • the operating state of the metering pump can be taken into account when regulating the delivery pressure of the supply pump in such a way that the default value transmitted from the control unit to the supply pump is provided with a correction value depending on the operating state of the metering pump.
  • the value of the I component in a PI or PID control can be reduced by a factor of ⁇ 1, for example by a factor of 0.5, compared to the last value of the I component during the previous dosing process , to be multiplied.
  • the default value transmitted to the supply pump drops suddenly to a significantly lower value when dosing is stopped.
  • An expected strong increase in pressure on the inlet side of the dosing pump due to the changing interference variable "pressure loss in the line" is already compensated for before a deviation in the measured value recorded by the pressure sensor is registered. This means that the delivery pressure can be tracked much faster and more efficiently than would be possible if the pressure sensor only reacted to the signal, which would only detect an increase in pressure on the inlet side of the metering pump a certain time after the metering pump had been switched off.
  • the value of the I component of the PI or PID control is reset to the last value of the I component during the previous dosing process.
  • the default value transmitted to the supply pump rises abruptly and a sharp drop in pressure on the inlet side of the dosing pump when dosing restarts can be prevented. In this way, a relatively constant pressure can be achieved on the inlet side of the metering pump between two meterings, regardless of the idle time of the metering pump.
  • the use of a pressure buffer within a system for conveying and metering a viscous material has several advantages. In contrast to the solutions known from the prior art, when using a pressure buffer, heavily filled materials and media with abrasive fillers can also be processed without any problems. The method according to the invention is therefore available for a wide variety of application areas and can therefore be used very flexibly.
  • the material density of the conveyed material can be in a range of about 0.5 to 5 g/cm 3 , preferably in a range of about 1 to 3 g/cm 3 .
  • the flow rate can be about 0.05 cm3/s to 150 cm3/s, preferably about 0.5 cm3/s to 20 cm3/s.
  • Such pressure buffers also have the advantage of comparatively small dimensions and a significantly lower weight compared to material pressure reducing valves, so that they can, for example, be carried on a robot together with the dosing pump.
  • the prestressing force of the pressure buffer that causes the prestressing pressure P can be applied, for example, via a pneumatic force or a spring force or a hydraulic force. It is advantageous if the prestressing force is dependent on the fill level of the buffer, ie if the prestressing force is greater the more the buffer volume is filled, in order to avoid accidental complete filling or complete emptying of the buffer.
  • One embodiment of the method according to the invention provides for the use of at least one steel spring designed as a wave spring for prestressing the pressure buffer.
  • wave springs have a spring height that is up to 50% lower with the same spring force and therefore take up significantly less space.
  • this enables the buffer to be smaller and simpler to construct.
  • the pressure buffer comprises a rolling membrane for the hermetic separation of the variable buffer volume.
  • This is a highly flexible, thin-walled, fabric-reinforced membrane made from a rubber-elastic material such as silicone, polyurethane, fluorine rubber, ethylene-propylene-diene rubber or acrylonitrile-butadiene rubber.
  • a rolling diaphragm has the advantage of excellent tightness, which is particularly important for applications with viscous adhesives. The smallest leaks would otherwise result in the adhesive escaping from the buffer volume and hardening, thus impairing the function of the buffer or even rendering it unusable.
  • a rolling diaphragm enables the buffer to work practically without friction and almost without hysteresis.
  • variable buffer volume can have a volume of 100 to 10000 mm 3 , preferably a volume of 500 to 5000 mm 3 .
  • variable buffer volume can include a volume of 1500 mm 3 which is available as a compensation volume.
  • the delivery pressure of the supply pump is also adjusted depending on how much viscous material can be discharged from the buffer volume into the delivery line or out of the delivery line to compensate for pressure fluctuations can be accommodated with the buffer volume. As a result, the control accuracy can be further improved.
  • the buffer comprises a plunger which protrudes from a housing of the pressure buffer and via which the fill level of the buffer volume can be determined.
  • the plunger moves up and down depending on the fill level of the buffer volume, so that the fill level of the buffer volume can be inferred from the length of the portion of the plunger protruding from the housing of the pressure buffer. This length can be determined, for example, optically or with the aid of another suitable sensor.
  • the corresponding signal can be fed to the control unit as a further input signal.
  • the fill level of the buffer volume can also be inferred from the measured pressure.
  • the use of wave springs would be conceivable here, in which the pressure buffer has an approximately linear pressure-volume behavior.
  • the pressure sensor and/or a pressure-protecting element is accommodated in a housing of the pressure buffer.
  • the pressure sensor upstream of the inlet of the metering pump can be accommodated directly inside the housing of the pressure buffer and can detect any pressure fluctuations here at an early stage.
  • a pressure-protecting element for example a bursting disc or a pressure relief valve, can be accommodated in the housing of the pressure buffer, so that in the event of a pressure in the delivery line suddenly rising too high, the pressure can be effectively reduced in order to protect the downstream metering pump .
  • the time-dependent change in the viscosity of the viscous material is taken into account when determining the default value transmitted to the supply pump.
  • a time-dependent viscosity profile of the viscous material can be stored in the control unit and this viscosity development over time can be taken into account in the control of the supply pump based on a PT1 element.
  • a slightly higher setpoint pressure can be specified at the inlet of the dosing pump than during the dosage is the case. This prevents the pressure at the inlet of the metering pump from briefly falling below a critical threshold when metering is restarted.
  • a travel sensor can be provided, which detects the position and the speed of the movable piston of the supply pump and transmits information regarding the expected switching point of the supply pump to the control unit for further processing.
  • a travel sensor can be provided, which detects the position and the speed of the movable piston of the supply pump and transmits information regarding the expected switching point of the supply pump to the control unit for further processing.
  • a relatively constant pressure of up to 40 bar can be set at the inlet of the metering pump at a pressure applied by the supply pump of up to 300 bar, preferably 10 to 80 bar.
  • the distance between the supply pump and metering pump can be about 1 to 20 m, preferably 2 to 10 m.
  • a silicone, a polyol, an isocyanate, an MS polymer, a polyacrylate, an epoxy, a butyl, a polysulfide, a dispersion or a prepolymer of one of the groups of substances mentioned can be conveyed and metered as viscous material.
  • Such a viscous material is preferably conveyed and metered, the viscosity of which is in a range from 10,000 mPas to 2,000,000 mPas, preferably in a range from 20,000 mPas to 500,000 mPas.
  • figure 1 1 shows a schematic representation of a system, denoted as a whole by 1, for conveying and dosing a viscous material, for example a plastic component for a sealing material.
  • the system 1 comprises a supply pump 2 designed as a pneumatic scoop piston pump, which conveys the viscous material from a material supply 5 into a delivery line 4 . Because of the delivery pressure built up by the supply pump 2 , the viscous material is delivered through the delivery line 4 to the input 6 of a metering pump 3 . The viscous material is delivered to a mixing head 10 via the metering pump 3 .
  • the viscous material is mixed with one or more other components, not specified here, before the mixture, indicated by the arrow 11, is discharged from the mixing head 10, for example in the form of a sealing bead.
  • a component valve (not shown) can also be used if the viscous material is not to be mixed with another component, but instead is to be dispensed directly.
  • the supply pump 2 and the dosing pump 3 are controlled by a control unit 9 which includes a PID controller. Since the supply pump 2 is a pneumatic scoop piston pump, the system 1 has a proportional pressure control valve 12 which is arranged between the control unit 9 and the supply pump 2 and which converts an electrical signal from the control unit 9 into a pneumatic pressure which is applied to the supply pump 2 becomes.
  • the system 1 includes a pressure sensor 8, which is accommodated in a housing 13 of a pressure buffer 7, which will be described in detail later.
  • the pressure sensor 8 is connected to an input of the control unit 9 via a signal line 14 .
  • a predetermined desired pressure value is stored in the control unit 9, with which the actual pressure value is compared.
  • a corresponding default value is transmitted to the supply pump 2 or to the proportional pressure control valve 12 via a signal line 15 .
  • the dosing pump 3 is controlled by the control unit 9 via a further signal line 16 .
  • information regarding the operating state of the metering pump 3 is also taken into account by the control unit 9 when determining the default value for the supply pump 2 .
  • the control unit 9 also processes information regarding a start or stop of dosing of the dosing pump and takes this information into account when determining the default value transmitted to the supply pump 2 . In this way it is possible to react particularly quickly to changes in the operating state of the metering pump 3 and a sharp increase or drop in the pressure at the inlet 6 of the metering pump 3 can be prevented.
  • the operating state of the metering pump 3 is taken into account in the Regulation of the feed pressure of the supply pump 2 in such a way that the default value transmitted from the control unit 9 to the supply pump 2 or the proportional pressure control valve 12 is corrected depending on the operating state of the metering pump 3 .
  • the value of the I component of the PID control is multiplied by a factor of 0.5 compared to the last value of the I component during the previous dosing process.
  • the default value transmitted to the supply pump 2 drops abruptly to a significantly lower value when dosing is stopped.
  • the value of the I-component is reset to the last value of the I-component during the previous dosing process.
  • the default value transmitted to the supply pump 2 rises abruptly again and a sharp drop in pressure on the input side of the metering pump 3 when metering restarts can be prevented.
  • the system 1 additionally has a pressure buffer 7 connected upstream of the metering pump 3 .
  • the pressure buffer 7 includes a variable buffer volume which can absorb viscous material from the delivery line 4 or from which viscous material can be discharged into the delivery line 4 .
  • the pressure buffer 7 is connected to the delivery line 4, through which viscous material is delivered in the direction indicated by the arrows from the supply pump 2 to the metering pump 3.
  • the pressure buffer 7 comprises a housing 13 and a plunger 17 which is movable in sliding bushes 23 in a direction indicated by the arrow S.
  • the plunger 17 protrudes at least partially out of the housing 13 .
  • a rolling diaphragm 18 is arranged on the end of the plunger 17 facing the delivery line 4, by means of which a variable buffer volume 19 acting as a compensation volume is limited.
  • the buffer volume 19 is hermetically sealed adjacent to the plunger 17 by the rolling diaphragm 18, while adjacent to the delivery line 4 it is open and in contact with it.
  • the rolling diaphragm 18 enables the pressure buffer 7 to work practically without friction.
  • the pressure buffer 7 is preloaded to a preload pressure P, which depends on the fill level of the buffer volume 19 .
  • the preload pressure P is applied by a steel spring designed as a wave spring 20 which is arranged between a shoulder 21 of the plunger 17 and the inner wall of the housing 13 .
  • a steel spring designed as a wave spring 20 which is arranged between a shoulder 21 of the plunger 17 and the inner wall of the housing 13 .
  • the pressure buffer 7 can mitigate pressure fluctuations in the delivery line 7 and thus contribute to a more constant pressure on the inlet side of the metering pump 3 .
  • the pressure buffer 7 has an approximately linear pressure-volume behavior.
  • the variable buffer volume 19 can expand in a pressure range of approximately 2 to 20 bar. If these values fall below or are exceeded, the movement of the plunger 17 is limited by a mechanical stop.
  • the method according to the invention makes it possible to control the feed pressure of the supply pump 2 in such a way that a substantially constant Supply pressure can be provided.
  • additional information regarding the filling level of the buffer volume 19 can be included in the regulation.
  • the filling level of the buffer volume 19 can be determined indirectly based on the length of the portion of the plunger 17 protruding from the housing 13 of the pressure buffer 7 .
  • a preferably optical sensor can be provided, which detects the position of the ram 17 and sends a corresponding signal to the control unit 9 for further processing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Förderdrucks einer Versorgungspumpe (2) in einem System (1) zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials, wobei das System (1) eine Versorgungspumpe (2), eine Dosierpumpe (3) sowie eine sich zwischen der Versorgungspumpe (2) und der Dosierpumpe (3) erstreckende Förderleitung (4) aufweist und wobei die Versorgungspumpe (2) das viskose Material aus einem Materialvorrat (5) mit einem Förderdruck D durch die Förderleitung (4) zu einem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) fördert, wobei weiterhin dem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) ein auf einen Vorspanndruck P vorgespannter, ein variables Puffervolumen (19) umfassender Druckpuffer (7) vorgeschaltet ist, wobei das Puffervolumen (19) viskoses Material aus der Förderleitung (4) aufnehmen kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung (4) im Bereich des Druckpuffers (7) höher ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers (7), und aus welchem viskoses Material in die Förderleitung (4) abgegeben werden kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung (4) im Bereich des Druckpuffers (7) niedriger ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers (7), wobei das System (1) weiterhin einen dem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) vorgeschalteten Drucksensor (8) zur Erfassung eines Ist-Druckwerts in der Förderleitung (4) sowie eine Steuereinheit (9) aufweist, wobei die Steuereinheit (9) mit dem Drucksensor (8) sowie mit der Versorgungspumpe (2) und der Dosierpumpe (3) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem vorgegebenen Solldruckwert und dem Ist-Druckwert in der Förderleitung (4) sowie vom Betriebszustand der Dosierpumpe (3) einen Vorgabewert an die Versorgungspumpe (2) übermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Förderdrucks einer Versorgungspumpe in einem System zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials.
  • Bei der Verarbeitung viskoser Materialien wird die Kunststoffkomponente in der Regel mit Hilfe einer Versorgungspumpe direkt aus dem Gebinde, beispielsweise aus einem Hobbock, über eine Förderleitung zu einer Dosierpumpe gefördert. Häufig befindet sich dabei die Versorgungspumpe mehrere Meter von der Dosierpumpe entfernt, so dass von der Versorgungspumpe ein ausreichend hoher Förderdruck aufzubauen ist, um das viskose Material von der Versorgungspumpe zur Dosierpumpe zu fördern. Während eines Dosiervorgangs, d.h. während des Betriebs der Dosierpumpe, kommt es aufgrund des Materialabflusses zu einem Druckabfall in der Förderleitung. Um diesen Druckverlust auszugleichen, ist umso mehr ein hoher durch die Versorgungspumpe aufgebauter Förderdruck erforderlich. Dies hat jedoch gleichzeitig zur Folge, dass zwischen einzelnen Dosiervorgängen, sobald die Dosierpumpe stillsteht und der Druckverlust in der Förderleitung deutlich geringer ist, der Druck auf der Eingangsseite der Dosierpumpe schnell stark ansteigt.
  • Sehr hohe Versorgungsdrücke auf der Eingangsseite der Dosierpumpe stellen einen entscheidenden Faktor beim Verschleiß der Dosierpumpe, insbesondere der Wellendichtung, dar. Zusätzlich haben zu starke Druckschwankungen auf der Eingangsseite der Dosierpumpe negative Auswirkungen auf die Dosiergenauigkeit. Schließlich kann auch ein nur kurzzeitig zu niedriger Versorgungsdruck zu erheblichen Problemen bei der Dosiergenauigkeit oder auch zum Verschleiß der Dosierpumpe führen
  • Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bekannt, Materialdruck-Reduzierventile nahe des Dosierpumpeneingangs einzusetzen. Beim Einsatz eines solchen Ventils wird der Förderdruck der Versorgungspumpe auf einen deutlich höheren Druck eingestellt, als dies zur Versorgung der Dosierpumpe tatsächlich nötig wäre. Durch das Materialdruck-Reduzierventil wird der Druck kurz vor der Dosierpumpe auf den nötigen Dosierpumpeneingangsdruck reduziert.
  • Der Einsatz von Materialdruck-Reduzierventilen weist jedoch verschiedene Nachteile auf. So sind die Reduzierventile sehr störanfällig. Selbst kleine Luftblasen im Ventil können zu einem sogenannten "Durchschlagen" des Drucks führen und die Dosierpumpe kann durch den kurzzeitig sehr hohen Eingangsdruck beschädigt oder gar zerstört werden. Darüber hinaus sind Materialdruck-Reduzierventile nicht geeignet, wenn Materialien mit großen oder abrasiven Füllstoffpartikeln verarbeitet werden, da die Partikel zu einem schnellen und starken Verschleiß der mechanischen Komponenten der Ventile führen und damit deren Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Schließlich weisen Materialdruck-Regelventile ein relativ hohes Eigengewicht sowie einen vergleichsweise hohen Preis auf, was beides als nachteilig erachtet wird.
  • Eine alternative Lösung besteht in der aktiven Druckregelung der Versorgungspumpe. Dazu wird am Eingang der Dosierpumpe ein Drucksensor angebracht, welcher über einen Regelkreis den Förderdruck bzw. die Leistung der Versorgungspumpe in Abhängigkeit von dem am Eingang der Dosierpumpe erfassten Druck regelt. Nachteilig ist bei dieser Methode die Trägheit des Systems, das heißt die Tatsache, dass zunächst ein zu hoher bzw. ein zu niedriger Druck am Eingang der Dosierpumpe gemessen werden muss, bevor die Versorgungspumpe entsprechend reagiert. Dies führt in Kombination mit den aufgrund des hohen Materialdrucks erforderlichen sehr steifen Förderleitungen beim Starten und Stoppen der Dosierung regelmäßig zu einem unerwünscht niedrigen oder unerwünscht hohen Druck auf der Eingangsseite der Dosierpumpe. Darüber hinaus ermöglichen Schöpfkolbenpumpen, die in der Regel als Versorgungspumpen eingesetzt werden, keinen Rückfluss von Material, was ein nachträgliches Reduzieren des Drucks im Stillstand der Dosierpumpe ohne eine Leckage unmöglich macht.
  • Aus der WO 2017/004635 A1 ist eine Vorrichtung mit einer Quelle für wenigstens eine flüssige Kunststoffkomponente und einer Dosiervorrichtung bekannt, wobei zwischen der Quelle und der Dosiervorrichtung eine Puffervorrichtung mit einem variablen Puffervolumen angeordnet ist. Diese ermöglicht es, die flüssige Kunststoffkomponente der Dosiervorrichtung unterbrechungsfrei zur Verfügung zu stellen, wobei der zwischen der Puffervorrichtung und der Dosiervorrichtung in der flüssigen Kunststoffkomponente herrschende Druck durch die Puffervorrichtung steuerbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren zum Regeln des Förderdrucks einer Versorgungspumpe in einem System zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials bereitzustellen, welches zuverlässiger und mit höherer Genauigkeit betrieben werden kann als bekannte Verfahren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß Patentanspruch 1 handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren zum Regeln des Förderdrucks einer Versorgungspumpe in einem System zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials, wobei das System eine Versorgungspumpe, eine Dosierpumpe sowie eine sich zwischen der Versorgungspumpe und der Dosierpumpe erstreckende Förderleitung aufweist und wobei die Versorgungspumpe das viskose Material aus einem Materialvorrat mit einem Förderdruck D durch die Förderleitung zu einem Eingang der Dosierpumpe fördert, wobei weiterhin dem Eingang der Dosierpumpe ein auf einen Vorspanndruck P vorgespannter, ein variables Puffervolumen umfassender Druckpuffer vorgeschaltet ist, wobei das Puffervolumen viskoses Material aus der Förderleitung aufnehmen kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung im Bereich des Druckpuffers höher ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers, und aus welchem viskoses Material in die Förderleitung abgegeben werden kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung im Bereich des Druckpuffers niedriger ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers, wobei das System weiterhin einen dem Eingang der Dosierpumpe vorgeschalteten Drucksensor zur Erfassung eines Ist-Druckwerts in der Förderleitung sowie eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit mit dem Drucksensor sowie mit der Versorgungspumpe und mit der Dosierpumpe verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem vorgegebenen Solldruckwert und dem Ist-Druckwert in der Förderleitung sowie vom Betriebszustand der Dosierpumpe einen Vorgabewert an die Versorgungspumpe übermittelt.
  • Mit anderen Worten sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass ein dem Eingang der Dosierpumpe vorgeschalteter, auf einen Vorspanndruck P vorgespannter Druckpuffer mit einem variablen Puffervolumen verwendet wird, wobei zum Abmildern von Druckschwankungen in der Förderleitung viskoses Material aus der Förderleitung in dem Puffervolumen aufgenommen bzw. aus dem Puffervolumen in die Förderleitung abgegeben werden kann. Der Vorspanndruck P ändert sich dabei in Abhängigkeit vom Füllstand des Puffervolumens.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht darüber hinaus vor, dass zur Regelung des Förderdrucks der Versorgungspumpe nicht nur der in der Förderleitung erfasste Ist-Druckwert herangezogen wird, sondern auch eine Information hinsichtlich des Betriebszustands der Dosierpumpe. So verarbeitet die Steuereinheit zur Ermittlung des Vorgabewertes für die Versorgungspumpe auch Informationen darüber, ob die Dosierpumpe anläuft und ein Dosiervorgang startet bzw. ob die Dosierpumpe abgeschaltet wird und der Dosiervorgang endet. Die Berücksichtigung der Information hinsichtlich des Betriebszustands der Dosierpumpe ermöglicht ein schnelleres und dadurch genaueres Nachführen des von der Versorgungspumpe aufzubauenden Förderdrucks, da auf Änderungen im Betriebszustand der Dosierpumpe unmittelbar reagiert werden kann und nicht erst abgewartet werden muss, bis das mit der Änderung des Betriebszustands einhergehende Ansteigen oder Abfallen des Drucks auf der Eingangsseite der Dosierpumpe von dem dort angeordneten Drucksensor erfasst wird. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung eines Druckpuffers mit einem variablen Puffervolumen einerseits sowie die Berücksichtigung des Betriebszustands der Dosierpumpe bei der Regelung des Förderdrucks der Versorgungspumpe andererseits können extreme Druckschwankungen auf der Eingangsseite der Dosierpumpe und die mit diesen einhergehenden Nachteile wirksam vermindert werden und es kann ein sehr konstanter Versorgungsdruck am Eingang der Dosierpumpe eingestellt werden.
  • Die Steuereinheit umfasst vorzugsweise einen PI- oder einen PID-Regler. Dieser wirkt mit dem vorgegebenen Solldruckwert und dem von dem Drucksensor erfassten Ist-Druckwert auf der Eingangsseite der Dosierpumpe. Die Berücksichtigung des Betriebszustands der Dosierpumpe bei der Regelung des Förderdrucks der Versorgungspumpe kann praktisch in der Weise erfolgen, dass der von der Steuereinheit an die Versorgungspumpe übermittelte Vorgabewert je nach Betriebszustand der Dosierpumpe mit einem Korrekturwert versehen wird. So kann, sobald der Dosiervorgang gestoppt wird, der Wert des I-Anteils bei einer PI- bzw. PID-Regelung gegenüber dem letzten Wert des I-Anteils während des vorangegangenen Dosiervorgangs mit einem Faktor < 1, beispielsweise mit einem Faktor von 0,5, multipliziert werden. Hierdurch sinkt der an die Versorgungspumpe übermittelte Vorgabewert beim Stopp der Dosierung schlagartig auf einen deutlich niedrigeren Wert ab. Ein zu erwartender starker Druckanstieg auf der Eingangsseite der Dosierpumpe aufgrund der sich ändernden Störgröße "Druckverlust in der Leitung" wird so bereits kompensiert, bevor eine Abweichung an dem von dem Drucksensor erfassten Messwert registriert wird. Damit kann das Nachführen des Förderdrucks deutlich schneller und effizienter erfolgen, als dies möglich wäre, wenn lediglich auf das Signal des Drucksensors reagiert würde, der erst eine gewisse Zeit nach dem Abschalten der Dosierpumpe einen Druckanstieg auf der Eingangsseite der Dosierpumpe erfassen würde.
  • Sobald die Dosierung wieder startet, wird der Wert des I-Anteils der PI- bzw. PID-Regelung wieder auf den letzten Wert des I-Anteils während des vorangegangenen Dosiervorgangs eingestellt. Hierdurch steigt der an die Versorgungspumpe übermittelte Vorgabewert schlagartig an und ein starker Druckabfall auf der Eingangsseite der Dosierpumpe beim Wiederanlaufen der Dosierung kann verhindert werden. Auf diese Weise kann unabhängig von der Stillstandzeit der Dosierpumpe zwischen zwei Dosierungen ein relativ konstanter Druck auf der Eingangsseite der Dosierpumpe erreicht werden.
  • Die Verwendung eines Druckpuffers innerhalb eines Systems zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials weist verschiedene Vorteile auf. Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen können bei Einsatz eines Druckpuffers auch stark gefüllte Materialien sowie Medien mit abrasiven Füllstoffen problemlos verarbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren steht somit für unterschiedlichste Anwendungsbereiche zur Verfügung und ist damit sehr flexibel einsetzbar. Die Materialdichte des geförderten Materials kann in einem Bereich von etwa 0,5 bis 5 g/cm3 liegen, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 1 bis 3 g/cm3. Die Fördermenge kann etwa 0,05 cm3/s bis 150 cm3/s, vorzugsweise etwa 0,5 cm3/s bis 20 cm3/s betragen.
  • Derartige Druckpuffer weisen darüber hinaus den Vorteil vergleichsweise kleiner Abmessungen und eines gegenüber Materialdruck-Reduzierventilen deutlich geringeren Gewichts auf, so dass sie beispielsweise zusammen mit der Dosierpumpe auf einem Roboter mitgefahren werden können.
  • Schließlich ist der Einsatz eines Druckpuffers kostengünstiger als der Einsatz eines Materialdruck-Reduzierventils.
  • Die den Vorspanndruck P bewirkende Vorspannkraft des Druckpuffers kann beispielsweise über eine pneumatische Kraft oder eine Federkraft oder eine hydraulische Kraft aufgebracht werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Vorspannkraft abhängig vom Füllstand des Puffers ist, wenn also die Vorspannkraft umso größer ist, je weiter das Puffervolumen gefüllt ist, um ein unbeabsichtigtes Komplettfüllen bzw. Komplettentleeren des Puffers zu vermeiden.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Verwendung mindestens einer als Wellenfeder ausgebildeten Stahlfeder zur Vorspannung des Druckpuffers vor. Wellenfedern weisen gegenüber herkömmlichen Spiralfedern eine um bis zu 50% geringere Federhöhe bei gleicher Federkraft auf und beanspruchen daher deutlich weniger Raum. Dies ermöglicht gegenüber der Verwendung herkömmlicher Spiralfedern eine geringere Baugröße und eine einfachere Konstruktion des Puffers.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst der Druckpuffer eine Rollmembrane zur hermetischen Abtrennung des variablen Puffervolumens. Dabei handelt es sich um eine hochflexible, dünnwandige, gewebeverstärkte Membran aus einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise aus Silikon, Polyurethan, Fluorkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder AcrylnitrilButadien-Kautschuk. Eine Rollmembrane weist den Vorteil einer hervorragenden Dichtigkeit auf, was insbesondere für Anwendungen mit viskosen Klebstoffen von Bedeutung ist. Kleinste Leckagen würden ansonsten dazu führen, dass Klebstoff aus dem Puffervolumen austritt und aushärtet und so die Funktionsweise des Puffers beeinträchtigt oder diesen gar unbrauchbar macht. Darüber hinaus ermöglicht eine Rollmembrane ein praktisch reibungsfreies und nahezu hysteresefreies Arbeiten des Puffers.
  • Das variable Puffervolumen kann erfindungsgemäß ein Volumen von 100 bis 10000 mm3, vorzugsweise ein Volumen von 500 bis 5000 mm3 umfassen. Beispielsweise kann das variable Puffervolumen ein Volumen von 1500 mm3 umfassen, welches als Ausgleichsvolumen zur Verfügung steht.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens können neben dem Signal des Drucksensors sowie einer Information hinsichtlich des Betriebszustands der Dosierpumpe auch noch Informationen bezüglich des aktuellen Füllstands in dem Puffervolumen in die Regelung einbezogen werden. Die Einstellung des Förderdrucks der Versorgungspumpe erfolgt in diesem Fall auch abhängig davon, wieviel viskoses Material zum Ausgleichen von Druckschwankungen aus dem Puffervolumen in die Förderleitung abgegeben werden kann bzw. aus der Förderleitung heraus von dem Puffervolumen aufgenommen werden kann. Hierdurch kann die Regelgenauigkeit noch weiter verbessert werden.
  • Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Puffer einen Stößel umfasst, welcher aus einem Gehäuse des Druckpuffers herausragt und über welchen der Füllstand des Puffervolumens ermittelt werden kann. Mit anderen Worten bewegt sich der Stößel abhängig vom Füllstand des Puffervolumens auf und ab, so dass aus der Länge des aus dem Gehäuse des Druckpuffers herausragenden Anteils des Stößels auf den Füllstand des Puffervolumens geschlossen werden kann. Die Ermittlung dieser Länge kann beispielsweise optisch oder mit Hilfe eines anderen geeigneten Sensors erfolgen. Das entsprechende Signal kann als weiteres Eingangssignal der Steuereinheit zugeführt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann bei der Verwendung eines Mittels zur Vorspannung des Druckpuffers, welches geeignet ist, ein zumindest annähernd lineares Federverhalten zu ermöglichen, auch anhand des gemessenen Druckes auf den Füllstand des Puffervolumens geschlossen werden. Denkbar wäre hier insbesondere die Verwendung von Wellenfedern, bei denen der Druckpuffer ein annähernd lineares Druck-Volumen-Verhalten aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Drucksensor und/oder ein druckabsicherndes Organ in einem Gehäuse des Druckpuffers aufgenommen. Mit anderen Worten kann der dem Eingang der Dosierpumpe vorgeschaltete Drucksensor unmittelbar innerhalb des Gehäuses des Druckpuffers aufgenommen sein und hier frühzeitig etwaige Druckschwankungen erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein druckabsicherndes Organ, beispielsweise eine Berstscheibe oder ein Überdruckventil, in dem Gehäuse des Druckpuffers aufgenommen sein, so dass im Falle eines plötzlich zu hoch ansteigenden Drucks in der Förderleitung der Druck wirksam reduziert werden kann, um die nachgeschaltete Dosierpumpe zu schützen.
  • Es kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die zeitabhängige Änderung der Viskosität des viskosen Materials bei der Bestimmung des an die Versorgungspumpe übermittelten Vorgabewertes berücksichtigt wird. Hierzu kann in der Steuereinheit ein zeitabhängiges Viskositätsprofil des viskosen Materials hinterlegt sein und bei der Steuerung der Versorgungspumpe kann diese zeitliche Viskositätsentwicklung in Anlehnung an ein PT1-Glied berücksichtigt werden. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, in Abhängigkeit von der seit einer letzten Dosierung vergangenen Zeit Einfluss zu nehmen auf den Druck am Eingang der Dosierpumpe, auf die Stärke oder die Länge eines kurzen Druckimpulses zu Beginn einer nächsten Dosierung sowie auf Kombinationen der genannten Möglichkeiten.
  • Alternativ kann zwischen zwei Dosierungen während des Stillstandes der Dosierpumpe auch ein etwas höherer Solldruck am Eingang der Dosierpumpe vorgegeben werden als dies während der Dosierung der Fall ist. Dadurch wird verhindert, dass beim erneuten Start der Dosierung der Druck am Eingang der Dosierpumpe eine kritische Schwelle kurzzeitig unterschreitet.
  • Bei Verwendung einer Schöpfkolbenpumpe als Versorgungspumpe kann es beim Umschaltpunkt der Pumpe zu einer unerwünschten Druckänderung, wie etwa einem Druckabfall oder einer Druckerhöhung in der Förderleitung kommen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Wegsensor vorgesehen sein, welcher die Position und die Geschwindigkeit des beweglichen Kolbens der Versorgungspumpe erfasst und Informationen bezüglich des zu erwartenden Umschaltpunktes der Versorgungspumpe an die Steuereinheit zur weiteren Verarbeitung übermittelt. So kann durch entsprechende Vorsteuerung des Luftdrucks, mit welchem eine pneumatische Versorgungspumpe beaufschlagt wird, eine weitgehende Ausregelung des Druckabfalls beim Umschaltpunkt der Versorgungspumpe erreicht werden. Ein weiterer Vorteil eines solchen Wegsensors besteht darin, dass eine Leckage im hydraulischen System sicher erkannt werden könnte.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei einem von der Versorgungspumpe aufgebrachten Druck von bis zu 300 bar, vorzugsweise von 10 bis 80 bar, ein relativ konstanter Druck am Eingang der Dosierpumpe von bis zu 40 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, eingestellt werden. Die Entfernung zwischen Versorgungspumpe und Dosierpumpe kann dabei etwa 1 bis 20 m, vorzugsweise 2 bis 10 m betragen.
  • Als viskoses Material kann insbesondere ein Silikon, ein Polyol, ein Isocyanat, ein MS Polymer, ein Polyacrylat, ein Epoxi, ein Butyl, ein Polysulfide, eine Dispersion oder eine Prepolymer einer der genannten Stoffgruppen gefördert und dosiert werden.
  • Bevorzugt wird ein solches viskoses Material gefördert und dosiert, dessen Viskosität in einem Bereich von 10.000mPas bis 2.000.000mPas liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 20.000mPas bis 500.000mPas.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein System zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials, wie es in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, in schematischer Darstellung;
    Figur 2:
    ein Ausführungsbeispiel eines Druckpuffers, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, in einer Schnittdarstellung.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes System zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials, beispielsweise einer Kunststoffkomponente für ein Dichtungsmaterial. Das System 1 umfasst eine als pneumatische Schöpfkolbenpumpe ausgebildete Versorgungspumpe 2, welche das viskose Material aus einem Materialvorrat 5 in eine Förderleitung 4 fördert. Aufgrund des von der Versorgungspumpe 2 aufgebauten Förderdrucks wird das viskose Material durch die Förderleitung 4 zum Eingang 6 einer Dosierpumpe 3 gefördert. Über die Dosierpumpe 3 wird das viskose Material an einen Mischkopf 10 abgegeben. In dem Mischkopf 10 wird das viskose Material mit einer oder mehreren weiteren, hier nicht näher bezeichneten Komponenten gemischt, bevor das Gemisch, angedeutet durch den Pfeil 11, aus dem Mischkopf 10, beispielsweise in Form einer Dichtungsraupe, abgegeben wird. Alternativ zu dem hier gezeigten Mischkopf 10 kann auch ein nicht dargestelltes Komponentenventil zum Einsatz kommen, sollte das viskose Material nicht mit einer weiteren Komponente vermischt werden sollen, sondern vielmehr direkt ausgegeben werden.
  • Die Steuerung der Versorgungspumpe 2 und der Dosierpumpe 3 erfolgt über eine Steuereinheit 9, welche einen PID-Regler umfasst. Da es sich bei der Versorgungspumpe 2 um eine pneumatische Schöpfkolbenpumpe handelt, weist das System 1 ein zwischen der Steuereinheit 9 und der Versorgungspumpe 2 angeordnetes Proportionaldruckregelventil 12 auf, welches ein elektrisches Signal der Steuereinheit 9 in einen pneumatischen Druck umwandelt, mit welchem die Versorgungspumpe 2 beaufschlagt wird.
  • Zur Erfassung eines Ist-Druckwertes in der Förderleitung 4 umfasst das System 1 einen Drucksensor 8, welcher in einem Gehäuse 13 eines später noch im Detail beschriebenen Druckpuffers 7 aufgenommen ist. Der Drucksensor 8 ist über eine Signalleitung 14 mit einem Eingang der Steuereinheit 9 verbunden. In der Steuereinheit 9 ist ein vorgegebener Solldruckwert hinterlegt, mit welchem der Ist-Druckwert verglichen wird. Abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs wird über eine Signalleitung 15 ein entsprechender Vorgabewert an die Versorgungspumpe 2 bzw. an das Proportionaldruckregelventil 12 übermittelt.
  • Über eine weitere Signalleitung 16 wird die Dosierpumpe 3 von der Steuereinheit 9 angesteuert. Neben dem Signal des Drucksensors werden auch Informationen hinsichtlich des Betriebszustands der Dosierpumpe 3 von der Steuereinheit 9 bei der Ermittlung des Vorgabewertes für die Versorgungspumpe 2 berücksichtigt. Mit anderen Worten verarbeitet die Steuereinheit 9 zusätzlich zu dem von dem Drucksensor 8 erfassten Druckwert auch Informationen hinsichtlich eines Starts bzw. eines Stopps der Dosierung der Dosierpumpe und berücksichtigt diese Informationen bei der Bestimmung des an die Versorgungspumpe 2 übermittelten Vorgabewertes. Auf diese Weise kann besonders schnell auf Änderungen des Betriebszustands der Dosierpumpe 3 reagiert werden und ein starkes Ansteigen bzw. Abfallen des Drucks am Eingang 6 der Dosierpumpe 3 kann verhindert werden. Praktisch erfolgt die Berücksichtigung des Betriebszustands der Dosierpumpe 3 bei der Regelung des Förderdrucks der Versorgungspumpe 2 in der Weise, dass der von der Steuereinheit 9 an die Versorgungspumpe 2 bzw. das Proportionaldruckregelventil 12 übermittelte Vorgabewert je nach Betriebszustand der Dosierpumpe 3 korrigiert wird. Sobald die Dosierung gestoppt wird, wird hierzu der Wert des I-Anteils der PID-Regelung gegenüber dem letzten Wert des I-Anteils während des vorangegangenen Dosiervorgangs mit einem Faktor von 0,5 multipliziert. Hierdurch sinkt der an die Versorgungspumpe 2 übermittelte Vorgabewert beim Stopp der Dosierung schlagartig auf einen deutlich niedrigeren Wert ab. Sobald die Dosierung wieder startet, wird der Wert des I-Anteils wieder auf den letzten Wert des I-Anteils während des vorangegangenen Dosiervorgangs eingestellt. Hierdurch steigt der an die Versorgungspumpe 2 übermittelte Vorgabewert wieder schlagartig an und ein starker Druckabfall auf der Eingangsseite der Dosierpumpe 3 beim Wiederanlaufen der Dosierung kann verhindert werden.
  • Zur Beeinflussung des Drucks in der Förderleitung 4, insbesondere am Eingang 6 der Dosierpumpe 3, weist das System 1 zusätzlich einen der Dosierpumpe 3 vorgeschalteten Druckpuffer 7 auf. Der Druckpuffer 7 umfasst ein variables Puffervolumen, welches viskoses Material aus der Förderleitung 4 aufnehmen kann bzw. aus dem viskoses Material in die Förderleitung 4 abgegeben werden kann.
  • Der Aufbau und die Funktionsweise des Druckpuffers 7 werden anhand von Figur 2 näher erläutert. Der Druckpuffer 7 ist an die Förderleitung 4 angeschlossen, durch welche viskoses Material in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung von der Versorgungspumpe 2 zur Dosierpumpe 3 gefördert wird. Der Druckpuffer 7 umfasst ein Gehäuse 13 sowie einen Stößel 17, welcher in Gleitbuchsen 23 in einer durch den Pfeil S angedeuteten Richtung beweglich ist. Der Stößel 17 ragt zumindest teilweise aus dem Gehäuse 13 heraus. An dem der Förderleitung 4 zugewandten Ende des Stößels 17 ist eine Rollmembrane 18 angeordnet, durch welche ein als Ausgleichsvolumen fungierendes variables Puffervolumen 19 begrenzt wird. Das Puffervolumen 19 ist angrenzend an den Stößel 17 durch die Rollmembrane 18 hermetisch abgedichtet, während es angrenzend an die Förderleitung 4 offen ist und in Kontakt mit dieser steht. Die Rollmembrane 18 ermöglicht ein praktisch reibungsfreies Arbeiten des Druckpuffers 7.
  • Der Druckpuffer 7 ist auf einen Vorspanndruck P vorgespannt, welcher vom Füllstand des Puffervolumens 19 abhängt. Der Vorspanndruck P wird durch eine als Wellenfeder 20 ausgebildete Stahlfeder aufgebracht, welche zwischen einer Schulter 21 des Stößels 17 und der inneren Wandung des Gehäuses 13 angeordnet ist. Sobald der Förderdruck in der Förderleitung 4 im Bereich des Druckpuffers 7 und vor der Dosierpumpe 3 höher ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers 7, tritt viskoses Material aus der Förderleitung 4 in das Puffervolumen 19 ein und drückt über die Rollmembrane 18 auf den Stößel 17, so dass dieser sich von der Förderleitung 4 weg nach oben bewegt und die Wellenfedern 20 gestaucht werden. Das variable Puffervolumen 19 vergrößert sich entsprechend und der Vorspanndruck P des Druckpuffers 7 nimmt zu. Dieser Vorgang hält so lange an, bis ein Druckgleichgewicht hergestellt ist oder bis der Stößel 17 mit seiner Schulter 22 an dem Gehäuse 13 anschlägt, so wie es die Figur 2 zeigt. Sinkt der Förderdruck in der Förderleitung 4 wieder unter den jetzt herrschenden Vorspanndruck P des Druckpuffers, so bewirkt die Rückstellkraft der Wellenfedern 20 eine Bewegung des Stößels 17 in umgekehrter Richtung auf die Förderleitung 4 zu, wodurch das Puffervolumen 19 verkleinert und viskoses Material aus dem Puffervolumen 19 in die Förderleitung 4 zur Versorgung der Dosierpumpe 3 abgegeben wird. Auf diese Weise kann der Druckpuffer 7 Druckschwankungen in der Förderleitung 7 abmildern und so zu einem konstanteren Druck auf der Eingangsseite der Dosierpumpe 3 beitragen. Durch die Verwendung von Wellenfedern 20 weist der Druckpuffer 7 dabei ein annähernd lineares Druck-Volumen-Verhalten auf. Um eine Überlastung des Druckpuffers 7 zu verhindern, kann sich das variable Puffervolumen 19 in einem Druckbereich von ca. 2 bis 20 bar ausdehnen. Werden diese Werte unter- bzw. überschritten, so wird die Bewegung des Stößels 17 durch einen mechanischen Anschlag begrenzt.
  • Durch das Bereitstellen eines variablen Puffervolumens einerseits und die Berücksichtigung des Betriebszustands der Dosierpumpe 3 andererseits gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Förderdruck der Versorgungspumpe 2 so zu regeln, dass an der Eingangsseite der Dosierpumpe 3 unabhängig von etwaigen Stillstandzeiten der Dosierpumpe 3 ein im Wesentlichen konstanter Versorgungsdruck bereitgestellt werden kann.
  • Bei einer in den Figuren nicht dargestellten Variante des Verfahrens können zusätzlich Informationen hinsichtlich des Füllstands des Puffervolumens 19 in die Regelung einbezogen werden. Hierzu kann der Füllstand des Puffervolumens 19 indirekt anhand der Länge des aus dem Gehäuse 13 des Druckpuffers 7 herausragenden Anteils des Stößels 17 bestimmt werden. Zu diesem Zweck kann ein vorzugsweise optischer Sensor vorgesehen sein, der die Position des Stößels 17 erfasst und ein entsprechendes Signal zur Weiterverarbeitung an die Steuereinheit 9 sendet.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Regeln des Förderdrucks einer Versorgungspumpe (2) in einem System (1) zur Förderung und Dosierung eines viskosen Materials, wobei das System (1) eine Versorgungspumpe (2), eine Dosierpumpe (3) sowie eine sich zwischen der Versorgungspumpe (2) und der Dosierpumpe (3) erstreckende Förderleitung (4) aufweist und wobei die Versorgungspumpe (2) das viskose Material aus einem Materialvorrat (5) mit einem Förderdruck D durch die Förderleitung (4) zu einem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) fördert, wobei weiterhin dem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) ein auf einen Vorspanndruck P vorgespannter, ein variables Puffervolumen (19) umfassender Druckpuffer (7) vorgeschaltet ist, wobei das Puffervolumen (19) viskoses Material aus der Förderleitung (4) aufnehmen kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung (4) im Bereich des Druckpuffers (7) höher ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers (7), und aus welchem viskoses Material in die Förderleitung (4) abgegeben werden kann, wenn der Förderdruck in der Förderleitung (4) im Bereich des Druckpuffers (7) niedriger ist als der Vorspanndruck P des Druckpuffers (7), wobei das System (1) weiterhin einen dem Eingang (6) der Dosierpumpe (3) vorgeschalteten Drucksensor (8) zur Erfassung eines Ist-Druckwerts in der Förderleitung (4) sowie eine Steuereinheit (9) aufweist, wobei die Steuereinheit (9) mit dem Drucksensor (8) sowie mit der Versorgungspumpe (2) und mit der Dosierpumpe (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem vorgegebenen Solldruckwert und dem Ist-Druckwert in der Förderleitung (4) sowie vom Betriebszustand der Dosierpumpe (3) einen Vorgabewert an die Versorgungspumpe (2) übermittelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Steuereinheit (9) an die Versorgungspumpe (2) übermittelte Vorgabewert je nach Betriebszustand der Dosierpumpe (3) mit einem Korrekturwert versehen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspanndruck P des Druckpuffers (7) durch mindestens eine als Wellenfeder (20) ausgebildete Stahlfeder aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpuffer (7) eine Rollmembrane (18) zur hermetischen Abtrennung des variablen Puffervolumens (19) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Puffervolumen (19) ein Volumen von 500 bis 5000 mm3 umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Signal des Drucksensors (8) sowie dem Signal der Dosierpumpe (3) hinsichtlich ihres Betriebszustands auch Informationen bezüglich des Füllstands in dem Puffervolumen (19) in die Regelung einbezogen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpuffer (7) einen Stößel (17) umfasst, welcher aus einem Gehäuse (13) des Druckpuffers (7) herausragt und über welchen der Füllstand des Puffervolumens (19) ermittelt werden kann.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (8) und/oder ein druckabsicherndes Organ in einem Gehäuse (13) des Druckpuffers (7) aufgenommen ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (9) ein zeitabhängiges Viskositätsprofil des viskosen Materials hinterlegt ist und die zeitabhängige Änderung der Viskosität des viskosen Materials bei der Bestimmung des an die Versorgungspumpe (2) übermittelten Vorgabewertes berücksichtigt wird.
EP22159754.5A 2022-03-02 2022-03-02 Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe Pending EP4239194A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22159754.5A EP4239194A1 (de) 2022-03-02 2022-03-02 Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe
PCT/EP2023/055322 WO2023166125A1 (de) 2022-03-02 2023-03-02 Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22159754.5A EP4239194A1 (de) 2022-03-02 2022-03-02 Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4239194A1 true EP4239194A1 (de) 2023-09-06

Family

ID=80625507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22159754.5A Pending EP4239194A1 (de) 2022-03-02 2022-03-02 Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4239194A1 (de)
WO (1) WO2023166125A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117969629B (zh) * 2024-04-02 2024-07-02 四川省疾病预防控制中心(四川省预防医学科学研究院四川省卫生监测检验中心) 生理指标检测系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2677313A1 (de) * 2012-06-22 2013-12-25 Agilent Technologies, Inc. Pumpensystem für komprimierbare Flüssigkeit zur dynamischen Kompensation komprimierbarer Flüssigkeiten über große Druckbereiche
EP2722575A1 (de) * 2012-10-16 2014-04-23 Water Powered Technologies Limited Gasfederakkumulator
WO2017004635A1 (de) 2015-07-03 2017-01-12 Sonderhoff Engineering Gmbh Vorrichtung mit intermittierend bereitgestellter flüssiger kunststoffkomponente
DE102019212385A1 (de) * 2019-08-19 2021-02-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Hochdruckpumpe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2677313A1 (de) * 2012-06-22 2013-12-25 Agilent Technologies, Inc. Pumpensystem für komprimierbare Flüssigkeit zur dynamischen Kompensation komprimierbarer Flüssigkeiten über große Druckbereiche
EP2722575A1 (de) * 2012-10-16 2014-04-23 Water Powered Technologies Limited Gasfederakkumulator
WO2017004635A1 (de) 2015-07-03 2017-01-12 Sonderhoff Engineering Gmbh Vorrichtung mit intermittierend bereitgestellter flüssiger kunststoffkomponente
DE102019212385A1 (de) * 2019-08-19 2021-02-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Hochdruckpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023166125A1 (de) 2023-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2108838B1 (de) Pumpenvorrichtung
DE10138674B4 (de) Verfahren zur Vermeidung von Havariefällen von Membrankompressoren
EP2362102B1 (de) Dosierpumpenaggregat
DE69611814T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schäumen eines zähflüssigen Materials
DE2612609B2 (de) Pumpensystem
EP2023025B1 (de) Konstantdruckdüse und Verfahren zum Vermischen mit derselben
DE102008062846B4 (de) Kolbendosierer mit überwachtem Ventil
WO2023166125A1 (de) Verfahren zum regeln des förderdrucks einer versorgungspumpe
DE102010039829A1 (de) Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil
EP3436278B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur tintenversorgung beim digitaldruck
EP2154371B1 (de) Pumpenvorrichtung
DE202024000131U1 (de) Dosiereinrichtung
WO2015078487A1 (de) Dosier- und förderpumpe für chemisch aggressive und/oder abrasive fluide
EP3268609B1 (de) Verfahren zur kompensation von leckageverlusten sowie fördersystem zur förderung eines definierten volumens einer flüssigkeit
WO2012025422A2 (de) Membranpumpe sowie verfahren zum einstellen einer solchen
AT517359A4 (de) Vorrichtung mit intermittierend bereitgestellter flüssiger Kunststoffkomponente
EP3441612B1 (de) Pumpen-einheit, damit ausgestattete lagervorrichtung sowie verfahren zum betreiben der lagervorrichtung
EP1626225B1 (de) Einrichtung zur Zuführung von Schmierstoff
DE102013220807A1 (de) Pumpeneinheit für eine Hochdruckpumpe sowie Niederdruckdämpfer
EP3450024A1 (de) Dosier- und applikationsanlage für ein feuchtigkeitshärtendes polymermaterial
EP0301016B1 (de) Vorrichtung zum dosieren und mischen von fliessfähigen mehrkomponentensystemen
EP3189234B1 (de) Verdrängerpumpe mit fluidreservoir
DE19509242A1 (de) Schlauchpumpe
EP2342118A1 (de) Hydraulische servolenkung
AT522135B1 (de) Druckregeleinrichtung für ein Kraftstoffverbrauchsmesssystem

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220302

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR