NL1015439C2

NL1015439C2 - Doseerinrichting.

Info

Publication number: NL1015439C2
Application number: NL1015439A
Authority: NL
Inventors: Erik Hans Klijn
Original assignee: E H Klijn Beheer B V
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-17
Also published as: ES2223873T3; AU2001274666A1; DE60106025D1; US6911607B2; DE60106025T2; ATE277683T1; US20040011569A1; EP1289639A1; WO2001096006A1; EP1289639B1

Description

δ zijn om dergelijke maatregelen te treffen. De load cell kan ook in tegenstelling tot de in de fig. 1 getoonde configuratie zijn aangebracht aan de zijkant van het nekstuk en de zijkant van de houder. Verder is het moge-5 lijk, dat meer dan één load cell wordt toegepast, en bijv. het gecombineerde meetresultaat van de load cellen wordt toegepast. Verder kan een demping zijn aangebracht om trillingen, die de metingen zouden kunnen verstoren, te onderdrukken of dempen. Een dergelijke demping kan 10 zijn vormgegeven als een balgvormig element onder de load cell, waarin dan bijv. dempingsvloeistof, zoals olie, water etc. kan zijn aangebracht. Hierbij is het niet wenselijk, dat de demping de load cell zodanig "draagt" dat het meetresultaat wordt verlaagd, hoewel in de toe-15 passing volgens de uitvinding de gewichtsafname in het bijzonder van belang is, omdat snelheid van de meting tevens een belangrijke factor is bij een gewenste werking van de doseerinrichting. De demping kan nabij het nekstuk zijn aangebracht, maar zal naar verwachting meer doel-20 treffend zijn, als deze nabij de houder onder de load cell wordt geplaatst. Ook andere varianten en alternatieven zijn mogelijk volgens de uitvinding, zoals die niet alleen blijkt uit het voorgaande, maar bovendien is gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies.

: 0 1 5439 7 voeren in de besturing 13 om op basis hiervan de motor 12, bijv. een stappenmotor, aan te sturen. Op basis van voorkennis en wellicht een karakteristiek van een specifiek additief 3 wordt een schatting X gemaakt van een 5 gewenst toerental. In het geval van de hogere van de twee waardes Y in fig. 2 is echter, bijv. door variatie in de materiaaleigenschappen per van een producent verkregen lading, een inschattingsfout gemaakt. Bij het naar verwachting bij waarde Y behorende toerental X blijkt een 10 hogere uitstoot dan Y te resulteren. Aldus zorgt de besturing 13 op basis van meetresultaten van het gewicht van de houder 2 met hierin het additief 3 voor bijstelling van het toerental door aansturing van de motor 12, waarbij het toerental wordt verlaagd tot waarde X', 15 waarbij wel de gewenste waarde van de uitstoot Y wordt gerealiseerd. Een gelijksoortige situatie treedt op bij de lagere van de twee waardes Y in fig. 2, waarbij echter het toerental van X naar X' moet worden verhoogd om de gewenste waarde van de uitstoot Y te verkrijgen. Bij het 20 op basis van voorkennis verwachte toerental X werd namelijk een lagere dan de gewenste uitstoot Y verkregen.

Het zal duidelijk zijn, dat vele alternatieve en aanvullende uitvoeringsvormen mogelijk zijn binnen het kader van de onderhavige uitvinding, waarvan de bescher-25 mingsomvang is gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies. Zo is het mogelijk als alternatief voor het gebruik van load cellen ook andere constructies te gebruiken en nog altijd een compacte configuratie te verwezenlijken met een zo kort mogelijke afstand tussen de houder en het 30 nekstuk en in samenhang hiermee een zo kort mogelijke lengt van het doseermechanisme. Er kunnen als aanvulling vulmiddelen zijn voorzien, die automatisch bij het bereiken van een laag niveau in de houder het bijvullen van de houder met additief bewerkstelligen. Als de besturing 35 integrerend werkt, zal met dergelijke bijvulacties rekening moeten worden gehouden, vanwege de hiermee samenhangende—discontinuïteit in de meetresultaten. Het zal voor de vakman in dit technische gebied zonder meer mogelijk “ 1015439 6 cell. Ook andere voor dergelijke verschuivingen van zwaartepunten gecompenseerde load cellen of andere weeg-middelen, die voor dergelijke verschuivingen niet gevoelig zijn, kunnen worden toegepast. Bijvoorbeeld is aan 5 het nekstuk 8 een platform bevestigd, waarop de houder vrijstaand rust met tussen het platform en de houder 2 een meer conventionele weegschaal.

De genoemde off center load cell is werkzaam binnen een op voorhand bepaald bereik, dat bijvoorbeeld 10 een platform vormt met bekende afmetingen. Een dergelijk platform is bijvoorbeeld 400 mm x 400 mm. Een dergelijk platform kan fysiek aanwezig zijn of, zoals in het geval van fig. 1, gevormd door de bodem van de houder 2. De genoemde off center load cell kan zeer nauwkeurig wegen 15 met een totale fout in de grootteorde van 0,01% of zelfs nog kleiner. Hiermee is derhalve een zeer nauwkeurige dosering mogelijk.

De doseercilinder 11 omvat een schroefworm 15, die verbonden is met een aandrijfas 17, die op zijn beurt 20 verbonden is met de motor 12. Om de schroefworm 15 heen is een cilinder aangebracht, die vast aan de schroefworm 15 is aangebracht en hiermee een eenheid vormt. De cilinder 16 draait aldus mee met de schroefworm 15 onder aandrijvende werking van de motor 12.

25 In deze constructie vertoont de karakteristiek van het doseermechanisme 10 een niet-lineariteit in de relatie tussen de uitstoot in massa per tijdseenheid en het toerental van de motor 12, dat wordt opgelegd aan het doseermechanisme 10. Een dergelijke niet-lineaire karak-30 teristiek is voor een specifiek soort additief 3 uitgezet in fig. 2. De in fig. 2 getoonde karakteristiek zal een ander verloop hebben voor een ander additief 3 met andere materiaaleigenschappen. De niet-lineariteit van deze karakteristiek hangt samen met de configuratie van de 35 doseercilinder 11, waarbij de cilinder 16 en de schroefworm 15 aan elkaar zijn bevestigd.

- -— Bij een gewenste uitstoot Y, waarvan twee mogelijkheden zijn gegeven in fig. 2, is deze in te 5 0 1 5439 5 representerend signaal wordt door de load cell 14, die een off centre load cell kan zijn, naar de besturing 13 gestuurd. De besturing 13 verwerkt de van de load cell 14 afkomstige gegevens om op basis hiervan de motor 12 aan 5 te sturen, waarmee naar behoefte een hoger of lager toerental van de doseercilinder 11 kan worden bewerkstelligd. De motor vormt aldus een door de besturing bestuurbare aandrijving voor het door de doseercilinder 11 gevormde doseermechanisme.

10 De load cell 14 vormt de verbinding tussen het nekstuk 8 en de houder 2. De doseercilinder 11 steekt los in de invoer 9 in het nekstuk 8. Door de speling tussen de doseercilinder 11 en de invoer 9 van het nekstuk 8 kan met de load cell 14 een betrouwbare meting worden verkre-15 gen m.b.t. het gewicht van de houder 2 en het additief 3 hierin. Wel is de speling dusdanig klein, dat hierlangs geen verlies van materiaal uit de basisstroom of additief kan optreden.

De houder 2 heeft een met de verjongende vorm 20 van de doorvoer 6 overeenkomstige vorm. Op deze wijze is de doseercilinder 11 kort te houden, tezamen met de afstand tussen de houder en het nekstuk. Een verandering in het met de motor 12 bereikte toerental van de doseercilinder 11 heeft aldus nagenoeg direct gevolg, en de 25 configuratie is compact en eenvoudig. Door de met de verjonging in de doorvoer 6 overeenkomende vorm van de houder 2 verschuift het zwaartepunt van de houder 2 met hierin het additief 3 in schuin neerwaartse richting, naarmate meer additief 3 met het doseermechanisme in de 30 basisstroom 5 wordt gebracht. Een dergelijke zijdelingse verplaatsing van het zwaartepunt van de houder 2 met additief 3 leidt tot een veranderend krachtmoment, hetgeen invloed zou hebben öp de meting met de load cell 14. Volgens de onderhavige uitvinding is de load cell 14 35 echter voorzien van een compensatie voor een dergelijke verschuiving.

- — Zoals hierboven reeds is opgemerkt, is een dergelijke load cell bijvoorbeeld een off centre load 1015439 4 palingen van de weegmiddelen. Hierbij kunnen de op voorhand bekende karakteristieken van de doseercilinder op basis van de materiaaleigenschappen van het te doseren additief worden gebruikt om een eerste goede benadering 5 te gebruiken van het gewenste toerental, om een gedoseerde uitstoot te verkrijgen, waarna het corrigerende algoritme wordt toegepast om een nauwkeurige instelling van de gedoseerde gewenste uitstoot te verkrijgen.

De uitvinding zal hieronder nader worden be-10 schreven onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, waarin: fig. 1 een gedeeltelijk opengewerkt perspekti-visch aanzicht toont van een doseerinrichting volgens de onderhavige uitvinding; en 15 fig. 2 een voor een bepaald additief bij het in fig. 1 getoonde doseermechanisme behorende karakteristiek weergeeft.

De doseerinrichting 1, die in fig. 1 is getoond, omvat een houder 2 voor additief 3, dat via een 20 vuldop 4 in de houder 2 te brengen is. Het additief 3 dient toegevoegd te worden aan een basisstroom 5, die door een doorvoer 6 heen stroomt. Een mengsel van de basisstroom 5 en het hieraan toegevoegde additief 3 wordt in de richting van pijl A gevoerd naar een verdere ver-25 werkingsinrichting 7, bijv. een spuitgietmachine of een extruder.

De doorvoer 6 mondt uit in een nekstuk 8 met een invoer 9 voor invoer van het additief 3. In de invoer 9 steekt een doseermechanisme 10, dat een doseercilinder 30 11 omvat voor verplaatsing van additief 3 uit de houder 2 naar het nekstuk 8.

De doseercilinder 11 is verbonden met een motor 12, bijv. een stappenmotor, die wordt aangestuurd door een besturing 13, die op zijn beurt in verbinding staat 35 met een weegmiddelen vormende load cell 14 van het single point type, die een compensatie omvat voor verschuiving van Jast zwaartepunt van de houder met hierin het additief 3. Een het gewogen gewicht van de houder 2 met additief S

1015439 3

Bij voorkeur vertoont een doseerinrichting volgens de uitvinding de eigenschap, dat de invoer een nekstuk omvat, waardoorheen de doorvoer zich uitstrekt, en een de invoer vormende opening voor losse opname 5 hierin van een uitgang van het doseermechanisme. Aldus is verzekerd, dat door enig contact tussen het doseermechanisme en de opening geen nadelige invloed op meting door de weegmiddelen kan hebben, omdat dergelijk contact is vermeden.

10 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm ver toont een doseerinrichting volgens de uitvinding de eigenschap, dat het doseermechanisme een met de aandrijving verbonden en een een doseercilinder vormende worm-schroef in een cilinder omvat, waarbij de wormschroef en 15 de cilinder een eenheid vormen. Een dergelijke doseercilinder blijkt verrassenderwijs een zeer goed voorspelbare doseerkarakteristiek te vertonen, hoewel deze in veel gevallen een niet-lineaire verband vertoont tussen het toerental van de doseercilinder en de uitstoot in massa 20 per tijdseenheid hiervan. Dergelijke goed voorspelbare karakteristieken zijn, wanneer deze op voorhand bekend zijn, zeer goed bruikbaar voor het instellen van de besturing, die dient voor het beheersen van de aandrijving op basis van meetgegevens van de weegmiddelen.

25 Dergelijke goed voorspelbare karakteristieken, die mede afhankelijk zijn van de materiaaleigenschappen van het op een bepaald moment gebruikte additief, en proefondervindelijk te bepalen zijn, kunnen worden gebruikt om een gewenste uitstoot van additief de basisstroom in te 30 verkrijgen. Zeer geringe fluctuaties, bijv. in de materiaaleigenschappen, zijn al van invloed op de uitstoot, wanneer deze klakkeloos op basis van een op voorhand bepaalde karakteristiek Wordt ingesteld. Aldus is in een verdere voorkeursuitvoeringsvorm voorzien in een bestu-35 ring, die is ingericht om met een correctief algoritme een in te stellen gedoseerde uitstoot te bewerkstelligen doorJaijstelling van het door de aandrijving veroorzaakte toerental van de doseercilinder op basis van gewichtsbe-- 1015439 2

Volgens de onderhavige uitvinding heeft een doseerinrichting een eenvoudige en elegante constructie, waarmee nauwkeurig doseren mogelijk is.

Bij voorkeur omvatten de weegmiddelen een 5 compensatie voor verschuiving van het zwaartepunt van de doseerinrichting met hierin het additief. Een dergelijke voorkeursuitvoeringsvorm is in het bijzonder gunstig in verband met de boven beschreven verjonging in de doorvoer voor de basisstroom, waarbij de houder een met deze 10 verjonging overeenkomstige vorm kan hebben. Dit wederom om de afstand tussen de houder voor het additief en de doorvoer voor de basisstroom, en hiermee ook het doseer-mechanisme, zo kort mogelijk te houden. Bij een dalend niveau van additief in de houder vindt hierbij een ver-15 schuiving plaats van het zwaartepunt, hetgeen in een configuratie, waarbij het doseermechanisme via de weegmiddelen met de invoer is verbonden, invloed heeft op het met de weegmiddelen gewogen gewicht. Dit geldt in het bijzonder, wanneer de houder niet geheel door de weegmid-20 delen wordt ondersteund, maar de weegmiddelen daadwerkelijk een verbinding tussen de invoer en het doseermechanisme vormen. Door de weegmiddelen te voorzien van een dergelijke compensatie wordt te allen tijde een betrouwbare meting van het gewicht van ten minste de houder en 25 het additief hierin verkregen, evenals een bepaling van de uitstroom bij een ingestelde werkzaamheid van het doseermechanisme, zodat nauwkeurige dosering mogelijk is, ongeacht enige verplaatsing of verschuiving van het zwaartepunt van de houder met het additief in een zijde-30 lingse richting.

De weegmiddelen kunnen op verschillende manieren zijn vormgegeven, bijv. een load cell, die dan bijv. een off centre load cell*is, hetgeen een soort load cell is, dat een compensatie voor de afstand tot de last -35 binnen op voorhand bekende grenzen zoals de omvang van een zich vanaf de load cell uitstrekkend weegplatform voor*_het dragen van de te wegen last - omvat.

.101 5439

DOSEERINRICHTING

De onderhavige uitvinding betreft een doseerin-richting voor het toevoegen van een additief aan een basisstroom. Dergelijke doseerinrichtingen zijn algemeen bekend, waarmee bijv. kleurstof kan worden toegevoegd aan 5 een grondstof voor een extrusieproces om het eindproduct van kleur te voorzien.

In dergelijke bekende doseerinrichtingen wordt gewoonlijk gebruik gemaakt van een starre constructie om een houder voor het additief aan te brengen. Vervolgens 10 kunnen weegmiddelen tussen de starre constructie en de houder voor het additief worden geplaatst.

Een nadeel van de bekende techniek is dat dergelijke constructies veelal nodeloos complex zijn, in het bijzonder wanneer in de doorvoer voor de basisstroom 15 met grondstof voor een vervolgbewerking een verjonging optreedt in de stroomrichting. Het is hierbij wenselijk om de lengte, waarover te doseren additief door een doseermechanisme moet worden verplaatst, zo kort mogelijk te houden. Dit is wenselijk om een zo snel mogelijke 20 reactie op een verandering van de werking van het doseermechanisme te verkrijgen, bijv. als een met het doseermechanisme samenwerkende aandrijving door een besturing, die met de weegmiddelen is verbonden, na een hoger of lager doseertempo wordt aangestuurd.

25 Met de onderhavige uitvinding is beoogd althans de bovengenoemde en mogelijk ook andere problemen van de bekende doseerinrichtingèn te verhelpen, waartoe een doseerinrichting is verschaft, die zich volgens de uitvinding onderscheidt door het samenstel van maatregelen 30 volgens de hoofdconclusie.

1015439

Claims

1. Doseerinrichting voor het in een basisstroom mengen van additief, omvattende: - een doorvoer voor de basisstroom/ - een invoer voor het additief in de doorvoer; 5. een via een doseermechanisme met de invoer verbonden houder voor het additief met een bestuurbare aandrijving voor uitstoot van het additief de invoer in; - weegmiddelen voor gewichtsbepaling van althans de houder met het additief; en 10. een besturing voor de aandrijving, welke met de weegmiddelen is verbonden voor instelling van een gedoseerde uitstoot, waarbij het doseermechanisme via de weegmiddelen aan de invoer is aangebracht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de weegmiddelen een compensatie voor verschuiving van hét zwaartepunt van de houder met hierin het additief omvatten.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij 20 de weegmiddelen een load cell omvatten.

4. Inrichtng volgens conclusie 2 en 3, waarbij de load cell van het off center type is.

5. Inrichting volgens één of meer dan één van de voorgaande conclusies, waarbij de invoer een nekstuk 25 omvat, waardoorheen de doorvoer zich uitstrekt, en met een de invoer vormende opening voor losse opname hierin van een uitgang van het doseermechanisme.

6. Inrichting volgens één of meer dan één van de voorgaande conclusies, waarbij het doseermechanisme 30 een met de aandrijving vèrbonden en een doseercilinder vormende wormschroef in een cilinder omvat, waarbij de wormschroef en de cilinder een eenheid vormen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij de karakfeeristriek van de uitstoot in massa per tijdseenheid 35 ten opzichte van het toerental van de doseercilinder 1015439 < · . , niet-lineair is, en de besturing is ingericht om met een correctief algoritme een in te stellen gedoseerde uitstoot te bewerkstelligen door bijstelling van het door de aandrijving veroorzaakte toerental van de doseercilinder 5 op basis van gewichtsbepalingen van de weegmiddelen. 015439