Dosiervorrichtung zur Hochdrackeinspeisung eines flüssigen Additivs
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Hochdruckeinspeisung eines flüssigen Additivs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Verarbeitung von Polymerschmelzen beispielsweise zum Schmelzspinnen synthetischer Fäden oder zum Extrudieren einer Bändchenfolie ist es bekannt, dass dem aufgeschmolzenen Polymer noch weitere Zusätze beigegeben werden. So ist beispielsweise aus der EP 0 794 222 A2eine Dosiervorrichtung zum Einspeisen einer flüssigen Farbe in einen Schmelzestrom einer Polymerschmelze bekannt.
Die bekannte Dosiervorrichtung besteht aus einer Förderpumpe und einer Dosierpumpe. Die Förderpumpe ist über einen Fördereinlaß mit einem Tank verbunden, in welchem eine flüssige Farbe gespeichert ist. Die durch die Förderpumpe geförderte Farbe gelangt von dem Förderauslaß unmittelbar zum Dosiereinlaß der Dosierpumpe. Durch die Dosierpumpe wird eine bestimmte Menge an flüssiger Farbe kontinuierlich über den Dosierauslaß einem Hauptschmelzestrom zugeführt. Das Zusammenwirken der Förderpumpe und der Dosierpumpe ermöglicht eine Dosierung auch bei höheren Drücken. So wird eine durch einen Extruder erzeugte Polymerschmelze üblicherweise mit einem Überdruck von ca. 100 bar in den Schmelzeleitungen geführt. Dementsprechend muß ein hoher Dosierdruck gewählt werden, um über die Dosierpumpe in den Hauptschmelzestrom eine dosierte Flüssigkeit beimengen zu können. Bei der bekannten Dosiervorrichtung weist die Förderpumpe ein größeres Fördervolumen auf, so dass stets ein Überschuß an Fördervolumen an dem Dosiereinlaß der Dosierpumpe ansteht. Dabei wird ein Förderdruck erreicht, der zu einer möglichst geringen Druckdifferenz führt. Um die Dosierpumpe und die Förderpumpe aufeinander abzustimmen, werden beide separat angetrieben und gesteuert. Hierzu sind jedoch zwei Antriebe für die Dosiervorrichtung erforderlich, die unabhängig voneinander steuerbar sind.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Dosiervorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass eine hohe Dosiergenauigkeit zur Hochdruckeinspeisung eines flüssigen Additivs auch ohne Steuerung der Antriebe erreicht werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine möglichst bedienungsfreundliche und flexibel einsetzbare Dosiervorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch eine Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und die Merkmalskombinationen der Unteransprüche' definiert.
Die Erfindung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass unabhängig von der eingestellten Dosiermenge der Dosierpumpe stets eine Anpassung des Fördervolumens der Förderpumpe möglich ist. Hierzu weist die Förderpumpe ein Stellmittel auf, durch welches das Fördervolumen der Förderpumpe unabhängig von dem Antrieb veränderbar ist. Die Förderpumpe und die Dosierpumpe werden durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben. Durch den Antrieb wird dabei die Dosiermenge bestimmt. So lässt sich vorteilhaft durch Erhöhung oder Verringerung der Antriebsdrehzahl jede beliebige Dosiermenge an der Dosiervorrichtung einstellen. Um die für die Dosiergenauigkeit erforderliche geringe Druckdifferenz an der Dosierpumpe zu erhalten, wird unabhängig von dem Antrieb durch das Stellmittel der Förderpumpe das Fördervolumen der Förderpumpe selbsttätig bestimmt. Hierbei wird das Fördervolumen vorteilhaft derart eingestellt, dass der Förderdruck am Dosiereinlaß der Dosierpumpe möglichst gleichgroß ist wie der Dosierdruck am Dosierauslaß der Dosierpumpe. Damit können höchste Dosiergenauigkeiten bei hohen Drücken von über 100 bar vorteilhaft erreicht werden.
Um in Systemen, bei welchen eine Druckschwankung während der Dosierung auftritt, möglichst keine schwankenden Dosiergenauigkeiten zu erhalten, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Stellmittel derart ausgebildet, dass das Stellmittel auf die Förderpumpe immer so einwirkt, dass eine zwischen dem Dosiereinlaß und dem Dosierauslaß ausstehende Druckdifferenz an der Dosierpumpe konstant bleibt. So erfolgt eine selbsttätige Verstellung des Fördervolumens der Förderpumpe, sobald der Dosierdruck an dem Dosierauslaß der Dosierpumpe sich verringert oder erhöht. Die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Förderpumpe als Zahnradpumpe mit einem Zahnradpaar ausgebildet ist, wobei eines der Zahnräder relativ zu dem anderen Zahnrad axial verschiebbar gehalten ist und wobei das verschiebbare Zahnrad mit dem Stellmittel zur Veränderung des Fördervolumens zusammenwirkt, zeichnet sich besonders dadurch aus, dass eine quasi stufenlose Veränderung des Fördervolumens ausführbar ist. Somit können auch feinste Änderungen des Fördervolumens zur Einstellung eines bestimmten Förderdruckes in Abhängigkeit von der Dosiermenge ausgeführt werden.
Um eines der Zahnräder des Zahnradpaares axial zu verschieben, ist bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung das Stellmittel als eine Kolben- Zylindereinheit ausgebildet, wobei die Kolbenzylindereinheit mit dem verschiebbaren Zahnrad verbunden ist.
Es ist jedoch auch möglich, das Stellmittel als ein im Pumpengehäuse geführten Kolben auszubilden, der mit dem Zahnrad verbunden ist und der unter Wirkung einer Stellkraft in dem Pumpengehäuse hin- und herführbar ist und das Zahnrad verschiebt.
Dabei lässt sich der Steuerimgsaufwand zur Ansteuerung des Kolbens auf einfache Art und Weise derart ausbilden, dass der Kolben zu beiden Seiten des
Zahnrades jeweils eine Steuerfläche aufweist, dass eine der Steuerflächen in
einem Druckraum gehalten ist, welcher mit dem Dosiereinlaß verbunden ist, und dass an der gegenüberliegenden Steuerfläche ein Kraftgeber mit einer Haltekraft angreift, wobei sich die Stellkraft aus der Differenz der Haltekraft in einer entgegenwirkenden Druckkraft ergibt. Der an der gegenüberliegenden Steuerfläche des Kolbens angreifende Kraftgeber wird dabei vorteilhaft durch eine Druckfeder gebildet, welche zwischen dem Kolben und einem Gehäuse eingespannt ist. Die Druckfeder erzeugt dabei die Haltekraft, die entsprechend dem Dosierdruck am Dosierauslaß gewählt ist. In dem Druckraum, welcher mit dem Dosiereinlaß und dem Förderauslaß verbunden ist, wirkt der Förderdruck, der unmittelbar auf die in dem Druckraum gehaltene Steuerfläche des Kolbens einwirkt. Durch diese Anordnung wird eine selbsttätige Verschiebung des Kolbens und damit eine Fördervolumenverringerung durch Verschieben des Zahnrades dann erreicht, wenn das Druckgleichgewicht an dem Kolben, das durch die Haltekraft einerseits und die entgegenwirkende Druckkraft andererseits gebildet ist, aus dem Gleichgewicht gerät. Bei steigender Druckkraft, die durch den höheren Förderdruck bei zu hohem Fördervolumen erzeugt wird, wird der Kolben entsprechend der aus der Differenz der Haltekraft und der Druckkraft gebildeten Stellkraft so lange verschoben, bis ein Kräftegleichgewicht wieder hergestellt ist. Das Fördervolumen und der Förderdruck verringern sich.
Zur Erreichung einer Grundeinstellung der Dosiervorrichtung wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Kolben unter Wirkung der Haltekraft an einem Anschlag gehalten. Die durch beispielsweise eine Druckfeder vorgegebene Haltekraft stellt somit eine Grundeinstellung für den Dosierdruck an dem Dosierauslaß dar.
Um bei schwankenden Dosierdrücken eine selbsttätige Verstellung des Zahnrades innerhalb des Pumpengehäuses zu erhalten, wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Steuerflächen zu beiden Seiten des Kolbens jeweils in einem Druckraum gehalten, wobei einer der Drackräume mit dem Förderauslaß und dem Dosiereinlaß verbunden ist und wobei der
gegenüberliegende Drackraum mit dem Dosierauslaß verbunden ist. Somit wirkt auf einer Steuerfläche des Kolbens der durch die Förderpumpe erzeugte Förderdruck und auf der gegenüberliegenden Seite der am Dosierauslaß anstehende Dosierdruck. Bei gleichen Größen der Flächen ergibt sich somit ein ständiges Gleichgewicht zwischen dem Förderdruck und dem Dosierdruck. Somit wird immer eine auf die Dosiermenge der Dosierpumpe abgestimmtes Fördervolumen der Förderpumpe erreicht.
Die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Dosierpumpe als Zahnradpumpe mit einem Zahnradpaar ausgebildet ist und bei welcher jeweils ein Zahnrad der Förderpumpe und ein Zahnrad der Dosierpumpe an einer Antriebswelle befestigt sind, stellt eine Bauart dar, die auf einfache Art und Weise antreibbar und zu einer Baueinheit kombinierbar ist. Durch die Wahl der Zahnradpaare können bereits Vorabeinstellungen zwischen den Dosiermengen und dem Fördervolumen vorgenommen werden. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die Förderpumpe gegenüber der Dosierpumpe ein größeres Fördervolumen aufweist. Somit wird in jedem Fall ein Überschuß an Fördervolumen und damit ein hoher Förderdruck erreicht, der durch das Stellmittel stufenweise oder stufenlos verringerbar ist.
Bei der Verarbeitung von Polymerschmelzen ist die Schmelze vorzugsweise beheizt, so dass auch vorteilhaft Additive in vorgewärmter Weise beigefugt werden müssen. Hierzu lässt sich die Dosierpumpe und die Förderpumpe vorteilhaft beheizbar ausbilden, so dass keine größeren Wärmeverluste bei Führung eines erwärmten Additivs auftreten. Die Beheizung der Förderpumpe und der Dosierpumpe kann vorteilhaft durch einen oder mehrere Heizmäntel am Umfang der Pumpengehäuse ausgeführt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 Ein schematischer Aufbau der erfindungsgemäßen Dosiervoπichtung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung zur Hochdrackeinspeisung eines flüssigen Additivs gezeigt. Die Dosiervorrichtung weist eine Förderpumpe 1 und eine Dosierpumpe 4 auf. Die Förderpumpe 1 und die Dosierpumpe 4 werden durch einen Antrieb 7 gemeinsam angetrieben. Die Förderpumpe 1 ist über einen Fördereinlaß 2 mit einem Tank 8 verbunden. Der Förderauslaß 3 der Förderpumpe 1 ist unmittelbar mit einem Dosiereinlaß 5 der Dosierpumpe 4 verbunden. Über einen Dosierauslaß 6 wird eine dosierte Flüssigkeitsmenge durch die Dosierleitung 37 zu einem Leitungsmittel 38 geführt. In dem Leitungsmittel 38 gelangt die dosierte Flüssigkeitsmenge beispielsweise in einen Schmelzestrom. Die Förderpumpe 1 weist ein Stellmittel 9 auf, durch welches das Fördervolumen der Förderpumpe 1 unabhängig von dem Antrieb 7 verändert werden kann. Das Stellmittel 9, das durch mechanische, elektrische oder hydraulische Stellglieder gebildet sein kann, ist über eine Druckleitung 10.1 mit dem Förderauslaß 3 der Förderpumpe 1 und über die Druckleitung 10.2 mit dem Dosierauslaß 6 der Dosierpumpe 4 gekoppelt. Hierbei können die Drackleitungen 10.1 und 10.2 unmittelbar jeweils eine Teilmenge der Flüssigkeit zu dem Stellmittel 9 führen und auf das Stellglied
einwirken. Es ist jedoch auch möglich, dass die Druckleitungen 10.1 und 10.2 zur Übertragung von Signalen genutzt werden, die einem Steuergerät des Stellmittels 9 aufgegeben werden, oder dass alternativ zu der Druckleitung 10.2 ein Kraftgeber auf das Stellmittel 9 einwirkt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Erfindung wird vorzugsweise ein flüssiges Additiv beispielsweise ein Farbstoff in einem Tank 8 vorgehalten. Um eine bestimmte Menge des Additivs einem Schmelzestrom zuführen zu können, wird zunächst durch die Förderpumpe 1 das Additiv aus dem Tank 8 gefordert und über den Förderauslaß 3 der Dosierpumpe 4 zugeführt. Durch die Dosierpumpe 4 erfolgt eine durch den Antrieb 7 bestimmte Dosierung des Additivs, welches über den Dosierauslaß 6 und der Dosierleitung 37 zu dem Leitungsmittel 38 gelangt. In dem Leitungsmittel 38 wird beispielsweise ein Schmelzestrom unter einem Überdruck p geführt. Um das Additiv in den Schmelzestrom einspeisen zu können, wird ein Dosierdruck p3 in der Dosierleitung 37 aufgebaut, welcher im wesentlichen gleich oder größer dem Druck p ist. Um eine möglichst verlustfreie Förderung der Dosierpumpe 4 zu erhalten, wird durch die Förderpumpe 1 ein Förderdruck p2 aufgebaut. Hierbei wird durch das Stellmittel 9 das Fördervolumen der Förderpumpe 1 im Verhältnis zu der durch die Dosierpumpe 4 abgenommene Dosiermenge derart eingestellt, dass an dem Dosiereinlaß 5 der Dosierpumpe 4 ein Förderdruck p2 anliegt, der gleichgroß ist wie der Dosierdruck p3 am Dosierauslaß 6 der Dosierpumpe 4. Damit wird eine minimale bzw. keine Druckdifferenz an der Dosierpumpe 4 wirksam, so dass trotz des in dem Leitungsmittel 38 vorherrschenden hohen Drackes eine äußerst genaue Dosierung erfolgen kann. An dem Fördereinlaß 2 der Förderpumpe 1 herrscht in der Regel der Umgebungsdrack pi. Für den Fall, dass der Tank 8 als ein Speicher mit Gaspolster ausgebildet ist, kann der Druck pi am Fördereinlaß 2 der Förderpumpe 1 auch höhere Werte annehmen.
Die Förderpumpe 1 und die Dosierpumpe 4 können bei dem in Fig. 1 dargestellten Schema Fördermittel in Form von Kolben oder Zahnräder aufweisen. Dabei greift
das Stellmittel 9 der Förderpumpe 1 unmittelbar auf die Fördermittel der Förderpumpe 1 ein, um eine stufenfόrmige oder stufenlose Veränderung des Fördervolumens bei unveränderter Antriebsdrehzahl zu erhalten. In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung dargestellt, bei welcher die Dosierpumpe und die Förderpumpe zu einer Baueinheit integriert sind. In Fig. 2 ist die Dosiervorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Hierbei wird die Förderpumpe 1 durch ein Zahnradpaar 11 mit einem angetriebenen Zahnrad 11.1 und einem verschiebbaren Zahnrad 11.2 gebildet. Die Dosierpumpe 4 ist durch das Zahnradpaar 12 mit dem angetriebenen Zahnrad 12.1 und dem getriebenen Zahnrad 12.2 gebildet. Das Zahnradpaar 12 der Dosierpumpe 4 ist schmaler ausgebildet, als das Zahnradpaar 11 der Förderpumpe 1. Somit wird bei gleicher Antriebsdrehzahl erreicht, dass die Fördermenge der Förderpumpe 1 größer ist als die Dosiermenge der Dospierpumpe 4.
Das Zahnradpaar 12 der Dosierpumpe 4 ist in der Gehäuseplatte 23.1 gehalten. Die Gehäuseplatte 23.1 wird dabei zwischen einer Abdeckplatte 26.1 und einer Zwischenplatte 25 gespannt. In der Abdeckplatte 26.1 ist das getriebene Zahnrad 12.2 über eine Zahnradachse 32 drehbar gelagert. Das angetriebene Zahnrad 12.1 ist am Umfang einer Antriebswelle 13 befestigt. Die Antriebswelle 13 ist außerhalb des Pumpengehäuses mit einem hier nicht dargestellten Antrieb gekoppelt. Das gegenüberliegende Ende der Antriebswelle 13 ist mit dem angetriebenen Zahnrad 11.1 der Förderpumpe 1 verbunden. Dabei werden die zwischen den Zahnradpaaren 11 und 12 angeordnete Lagerbuchse 24 und Platte 25 durchdrungen bzw. als Lagerstelle verwendet.
Das Zahnradpaar 11 der Förderpumpe 1 ist in der Gehäuseplatte 23.2 geführt. Die
Gehäuseplatte 23.2 ist breiter ausgeführt als das Zahnradpaar 11. Hierbei wird zwischen der Zwischenplatte 25 und einem Kolben 14 in axialer Verlängerung zu dem getriebenen Zahnrad 11.2 ein Druckraum 18 gebildet. In dem Druckraum 18
ist der Kolben 14 als Stellmittel verschiebbar geführt. Der Kolben 14 weist einen im Durchmesser kleineren Kolbenschaft 15 auf. An dem Umfang des Kolbenschaftes 15 ist das getriebene Zahnrad 11.2 drehbar gehalten. An dem von dem Druckraum 18 abgewandten Ende des Kolbens 14 ist an dem Kolbenschaft 15 eine Buchse 16 befestigt, durch welche das Zahnrad 11.2 an dem Kolbenschaft 15 axial fixiert ist. Die Buchse 16 wird in Verlängerung zu der Gehäuseplatte 23.2 in eine Abdeckplatte 26.2 geführt. Die Gehäuseplatte 23.2 und die Abdeckplatte 26.2 weisen hierzu eine konzentrische Führungsbohrung auf. Am Umfang der Buchse 16 ist eine Dichtung 17 vorgesehen, durch welche das Zahnradpaar 11 nach außen hin abgedichtet ist.
Der Kolbenschaft 15 oder die Buchse 16 ragt mit einem freien Ende außerhalb des Pumpengehäuses bzw. der Abdeckplatte 26.2. An der Steuerfläche 29 des Kolbenschaftes 15 oder die Buchse 16 liegt eine Druckplatte 20 an, die durch einen Kraftgeber 21 mit einer Haltekraft belastet ist. Der Kraftgeber 21 ist hierbei als eine Druckfeder 22 ausgebildet, die in einem Gehäuse 40 gehalten ist. Das Gehäuse 40 ist fest mit der Abdeckplatte 26.2 verbunden, so dass der Kolben 14 durch die Druckfeder 22 vorgespannt mit einer Steuerfläche 19 am Ende der Gehäuseplatte 23.2 unmittelbar an der Zwischenplatte 25 anliegt. Die Zwischenplatte 25 bildet einen Anschlag für den Kolben 14.
In der Abdeckplatte 26.2 ist der Fördereinlaß 2 der Förderpumpe 1 ausgebildet. Über einen Förderkanal 31 ist der Förderauslaß 2 mit dem Druckraum 18 und dem Dosiereinlaß 5 der Dosierpumpe 4 verbunden. Der Förderkanal 31 erstreckt sich dabei durch die Gehäuseplatte 23.2 und die Zwischenplatte 25 bis hin zum Zahnradpaar 12 der Dosierpumpe 4. In der Abdeckplatte 26.1 ist der Dosierauslaß 6 eingebracht.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung werden das Zahnradpaar 11 der Förderpumpe 1 und der
Zahnradpumpe 12 der Dosierpumpe 4 gemeinsam durch die Antriebswelle 13
angetrieben. An dem Fördereinlaß 2 ist ein hier nicht dargestellter Tank angeschlossen, so dass ein Additiv durch das Zahnradpaar 11 in den Förderkanal 31 und damit in den Drackraum 18 sowie den Dosiereinlaß 5 gefordert wird. Über den Dosiereinlaß 5 wird durch das Zahnradpaar 12 der Dosierpumpe 4 eine dosierte Menge des Additivs zum Dosierauslaß 6 gefordert. Da die Förderpumpe 1 ein größeres Fördervolumen aufweist als die Dosierpumpe 4, wird durch das Zahnradpaar 11 eine größere Menge an Additiven gefördert, so dass in dem Druckraum 18 sich ein Förderdrack p2 aufbaut. Der Förderdruck p2 in dem Drackraum 18 wirkt auf die Steuerfläche 19 des Kolbens 14, so dass eine Drackkraft auf den Kolben 14 einwirkt. An der gegenüberliegenden Steuerfläche 29 des Kolbens 14 wirkt eine durch die Druckfeder 22 eingestellten Haltekraft. Die durch die Druckfeder 22 aufgebrachte Haltekraft ist auf den Dosierdruck p3 am Dosierauslaß 6 eingestellt. Für den Fall, dass die Druckkraft und die Haltekraft gleichgroß sind, ist ein Zustand an der Dosiervorrichtung erreicht, bei welchem eine minimale Druckdifferenz zwischen dem Dosiereinlaß 5 und dem Dosierauslaß 6 an der Dosierpumpe 4 wirksam ist.
Steigt nun das Fördervolumen an der Förderpumpe 1 an, so erhöht sich der Förderdruck p2 in dem Druckraum 18. Die an dem Kolben 14 wirkende Druckkraft übersteigt die entgegengewirkte Haltekraft, so dass der Kolben 14 mit dem Zahnrad 11.2 nach links in Richtung der Druckfeder 22 verschoben wird. Dabei gelangt das Zahnrad 11.2 teilweise aus dem Eingriff mit dem gegenüberliegenden Zahnrad 11.1. Daraus resultiert eine verringerte Fördermenge der Förderpumpe 1. Der Kolben 14 verschiebt sich solange, bis sich wieder ein Gleichgewicht zwischen der Haltekraft und der Drackkraft an dem Kolben eingestellt hat. Nun ist der Zustand erreicht, bei welchem die durch die Förderpumpe 1 erzeugte Fördermenge auf die Dosiermenge der Dosierpumpe 4 und der an der Dosierpumpe 4 wirkenden Druckdifferenz eingestellt ist. Damit ist die Dosiervorrichtung besonders geeignet, um bei hohen Drück von über 100 bar eine genaue Dosierang eines Additivs beispielsweise einer flüssigen Farbe vornehmen zu können.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Insoweit wird auf die vorher genannte Beschreibung Bezug genommen und nur die Unterschiede nachfolgend erläutert.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung der Dosiervorrichtung ist der Kolben 14 innerhalb der Förderpumpe 1 als Doppelkolben ausgebildet, der einen mittleren Kolbenschaft 15 aufweist. An dem Kolbenschaft 15 ist das Zahnrad 11.2 sowie die Buchse 16 angebracht. Der Kolben 14 wird mit der Steuerfläche 19 in dem Drackraum 18 gehalten. An dem gegenüberliegenden Ende weist der Kolben 14 eine gleichgroße Steuerfläche 29 auf, die in einem zweiten Drackraum 28 gehalten ist. Der Druckraum 28 ist durch die Verschlussplatte 27 und die Abdeckplatte 26.2 gebildet. Der Kolben 14 ist in der Führungsbohrang der Gehäuseplatte 23.2 und der Abdeckplatte 26.2 axial zwischen den Druckräumen 18 und 28 verschiebbar gehalten. Der Druckraum 28 ist über eine Druckleitung 10 mit dem Dosierauslaß 6 verbunden. Somit wirkt in dem Druckraum 28 der Dosierdruck p3 an der Steuerfläche 29 des Kolbens 14. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 14 wirkt der Förderdrack p an der Steuerfläche 19. Der Kolben 14 ist somit zwischen dem Förderdrack p2 und dem Dosierdrack p3 eingespannt, so dass sich ein Ungleichgewicht zwischen dem Förderdruck p2 und dem Dosierdruck p3 unmittelbar in eine Stellkraft an dem Kolben 14 aufwirkt. Das Fördervolumen der Förderpumpe 1 wird bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel selbsttätig derart eingestellt, dass an der Dosierpumpe 4 eine konstante Druckdifferenz ansteht. Bei gleichen Flächenverhältnissen der Steuerflächen 19 und 29 an dem Kolben 14 wirkt somit keine Druckdifferenz. Für den Fall, dass eine bestimmte Druckdifferenz benötigt wird, kann diese durch das Verhältnis der Steuerflächen 19 und 29 zueinander bestimmt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist besonders geeignet, um bei veränderten Dosierdrücken eine ständige Anpassung der Druckdifferenz zu erhalten. So können bei Schwankungen im Leitungsmittel, in welchem ein Hauptstrom beispielsweise einer Polymerschmelze geführt ist, vorteilhaft Drackschwankungen ausgeglichen werden, ohne die Dosiergenauigkeit der Dosiervorrichtung zu beeinflussen.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einer Querschnittsansicht schematisch dargestellt. Die Förderpumpe 1 wird durch eine Zahnradpaar 11 gebildet, das in dem Pumpengehäuse 30.1 gehalten ist. Die Dosierpumpe 4 wird durch ein Zahnradpaar 12 gebildet, das in dem Pumpengehäuse 30.2 gehalten ist. Die Pumpengehäuse 30.1 und 30.2 sind über eine Zwischenplatte 25 miteinander gekoppelt. Zum Antrieb der Förderpumpe 1 und der Dosierpumpe 4 ist eine Antriebswelle 13 vorgesehen, die jeweils mit einem Zahnrad 11.1 des Zahnradpaares 11 und dem Zahnrad 12.1 des Zahnradpaares 12 drehfest verbunden ist. Das getriebene Zahnrad 11.2 innerhalb der Förderpumpe 1 ist über eine Zahnradachse 32 axial verschiebbar in dem Pumpengehäuse 30.1 gehalten. Hierbei ragt ein freies Ende der Zahnradachse 32 aus dem Pumpengehäuse 30.1 heraus. An dem freien Ende der Zahnradachse 32 greift eine Kolben-Zylindereinheit 33 als Stellmittel an. Die Kolben-Zylindereinheit 33 ist durch eine Halteklaue 34 mit dem freien Ende der Zahnradachse 32 verbunden. Die Kolben-Zylindereinheit 33 ist über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät 35 gekoppelt. Das Steuergerät 35 ist über eine erste Signalleitung 36.1 mit dem Förderauslaß 3 der Förderpumpe 1 und über eine zweite Signalleitung 36.2 mit dem Dosierauslaß 6 der Dosierpumpe 4 verbunden. Dem Zahnradpaar 11 der Förderpumpe 1 ist ein Fördereinlaß 2 in dem Pumpengehäuse 30.1 zugeordnet. Über einen Förderkanal 31 ist der Förderauslaß 3 der Förderpumpe 1 mit dem Dosiereinlaß 5 der Dosierpumpe 4 verbunden. Der Dosierauslaß 6 in dem Pumpengehäuse 30.2 ist dem Zahnradpaar 12 zugeordnet.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel erfolgt die Einstellung des Fördervolumens der Förderpumpe 1 ebenfalls in Abhängigkeit von der an der Dosierpumpe 4 wirkenden Druckdifferenz. Hierzu wird der Dosierdrack p3 und Förderdrack p2 dem Steuergerät 35 aufgegeben. In Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen dem Förderdrack p2 und dem Dosierdrack p3 wird durch das Steuergerät 35 eine Aktivierung der Kolbenzylindereinheit 33 ausgelöst. Durch die Kolbenzylindereinheit 33 läßt sich das im Eingriff befindliche Zahnrad 11.2 der Förderpumpe 1 axial nach links innerhalb des Pumpengehäuses 30.1 verschieben. Dadurch gelangt ein Teil des Zahnrades 11.2 aus dem Eingriff mit dem Zahnrad 11.1. Daraus resultiert eine geringere Fördermenge der Förderpumpe 1. Die Verstellung des Fördervolumens der Förderpumpe 1 erfolgt durch die Kolbenzylindereinheit 33 so lange, bis das Steuergerät 35 keine oder eine vorbestimmte Druckdifferenz signalisiert erhält.
Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist somit besonders geeignet, um Additive jeglicher Konsistenz unter Druck einem Hauptstrom beispielsweise einer Polymerschmelze mit größtmöglicher Dosiergenauigkeit zuzuführen. Die Dosiermenge lässt sich vorteilhaft durch Einstellung der Antriebsdrehzahl an dem Antrieb der Dosiervorrichtung stufenlos einstellen. Um temperierte Additive ohne größere Wärmeverluste fuhren zu können, lassen sich die in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführangsbeispiele durch einen äußeren Heizmantel beheizbar ausbilden.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf derartige Lösungen, bei welchen die Dosierpumpe als eine Mehrfachpumpe ausgebildet ist, durch welche mehrere Dosierströme erzeugt werden. Hierbei könnte die Dosieφumpe zumindest einen Planetenradsatz aufweisen, um mehrere Teildosierströme zu erzeugen. Die Einstellung des Dosierdrackes könnte durch eine Druckfeder erfolgen. Es wäre jedoch auch möglich, den Dosierdruck einer der Teildosierströme heranzuziehen, um eine Regelung der Förderpumpe zu realisieren.
B ezugszeichenliste
1 Fördeφumpe 2 . Fördereinlaß 3 Förderauslaß 4 Dosieφumpe 5 Dosiereinlaß 6 Dosierauslaß 7 Antrieb 8 Tank
9 Stellmittel 10, 19.1, 10.2 Druckleitung 11 Zahnradpaar der Fördeφumpe
11.1 angetriebenes Zahnrad 11.2 verschiebbares Zahnrad
12 Zahnradpaar der Dosieφumpe
12.1 angetriebenes Zahnrad
12.2 getriebenes Zahnrad
13 Antriebswelle
14 Kolben
15 Kolbenschaft
16 Buchse
17 Dichtung
18 Drackraum
19 Steuerfläche
20 Druckplatte
21 Kraftgeber
22 Druckfeder
23.1, 23.2 Gehäuseplatte
24 Lagerbuchse
25 Zwischenplatte
26.1, 26.2 Abdeckplatte
27 Verschlußplatte
28 Druckraum
29 Steuerfläche 30.1, 30.2 " Pumpengehäuse
31 Förderkanal
32 Zahnradachse
33 Kolben-Zylindereinheit
34 Halteklaue 35 Steuergerät
36 Signalleitungen
37 Dosierleitung
38 Leitungsmittel
39 Steuerleitung 40 Gehäuse