CH641529A5

CH641529A5 - Vorrichtung zur foerderung und dosierung abgemessener materialmengen, insbesondere von giessharzkomponenten.

Info

Publication number: CH641529A5
Application number: CH660579A
Authority: CH
Inventors: Erhard Haeuser
Original assignee: Hedrich Vakuumanlagen Wilhelm
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1984-02-29
Also published as: JPS55123381A; GB2039988B; IT1119621B; US4317647A; GB2039988A; DE2854687A1; IT7969428A0; ES484403A1; FR2444818A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Förderung und Dosierung abgemessener Materialmengen, insbesondere von Giessharzkomponenten, mit einem an einem Gestell um einen Drehpunkt schwenkbaren Hebelarm, an dem ein Kraftzylinder angreift, und mindestens einer Dosierpumpe für das Material.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (in der Bundesrepublik Deutschland erschienene Offenlegungsschrift 27 12 619) sind als Kolbenpumpen ausgebildete Förderpumpen ebenfalls mit dem Hebelarm verbunden. Vorratsgefässe für den Dosierpumpen zuzuführendes Material müssen nahe bei den Pumpen angeordnet werden, um zu grosse Leitungslängen zwischen diesen Gefässen und den Pumpen zu vermeiden. Die Verbindungsleitungen müssen flexibel sein, wenn die Vorratsbehälter fest angeordnet sind, da die Kolbenpumpen bei ihrer Betätigung bewegt werden. In der Regel sind die Anlenkungsstellen der Pumpen verschiebbar, um die Länge des Hebelarmes, der an der Pumpe angreift, verändern zu können. Insbesondere auch mit Rücksicht darauf sind flexible Leitungen zwischen Vorratsbehälter und zugeordneter Kolbenstange nötig. Flexible Leitungen sind auch deshalb nachteilig, weil bei Verarbeitung vieler Substanzen die Leitungen geheizt oder gekühlt werden müssen, was bei flexiblen Leitungen besondere Schwierigkeiten mit sich bringt. Die Notwendigkeit einer Heizung oder Kühlung erfordert weitere flexible Leitungen, um den Pumpen ein Heizmittel oder Kühlmittel zuführen zu können. Auch kann eine Isolierung der Pumpen erforderlich sein, die baulich nur schwer unterzubringen ist, wenn man die bekannte Anordnung verwendet.

Zulaufleitungen zwischen Vorratsbehältern und Dosierpumpen sind auch dann von Nachteil, wenn diese Leitungen starr ausgebildet sind, da je nach Viskosität der fliessfähigen Masse grössere oder kleinere Strömungswiderstände zu überwinden sind und bei vielen Substanzen die Gefahr einer Sedimentation von in der Flüssigkeit befindlichen Füllstoffen besteht. Vorteilhaft sind deshalb Einrichtungen, bei denen die Dosierpumpen mit möglichst kurzen Verbindungen an das Vorratsgefäss angeschlossen sind oder die unmittelbar an das Vorratsgefäss angebaut bzw. in dieses integriert sind. Gesamtheiten aus einem Vorratsbehälter und einer Dosierpumpe können in ein Hebelsystem wegen ihrer Grösse nicht mit tragbarem Aufwand eingebaut werden.

Für die Verarbeitung von zähflüssigen Substanzen, insbesondere von solchen, die Füllmittel enthalten und unter Vakuum im Vorratsbehälter gespeichert werden, sind Dosierpumpen von Vorteil, deren Einlassöffnung nicht durch ein gewöhnliches Saugventil gesteuert wird, d.h. von einem Saugventil, das einen Strömungswiderstand bildet, sondern durch eine Zwangssteuerung, die während des Saugens einen grossen Querschnitt freigibt, wobei diese Steuerung vorzugsweise durch den Verdrängerkolben selber bewirkt wird. Solche Pumpen haben häufig gewisse Öffnungs- und Schliesswege, die zunächst zurückzulegen sind, bevor der wirksame Teil des Saughubeweges bzw. des Druckhubweges beginnt.

Häufig müssen mehrere Substanzen synchron in bestimmten Mengenverhältnissen gefördert werden, insbesondere bei der Verarbeitung von Giessharz. Hierbei werden die Substanzen häufig einem Durchlaufmischer zugeführt. Eine Anlage für die Verarbeitung von mehreren Komponenten sollte so beschaffen sein, dass unter Erhaltung des Mischungsverhältnisses verschieden grosse Portionen bei einer gemeinsamen Betätigung mehrerer Kolbenpumpen abgegeben werden. Wenn Pumpen mit Öffnungs- und Schliesswegen verwendet werden, ist es schwierig, bei mehreren Pumpen die Gleichzeitigkeit des Förderbeginns für jede Einstellung der Fördermengen zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Dosierpumpen und die Vorratsbehälter fest angeordnet sind und Verstellungen für die Änderung der Fördermengen pro Hub bzw. bei mehreren Pumpen auch der Dosierverhältnisse entfernt von den Dosierpumpen vorgenommen werden können. Durch eine Weiterbildung der Erfindung soll bei Verwendung von Dosierpumpen mit Öffnungs- und Schliesswegen erreicht werden, dass bei allen Einstellgrössen des Förderhubes die Öffnungs- und Schliesswege im wesentlichen konstant bleiben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen dem Hebelarm und dem Gestell für jede Dosierpumpe ein hydraulischer Arbeitszylinder angeordnet ist, der über eine Hydraulikleiter mit einem hydraulischen

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

641529

Antriebszylinder für die zugeordnete Förderpumpe verbunden ist, wobei jeder Arbeitszylinder relativ zu dem Drehpunkt des Hebels am Hebel und am Gestell verschiebbar ist.

Die Anordnung von Arbeitszylindern an Gestell und Hebelarm ermöglicht es, die Dosierpumpen entfernt vom Gestell ortsfest anzuordnen. Dadurch werden die weiter oben beschriebenen Schwierigkeiten vermieden, die sich daraus ergeben, dass unmittelbar zwischen Gestell und Hebelarm angeordnete Dosierpumpen nicht feststehend sind. Die Verschiebbarkeit der Arbeitszylinder gestattet eine leichte Anpassung der Vorrichtung an veränderte Rezepturen.

Zu der oben erwähnten Weiterbildung der Erfindung können zur Erzeugung eines vom Förderhub der Dosierpumpe unabhängigen Öffnungs- bzw. Schliesshubes das Volumen der zwischen jedem Arbeitszylinder und dem Antriebszylinder der zugeordneten Dosierpumpe befindlichen Hydraulikflüssigkeit beeinflussende Leerhubbetätigungsmittel vorgesehen sein. Die Leerhubbetätigungsmittel können dabei verschieden ausgebildet sein. Gemäss einer Ausführungsform besteht jedes Leerhubbetätigungsmittel aus einem zu- und abschaltbaren hydraulischen Speicher.

Gemäss einer anderen Ausführungsform wird der Leerhub dadurch bewirkt, dass der Drehpunkt des Hebels in Hubrichtung der Arbeitszylinder rhythmisch bewegbar ist. Mit einer solchen Leerhubbetätigung können grosse Strömungsquerschnitte zur Füllung einer Dosierpumpe freigegeben werden.

Der Schwenkweg des Hebelarmes kann durch verstellbare Anschläge begrenzbar sein, wobei in den Endbereichen des Schwenkweges signalisierende Kontrollschalter verstellbar angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich der Hub bequem einstellen und mittels der Kontrollschalter eine Steuereinrichtung betätigen.

Auch kann jeder Antriebszylinder einen mit einem Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagbaren Rückführkolben aufweisen, mit dem die zugeordnete Dosierpumpe in die Saugstellung bringbar ist. Auf diese Art lässt sich eine sehr sichere Rückführung erreichen. Der Rückführkolben kann auch während des Schliess- und/oder Förderhubes mit Druckmittel beaufschlagbar sein, um eine Gegenkraft zu erzeugen, die der den Schliess- und/oder Förderhub bewirkenden Antriebskraft entgegengerichtet und kleiner als diese ist. Hiermit erreicht man, dass der Förderhub der Dosierpumpe genau proportional zur Menge an Hydraulikflüssigkeit ist, die von dem zugeordneten Antriebszylinder verdrängt wurde, da, insbesondere bei schnellen Pumpvorgängen vorkommende unkontrollierte Bewegungen des Kolbens durch dessen Einspannung zwischen zwei Kräfte verhindert werden.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise mit einem Steuergerät mit einstellbaren Zeitgliedern ausgerüstet, die den verschiedenen Arbeitsphasen der Vorrichtung, wie Ansaugen der Förderpumpen, Schliessen der Förderpumpen und der Förderung zugeordnet sind. Damit wird ein vollkommen automatischer Betrieb der Vorrichtung erreicht, wobei die Zeiten für das Ansaugen, Schliessen und Fördern unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Fördermedien optimal eingestellt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles weiterhin erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine komplette Giessharz-Verarbeitungsanlage, die eine Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung aufweist.

Die Anlage hat Vorratsbehälter 1,1 ', die mit Rührwerken 2,2' ausgerüstet sind. Jeder Vorratsbehälter enthält eine Komponente einer Giessharzmasse. An jeden Vorratsbehälter ist eine Dosierpumpe 3,3' angeflanscht, die über eine Förderleitung 4 bzw. 4' und Rückschlagventile 5 bzw. 5' mit einem Durchlaufmischer 6 verbunden ist. Dem Durchlaufmischer 6 ist ein Auslaufventil 7 zugeordnet, das von einem Steuergerät 17 aus steuerbar ist.

Die Dosierpumpen 3,3' sind für den Förderhub mittels Antriebszylindern 7 bzw. 8' betätigbar. Zur Erzeugung des Saughubes dienen Pneumatikzylinder 9,9', in denen sich Rückführkolben befinden. Die Antriebszylinder 8,8' sind über Hydraulikleitungen 10,10' mit Arbeitszylindern 11,11' verbunden. Ein pneumatisch angetriebener Kraftzylinder 14 und die Pneumatikzylinder 9,9' sind über eine Leitung 24 mit einer Druckluftquelle verbunden.

Die Arbeitszylinder 11,11' und der Kraftzylinder 14 sind an einem rahmenartigen Gestell 12 gelenkig befestigt. Die Kolbenstangen 25,26 und 27 der genannten Zylinder sind an einem Hebelarm 13 angelenkt. Die Arbeitszylinder 11, 11' sind längs dem Gestell 12 und ihre Kolbenstangen 26,27 längs dem Hebelarm 13 verschiebbar. Der Drehpunkt 28 des Hebelarmes 13 ist am Gestell 12 vertikal verschiebbar. Die Verschiebeeinrichtung ist zeichnerisch nicht dargestellt. Das Lager, an dem sich der Drehpunkt 28 befindet, ist im Gleichtakt mit den Funktionen der vom Hebelarm 13 betätigten Arbeitszylinder 11,11' und dem Kraftzylinder 14 antreibbar.

Der Schwenkbereich des Hebelarmes 13 ist durch verstellbare Anschläge 15,15' begrenzt. Ausserdem sind als Kontrollschalter dienende einstellbare Endschalter 16,16' vorgesehen, durch die Signale an das Steuergerät 17 gegeben werden.

In die Druckluftleitung 24 sind Ventile 18,19 und 19' eingebaut, die vom Steuergerät 17 aus betätigbar sind. Mittels des Ventils 18 wird die Druckluftzufuhr zum Kraftzylinder 14 und mittels der Ventile 19, 19' die Druckluftzufuhr zu den Pneumatikzylindern 9,9' gesteuert.

Dem hydraulischen Kreislauf sind hydraulische Speicher 21,21' zugeordnet. An jedem Speicher befindet sich ein steuerbares Ventil 20 bzw. 20', die vom Steuergerät 17 aus beeinflussbar sind. Bei geöffneten Ventilen 10,20' kann aus den hydraulischen Speichern 21,21' Hydraulikflüssigkeit ausfliessen oder es kann Hydraulikflüssigkeit in die Speicher hineingedrückt werden. Ausserdem ist dem hydraulischen Kreislauf ein Vorratsbehälter 23 zugeordnet, der über Ventile 22,22' mit dem Kreislauf verbindbar ist. Der Vorratsbehälter 23 dient zum Füllen und Entleeren des Hydrauliksystems.

Die Anlage, in der z.B. einer der Vorratsbehälter 1,1' mit einer Harzkomponente und der andere Vorratsbehälter mit einer Härterkomponente gefüllt ist, arbeitet wie folgt.

Während des Saughubes der Dosierpumpen 3,3' sind die pneumatischen Ventile 19, 19' geöffnet, so dass die Pneumatikzylinder 9,9' unter dem Druck von Pressluft stehen. Durch diese Pressluft werden die Kolben der Dosierpumpen 3,3' in die Saugstellung bewegt und am Ende ihres Aughubes gehalten. Der Hebelarm 13 befindet sich dann am unteren Anschlag 15' und beeinflusst den Endschalter 16'. Der Endschalter 16' gibt ein Signal an das Steuergerät 17, das aufgrund dieses Signales bewirkt, dass die Ventile 20,20' in Öffnungsstellung gehalten werden. Die hydraulischen Speicher 21,21' sind dann maximal gefüllt. Es sei angenommen, dass die hydraulischen Speicher 21,21 ' so beschaffen sind, dass ihr Druck mit zunehmender Füllung zunimmt. Man könnte aber auch Druckspeicher verwenden, bei denen die Füllungszunahme nicht mit einer Druckzunahme verbunden ist.

Ausgehend von der geschilderten Stellung der Dosierpumpen 3, 3' sollen diese jeweils eine bestimmte Portion über Förderleitungen 4,4' und Rückschlagventile 5, 5' zu einem Durchlaufmischer 6 führen. Die Mischung soll den Mischer über ein Auslaufventil 7 verlassen. Um diesen Vorgang in Gang zu setzen, werden die Ventile 19,19' umgesteuert und damit die Pneumatikzylinder 9,9' entlüftet. Gleichzeitig läuft im Steuergerät 17 ein Zeitwerk an und gibt eine Zeit vor, innerhalb der die Schliesshübe der Kolben der Dosier-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

641529

pumpen 3,3' mit Sicherheit zurückgelegt sind. Nach Entlastung der Pneumatikzylinder 9,9' ist die vom Druck der in den Speichern 21,21' befindlichen Druckflüssigkeit erzeugte Kraft in der Lage, die Kolben in den Antriebszylindern 8, 8' in Bewegung zu setzen und damit die Kolben der Dosierpumpen 3,3' in Ausstossrichtung zu bewegen. Zunächst wird dabei ein Schliesshub von der Länge xl bzw. x2 bis zu einer Stellung durchlaufen, in der die Zulauföffnung abgeschlossen ist. Danach wird das zu fördernde Material unter einen so hohen Druck gesetzt, dass der Öffnungsdruck der Rückschlagventile 5,5' überwunden wird. Hierzu reicht aber der Druck in den hydraulischen Speichern 21,21' nicht aus, so dass die Kolben der Dosierpumpen 3,3' zunächst in der Schliessstellung stehenbleiben.

Erst nach Ablauf der vom Steuergerät 17 für die Schliessung zur Verfügung gestellten Zeit wird der eigentliche Förderhub dadurch eingeleitet, dass zunächst die Ventile 20,20' geschlossen und anschliessend das Ventil 18 geöffnet wird. Dadurch wird der Kraftzylinder 14 beaufschlagt und bewegt den Hebelarm 13 vom Anschlag 15' weg. Der Hebelarm wird nun durch den Kraftzylinder 14 bis zum Anschlag 15 bewegt. Bei dieser Bewegung werden die Arbeitszylinder 11,11' entsprechend den Hebelarmlängen rl und r2 betätigt und damit ihr Inhalt über die Hydraulikleitungen 10,10' in die Antriebszylinder 8, 8' gepresst, wodurch die Kolben der Dosierpumpen 3,3' die Nutzhübe hl und h2 zurücklegen. Während der gesamten Bewegungszeit des Hebelarmes 13 werden in den Leitungen 4,4' synchron Förderströme aufrechterhalten.

Wenn der Hebelarm 13 den Anschlag 15 erreicht hat, was von dem Endschalter 16 kontrolliert wird, sind die Dosierhübe ausgeführt und dem Mischer 6 sind die Komponentenportionen zugeführt worden. Das Steuergerät 17 leitet durch Umschalten des Ventils 18 den nächsten Saughub ein, wobei zunächst der Kraftzylinder 14 entlüftet wird. Gleichzeitig werden die Pneumatikventile 19,19' und die hydraulischen Ventile 20,20' umgesteuert, wonach die Pneumatikzylinder 9,9' beaufschlagt werden, wodurch die Kolben der Dosierpumpen 3,3' zurückgeschoben werden. Dabei wird auch

4

Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitungen 10,10' in die Arbeitszylinder II, 11' und die hydraulischen Speicher 21,21' zurückgedrängt. Der Hebelarm 13 erreicht schliesslich wieder seine Ausgangsposition am Anschlag 15' und dem s Endschalter 16'. Der Endschalter 16' gibt ein Signal an das Steuergerät 17, das dafür sorgt, dass die Kolben der Dosierpumpen 3,3' in die saugseitige Endlage gelangen. Damit sind die vollen Öffnungsquerschnitte der Dosierpumpen für den nächsten Arbeitsablauf freigegeben.

io Durch das Steuergerät 17 wird eine gewisse Verweilzeit in dieser saugseitigen Endlage vorgegeben. Diese Verweilzeit ist Vorbedingung für die Einleitung des nächsten Hubes, damit unter Berücksichtigung der Viskosität der Fördermedien die Füllung der Zylinder der Dosierpumpen 3,3' durch Zufluss ls aus den evakuierten Vorratsbehältern 1,1' vollständig erfolgen kann.

Der vorstehend beschriebene vollständige Zyklus wiederholt sich laufend.

Dadurch, dass zunächst die Schliesshübe x 1 und x2 20 zurückgelegt werden, bevor die Förderung der Dosierpumpen 3,3' beginnt, erreicht man, dass die Komponenten synchron in den Mischer 6 gefördert werden und dass die geförderte Menge pro Hub genau mit dem übereinstimmt, was von den Arbeitszylindern 11,11' vorgegeben wird. 25 Dadurch wird eine genaue Einhaltung der Rezeptur gewährleistet.

Wenn der Vorrat in einem der Vorratsbehälter 1,1' erschöpft ist oder wenn aus anderen Gründen nach dem 30 Zurücklegen des Schliessweges ein Druck nicht aufgebaut wird, wird die Schwenkbewegung des Hebelarmes 13 blok-kiert, so dass dieser den Endschalter 16' nicht erreicht. Bei einer solchen Störung wird die ganze Anlage abgeschaltet, wodurch Ausschussproduktion vermieden wird.

Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit Dosierpumpen nach dem schweizerischen Patent Nr. 631 242. Auch für stark verschiedene Pumpendrücke und Fördermengen sind keine baulichen Veränderungen an den Pumpen nötig.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

641 529 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Förderung und Dosierung abgemessener Materialmengen, insbesondere von Giessharzkompo-nenten, mit einem an einem Gestell um einen Drehpunkt schwenkbaren Hebelarm, an dem ein Kraftzylinder angreift, und mindestens einer Dosierpumpe für das Material,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hebelarm (13) und dem Gestell (12) für jede Dosierpumpe (3,3') ein hydraulischer Arbeitszylinder (11, 11') angeordnet ist, der über eine Hydraulikleitung (10,10') mit einem hydraulischen Antriebszylinder (8, 8') für die zugeordnete Förderpumpe (3, 3 ' ) verbunden ist, wobei jeder Arbeitszylinder (11,11')

relativ zu dem Drehpunkt (28) des Hebels (13) am Hebel (13) und am Gestell (12) verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines vom Förderhub (hl, h2) der Dosierpumpe (3,3') unabhängigen Öffnungs- bzw. Schliesshubes (xl, x2) das Volumen der zwischen jedem Arbeitszylinder (11,11') und dem Antriebszylinder (8,8') der zugeordneten Dosierpumpe (3,3') befindlichen Hydraulikflüssigkeit beeinflussende Leerhubbetätigungsmittel (20,20', 21,21') vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leerhubbetätigungsmittel aus einem zu- und abschaltbaren hydraulischen Speicher(20,20', 21,21') besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Dosierpumpe (3,3') im Bereich eines Öffnungs- und Schliesshubes der Drehpunkt des Hebelarmes in Hubrichtung der Arbeitszylinder rhythmisch bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkweg des Hebelarmes (13) durch verstellbare Anschläge (15,15') bewegbar ist und dass in den Endbereichen des Schwenkweges signalisierende Kontrollschalter (16,16') verstellbar angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebszylinder (8,8') einen mit einem Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, beaufschlagbaren Rückführkolben (9,9') aufweist, mit dem die zugeordnete Dosierpumpe (3,3') in die Saugstellung bringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführkolben (9,9') auch während des Schliess-und/oder Förderhubes mit Druckmittel beaufschlagbar ist zur Erzeugung einer Gegenkraft, die der den Schliess- und/ oder Förderhub bewirkenden Antriebskraft entgegengerichtet und kleiner als diese ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (17) mit einstellbaren Zeitgliedern, die den verschiedenen Arbeitsphasen der Vorrichtung, zugeordnet sind.