DE102013220366A1 - Dosieranlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage (1) für einen duktilen Werkstoff (2), insbesondere Natrium, mit einem Vorratsbehälter (3) zum Bevorraten des Werkstoffs (2), einem mechanisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Dosierorgan (4) zum Dosieren des Werkstoffs (2) und einer fluidisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Düse (6) zum Formen des Werkstoffs (2) zu einem Strang (7). Eine verbesserte Genauigkeit ergibt sich durch einen in einem vorgegebenen Abstand von der Düse (6) angeordneten Messwertaufnehmer (8) zum Aufnehmen eines auf den Strang (7) bezogenen zeitlich veränderlichen Messwerts und eine informatisch mit dem Messwertaufnehmer (8) und dem Dosierorgan (4) verbundene Steuerung zum Steuern des Dosierorgans (4) in Abhängigkeit von dem Messwert. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Dosieren eines duktilen Werkstoffs mittels einer solchen Dosieranlage (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dosieranlage für einen duktilen Werkstoff, insbesondere Natrium, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Dosierung eines duktilen Werkstoffs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Ein Mechanismus, der bei einem Hubkolbenmotor die Ventile und damit den Ladungswechsel durch Öffnen und Schließen der Lufteinlass- und Abgasaustrittskanäle steuert, wird in der Fahrzeugtechnik als Ventilsteuerung oder Ventiltrieb bezeichnet. Gattungsgemäße Ventiltriebe auf der Basis sogenannter Tellerhubventile werden nach dem Stand der Technik in nahezu sämtlichen Viertaktmotoren verwendet. Ein solches Ventil umfasst einen Ventilteller, der den Ein- oder Auslass-Kanal im geschlossenen Zustand gegen den passend geschliffenen oder gedrehten Ventilsitz im Zylinderkopf des Hubkolbenmotors abdichtet. Der Ventilteller geht typischerweise parabelförmig in einen mit ihm verbundenen länglich zylindrischen Abschnitt des Ventils über, um den durchströmenden Gasen einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen. Letzterer Abschnitt ist dem Fachmann als Ventilschaft geläufig.
  • Nach dem Stand der Technik ist es zur Verbesserung der Wärmeableitung der thermisch hoch beanspruchten Auslassventile im Falle besonders stark belasteter Hubkolbenmotoren üblich, den Ventilschaft hohl auszuführen und mit einem geeigneten Kühlmittel zu füllen. Angesichts seiner vorteilhaften Wärmeleitfähigkeit von 140 W/m·K, seines niedrigen Schmelz- sowie seines hohen Siedepunkts hat sich die Verwendung von Natrium für diesen Zweck als vorteilhaft erwiesen. Im Betrieb des Hubkolbenmotors schmilzt das Natrium bei einer Temperatur um 97,5 °C und schwappt in diesem flüssigen Zustand zwischen dem zeitweise rotglühend heißen Ventilteller und dem abgewandten kälteren Ende des Ventilschafts hin und her und erlaubt so eine Absenkung der Temperatur des Ventiltellers um bis zu 100 K.
  • Als problematisch gilt indes die Abfüllung des zwar duktilen, gleichwohl hochreaktiven Natriums im Rahmen der Herstellung gattungsgemäßer Tellerhubventile. Eine Einrichtung zu diesem Zweck offenbart etwa WO 2012/086316 A1 . Diese Zufuhrvorrichtung zum Zuführen von metallischem Natrium in das Innere eines Motorventils hat einen metallischen Natriumspeicher zum Speichern des metallischen Natriums, ein Motorventilgehäuse zum Aufnehmen eines Teils des Motorventils und ein metallisches Natrium-Zuführrohr zum Zuführen des metallischen Natriums in das Innere des Motorventils.
  • JP 04-272413 schlägt ein anderes Verfahren vor, um metallisches Natrium hoher Reinheit in ein Hohlventil zu füllen. Wenn das metallische Natrium in einer Kartusche erhitzt und geschmolzen und eingeschlossene Verunreinigungen auf seiner Oberfläche aufgeschwemmt sind, wird das geschmolzene metallische Natrium einem feststehenden Trichter zugeführt, wobei nur geschmolzenes metallisches Natrium in einer unteren Schicht hoher Reinheit in den Trichter bewegt wird. Das geschmolzene metallische Natrium wird in das tiefe Loch eines hohlen Ventilschafts unter Verwendung einer quantitativen Ausstoßvorrichtung abgegeben, und inaktives Gas wird in den verbleibenden Raum gefüllt, bevor dieser mit einem Stopfen dicht verschlossen wird.
  • JP 03-018605 verfolgt das Ziel, die Gefahr des Abgießens einer degenerativen Schicht auf einer Oberfläche metallischen Natriums in ein hohles Motorventil durch das Füllen eines Gefäßes, welches festes metallisches Natrium enthält, mit Inertgas oder Stickstoffgas und durch Erwärmen des Gefäßes zu verringern. Nach diesem Ansatz wird festes metallisches Natrium in ein Gefäß gefüllt, das Gefäß mit einem Verschlussdeckel dicht verschlossen und anschließend sein Innendruck ausreichend gehalten, indem das Gefäß mit Inertgas oder Stickstoffgas mit einer Gaszufuhreinrichtung gefüllt wird. Als nächstes wird, nachdem das feste metallische Natrium in dem Gefäß durch Erhitzen mit einer Heizeinrichtung geschmolzen worden ist, das geschmolzene metallische Natrium über eine mit einem unteren Teil des Gefäßes verbundene Düse in einen hohlen Teil des hohlen Ventils gefüllt. Auf diese Weise soll die degenerative Schicht auf der Oberfläche des festen metallischen Natriums oder desgleichen an die Oberfläche des flüssigen metallischen Natriums steigen. Folglich kann die degenerative Schicht nicht in das hohle Ventil gegossen werden.
  • JP 04-232318 bezweckt gleichfalls eine verbesserte Einfüllbarkeit metallischen Natriums in das Loch eines hohlen Ventils. Um dies zu erreichen, wird ein aus einer Düse extrudierter stabförmiger Körper aus Natriummetall gekühlt und gehärtet, während er eine Führungsöffnung in einem Kühlgerät am Öffnungsteil der Düse mittels eines aus Abgaslöchern der Innenoberfläche der Führungsöffnung ausströmenden Kühlmittels passiert. Folglich soll das Auftreten von Klebrigkeit der Oberfläche oder eine Biegeverzerrung etc. des stabförmigen Körpers verhindert werden.
  • Schließlich sei noch das Herstellungsverfahren gemäß EP 2 541 001 A1 erwähnt. In dem hier offenbarten Verfahren wird ein mit metallischem Natrium gefülltes Motorventil durch Härten metallischen Natriums – das durch Hitzeschmelzung verflüssigt ist – zu Stäben durch lineares Ausstoßen des metallischen Natriums in einem flüssigen Kohlenwasserstoff und somit Abkühlen des metallischen Natriums, Einsetzen dieser Stangen in einen hohlen Abschnitt durch die Öffnung eines Schafts und Abdichten der Öffnung hergestellt.
  • Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen liegt in der unpräzisen Bemessung des in seinen Materialeigenschaften stark von Temperatur und Luftfeuchte abhängigen Natriums. Entsprechende Vorrichtungen werden in der Abfülltechnik allgemein als Dosieranlagen bezeichnet und umfassen neben einem sogenannten Vorlagebehälter oder Leitungssystem zum diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Zuführen des zu dosierenden Stoffes mindestens ein Dosierorgan, welches den Stofffluss zulässt, unterbricht oder selbst einen solchen Fluss erzeugt. Aus dem Stand der Technik bekannte Dosieranlagen bedienen sich beispielsweise unterschiedlichster Absperrarmaturen, Zellenradschleusen, Pumpen oder Schneckenförderer als Dosierorgane.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dosieranlage für einen duktilen Werkstoff, insbesondere Natrium, zu schaffen, welche seine Abfüllung unter chemisch inerten Bedingungen insbesondere in ein Tellerhubventil erlaubt. Die Erfindung stellt sich ferner der Aufgabe, ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Dosieranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Dosierverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
  • Die Erfindung fußt demnach auf dem Grundgedanken, eine gattungsgemäße Dosieranlage um einen relativ zur Düse des Vorratsbehälters spezifisch positionierten Messwertaufnehmer zu ergänzen. Erfindungsgemäß erfasst dieser Aufnehmer einen zeitlich veränderlichen, gleichwohl stets auf den durch die Düse geformten Werkstoffstrang bezogenen Messwert, welcher der Steuerung des Dosierorgans zugrunde gelegt wird. Unspezifische Gasblasen oder Hohlräume innerhalb des Vorratsbehälters, welche das Austreten des Strangs bei Betätigung des Dosierorgans zeitlich beeinflussen können, führen auf diesem Wege nicht zu unerwünschten Abweichungen der abgegebenen Stoffmenge. Entsprechende Verzögerungen der Strangbildung lassen sich vielmehr dadurch ausgleichen, dass die Steuerung des Dosierorgans jenen Zeitpunkt berücksichtigen kann, an welchem der Strang den Messwertaufnehmer passiert. Eine Bereitstellung des Werkstoffs kann somit kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum oder diskontinuierlich, insbesondere auf Anforderung seitens des Bedieners, erfolgen, ohne die Genauigkeit der Abgabemenge wesentlich zu beeinträchtigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messwertaufnehmer hierzu in unmittelbarer Nachbarschaft der Düse selbst angeordnet und derart konfiguriert, dass der Messwert ein beginnendes Austreten des Strangs aus der Düse zeitnah widerspiegelt. Bei einer entsprechenden zeit- oder streckenabhängigen Konfiguration der Steuerung lässt sich in diesem Fall bereits der exakte zeitliche Beginn der Strangbildung zuverlässig registrieren und der Betätigung des Dosierorgans zugrunde legen, ohne konstruktive Komplexität oder den Bauraumbedarf nennenswert zu erhöhen.
  • Gemäß einer alternativen Gestaltungsvariante ist ein Messwertaufnehmer in einer spezifischen Entfernung von der Düse vorgesehen. In Kenntnis des baulich vorgegebenen Abstands zwischen Düse und Messwertaufnehmer oder durch die Kombination zweier in entsprechendem Abstand voneinander angeordneter Messwertaufnehmer gestattet dieser Ansatz eine unmittelbare Erfassung der Stranglänge, sodass beim Erreichen eines gewünschten Längenmaßes die Betätigung des Dosierorgans durch die Steuerung selbsttätig eingestellt werden kann. Etwaige Restabweichungen, welche bei der Annahme pauschaler Betätigungszeiten oder -wege nicht gänzlich ausgeschlossen werden mögen, können auf diesem Wege vermieden werden; zudem erschließen sich unter Umständen unkompliziertere Konfigurationsmöglichkeiten seitens des Steuergeräts.
  • In einer weiteren alternativen Gestaltungsvariante erfolgt das Auspressen des Strangs für eine vorgebbare Zeit mit einer höheren Geschwindigkeit und endet erst kurz vor dem Abtrennen des Strangs mit einer niedrigeren Geschwindigkeit. So kann eine verhältnismäßig kurze Taktzeit mit trotzdem exakter Dosierung erzielt werden. Durch das langsame Beenden des Auspressvorgangs, was etwa nach 90% der ausgepressten Werkstoffmenge anfängt, wird eine exakte Dosierung des Strangs ermöglicht.
  • Bei einer weiteren alternativen Gestaltungsvariante wird ein kontinuierlich ausgepresster Strang durch zwei gegenläufig wälzende Messer in festgelegten Abständen abgelängt.
  • Hinsichtlich des eingesetzten Dosierorgans eröffnet der erfindungsgemäße Ansatz dem Fachmann eine Vielzahl denkbarer Realisierungsmöglichkeiten, aus denen er unter anwendungsspezifischen Gesichtspunkten auszuwählen vermag. Zu denken ist etwa an das Wirkprinzip einer Verdrängerpumpe, bei welcher der Werkstoff mittels eines schlichten Hubkolbens gefördert wird. Eine entsprechende Dosieranlage birgt die Vorzüge eines durch den totraumfreien Hubbereich des Kolbens innerhalb des Vorratsbehälters klar definierten Verdrängungsvolumens, einer weitgehend druckstabilen Kennlinie sowie einer hohen Wartungsfreundlichkeit.
  • Steht bei der Auslegung der Dosieranlage dagegen das Ziel einer maximalen Dosiergenauigkeit oder Abdichtung, einer kontinuierlichen Förderung, eines gekrümmten oder besonders langen Förderwegs, einer kompakten Bauform oder einer Kombination des Dosierungsvorgangs mit weiteren Vorverarbeitungsschritten im Vordergrund des Interesses, so empfiehlt sich die Option einer Förderschnecke, wie sie als Hauptkomponente gattungsgemäßer Schneckenförderer bekannt ist.
  • Als vorteilhaft erweist sich in jedwedem Fall die Ergänzung des Vorratsbehälters um ein geeignetes Temperiergerät, das den Werkstoff bereits vor seiner Formgebung auf ein ideales Temperaturniveau erwärmt oder abkühlt. Die Einhaltung der gewählten Solltemperatur rechtfertigt bei diesem Ansatz bezüglich des bereitzustellenden Werkstoffs die Annahme einer bestimmten Viskosität und Dichte. Die somit erzielte konstante Beschaffenheit des Förderguts wiederum gewährleistet – bei entsprechender Auslegung von Vorratsbehälter, Dosierorgan und Düse – eine innerhalb der Fertigungstoleranz akkurate Quantifizierung des extrudierten Strangs.
  • Eine besonders vorteilhafte Auslegung der Dosieranlage ergibt sich, wenn die Düse aus einem speziellen Werkstoff besteht oder mit einer Beschichtung versehen ist, die den Kontakt mit dem auszupressenden Werkstoff weitgehend vermeidet. Zudem kann sich durch eine besondere geometrische Gestaltung der Düse ein besonders gleichmäßiger Strang erzielt werden, was wiederum für die exakte Dosierung von Vorteil ist.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
  • 1 die Querschnittsdarstellung eines mit Natrium zu füllenden Tellerhubventils in einer ersten Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2a eine entsprechende Darstellung des Tellerhubventils mitsamt einer erfindungsgemäßen Dosieranlage in einer zweiten Phase des Verfahrens,
  • 2b eine entsprechende Darstellung einer erfindungsgemäßen Dosieranlage gemäß einer alternativen Ausführungsform in der zweiten Phase,
  • 3 eine entsprechende Darstellung des Tellerhubventils mitsamt eines natriumgefüllten Zwischenbehälters in einer dritten Phase des Verfahrens,
  • 4 eine entsprechende Darstellung des Tellerhubventils und des natriumgefüllten Zwischenbehälters in einer vierten Phase des Verfahrens und
  • 5 eine entsprechende Darstellung des natriumgefüllten Tellerhubventils.
  • Die 1 bis 5 illustrieren fünf aufeinander folgende Herstellungsphasen eines Tellerhubventils zur Verwendung bei einem Hubkolbenmotor. Als Grundwerkstoff des Tellerhubventils dient dabei ein Spezialstahl oder eine Titanlegierung hoher Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit. Wie bereits die Querschnittsdarstellung der 1 erkennen lässt, weist ein Ventilschaft 11 des Tellerhubventils dabei einen – im Wesentlichen zylindrischen, koaxial zum Ventilschaft 11 selbst verlaufenden – Hohlraum auf, der zur Erhöhung der thermischen Belastbarkeit des Tellerhubventils mit einem auf Natrium basierenden metallischen Werkstoff hoher Duktilität und Wärmeleitfähigkeit gefüllt werden soll. Dabei ist natürlich vorstellbar, dass der Hohlraum nicht nur im Ventilschaft 11 zylindrisch geformt angeordnet ist, sondern sich auch in den Ventilkopf hinein erstreckt.
  • Wegen der vergleichsweise starken Reaktivität des vorgesehenen Werkstoffs insbesondere in Verbindung mit Luftsauerstoff wird der Ventilschaft 11 zur Reduzierung seines Sauerstoffinhalts zunächst mit einem Schutzgas 12 geflutet, wobei der Begriff „Schutzgas“ durchaus nicht die Verwendung eines aus mehreren Bestandteilen bestehenden Gasgemischs ausschließen soll. In der Funktion des Schutzgases 12 kommt vorliegend ein der Chemikaliengruppe der Inertgase unterfallender Stoff zum Einsatz. Entsprechende gasförmige Elemente und Molekülverbindungen zeichnen sich durch ihre Reaktionsträgheit aus, beteiligen sich also lediglich an einer geringen Auswahl chemischer Reaktionen. In Betracht kommen neben Stickstoff etwa die Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon.
  • 2a zeigt nunmehr eine zweite Phase des Herstellungsverfahrens, welche sich im Hinblick auf die präzise Dosierung des Werkstoffs 2 als wesentlich für den Verfahrenserfolg erweist. In dieser Phase verbleibt der Ventilschaft 11 zunächst in seinem mit dem Schutzgas 12 gefüllten Zustand, während nunmehr erstmalig eine erfindungsgemäße Dosieranlage 1 zur Anwendung gelangt. Ein von der Dosieranlage 1 umfasster hohlzylindrischer Vorratsbehälter 3 liefert den hierzu notwendigen Werkstoff 2 in Form von Natrium, welches durch ein den Vorratsbehälter 3 umschließendes und mit diesem über seine umlaufende Außenwand thermisch verbundenes Temperiergerät 9 auf seiner vorgegebenen Solltemperatur gehalten wird.
  • Das Temperiergerät 9 ist zu diesem Zweck auf einen konstanten Bereich von 15 °C–28C geeicht, insbesondere auf ein Niveau von 20°C, bei welchem der alkalimetallische Werkstoff 2 innerhalb des Vorratsbehälters 3 eine für das chemische Element Natrium (Na) spezifische Dichte von 0,968 g/cm3 und eine weiche bis zähflüssige Konsistenz aufweist. Die somit gewahrte Plastizität des Werkstoffs 2 erlaubt es einem den Vorratsbehälter 3 einseitig begrenzenden Dosierorgan in Gestalt eines Hubkolbens 4, den Werkstoff 2 durch eine am tiefsten Punkt des Vorratsbehälters 3 vorgesehene Düse 6 in die Form eines Strangs 7 zu pressen. Als Düse 6 ist in diesem Zusammenhang jedwede röhrenförmige Verengung des Vorratsbehälters 3 zu verstehen, welche geometrisch geeignet erscheint, dem Werkstoff 2 eine dem Ventilschaft 11 angepasste längliche Form zu verleihen.
  • In unmittelbarer Umgebung der Düse 6, gleichwohl eindeutig außerhalb des Vorratsbehälters 3, passiert der Strang 7 in diesem Prozessschritt einen kontinuierlich arbeitenden Messwertaufnehmer 8, dessen Messresultate über eine in 2a nicht dargestellte Steuerung auf die Funktion des Hubkolbens 4 zurückwirken. Zu diesem Zweck ist der Messwertaufnehmer 8 derart konfiguriert, dass der von ihm gelieferte Messwert das Austreten des Strangs 7 aus der Düse 6 signalisiert und so wiederum der besagten Steuerung den Eintritt dieses Ereignisses zur Kenntnis bringt.
  • Die Steuerung ist ihrerseits so programmiert, dass sie – beginnend mit dem beschriebenen Startzeitpunkt – den Hubkolben 4 über ein definiertes Zeitintervall stetig in Richtung der Düse 6 absenkt und so den Strang 7 exakt auf eine gewünschte Länge bemisst. Die auf diese Weise gesteuerte Länge des Strangs 7, sein durch den Querschnitt der Düse 6 bedingter Durchmesser sowie die durch das Temperiergerät 9 eingehaltene Solltemperatur lassen somit den Schluss auf ein spezifisches Volumen des durch die Dosieranlage 1 abgegebenen Werkstoffs 2 zu.
  • Im resultierenden, in 2a wiedergegebenen Zustand lässt sich der bedarfsgerecht bemessene Strang 7 auf herkömmlichem Wege mittels eines Schneidemessers 10 unterhalb der Düse 6 vom verbleibenden Werkstoff 2 innerhalb des Vorratsbehälters 3 abtrennen. Geeignete konstruktive Optionen, welche beispielsweise ein schwenkbares Sägeblatt oder eine linear bewegliche Klinge einschließen, erschließen sich dem auf verfahrenstechnisch vorgebildeten Fachmann ohne weiteres.
  • Während eine nicht gezeigte Ausführungsform der Erfindung unter Inkaufnahme der Gefahr eines Anhaftens des Strangs 7 am Ventilschaft 11 einen direkteren Ansatz verfolgen mag, bedient sich das in Rede stehende Herstellungsverfahren dabei zunächst eines hohlzylindrischen, an seinem unteren Ende verschließbaren Zwischenbehälters 13 zum Auffangen des solchermaßen geformten und dosierten Werkstoffs 2, während das Tellerhubventil in der in 2a gezeigten Verfahrensphase noch abseits der Dosieranlage 1 verbleibt.
  • 2b zeigt eine alternative Gestaltungsvariante der Dosieranlage 1, die sich von jener der 2a vor allem in der Ausführung des Dosierorgans unterscheidet. Insofern lässt 2b anstelle des Hubkolbens 4, welcher der Dosieranlage 1 der 2a das grundlegende Wirkprinzip einer Verdrängerpumpe verleiht, eine koaxial innerhalb des Vorratsbehälters 3 verlaufende Förderschnecke 5 erkennen, deren Außendurchmesser sich weitgehend dem Innendurchmesser des Vorratsbehälters 3 anpasst.
  • Die anhand von 2b veranschaulichte, auf der Förderschnecke 5 basierende Ausführungsform des Dosierorgans der Dosieranlage 1 verhilft dieser nunmehr gleichsam zur Funktionsweise einer archimedischen Schraube, wie sie insbesondere bei Schneckenförderern für Schüttgut zum Einsatz kommt. Durch die auf den Werkstoff 2 wirkende Schwerkraft und dessen Reibung an den Innenwänden des als Schneckentrog fungierenden Vorratsbehälters 3 wird in diesem Szenario ein kontinuierlicher Ausstoß des Strangs 7 ohne das Zutun eines Linearantriebs herbeigeführt.
  • Ungeachtet der im Vergleich der 2a und 2b illustrierten konstruktiven Optionen wird somit die in 3 gezeigte dritte Phase des Herstellungsverfahrens erreicht, in welcher der Zwischenbehälter 13 entlang des Großteils seiner axialen Ausdehnung mit dem Strang 7 des Werkstoffs 2 gefüllt ist. In diesem Zustand werden Ventilschaft 11 und Zwischenbehälter 13 in die dargestellte Relativlage gebracht, in der die auf den Strang 7 wirkende Schwerkraft dessen angestrebte Orientierung in Längsrichtung des Tellerhubventils begünstigt. Diese Stellung erlaubt somit ein unkompliziertes Ausblasen des Strangs 7 aus dem Zwischenbehälter 13 in den darunter angeordneten, in Richtung des Zwischenbehälters 13 offenen Ventilschaft 11.
  • In der darauffolgenden vierten Verfahrensphase findet abermals das bereits in der ersten Phase der 1 verwendete Schutzgas 12 Verwendung, wie die Darstellung der 4 belegt. Zu diesem Zweck wird der Zwischenbehälter 13 an seinem unteren Ende geöffnet, was eine Verdrängung des im Zwischenbehälter 13 befindlichen Strangs 7 durch das in sein oberes Ende eingeblasene Schutzgas 12 ermöglicht. Der auf diese Weise ausgestoßene Strang 7 wird dabei im Ventilschaft 11 des Tellerhubventils aufgefangen, während das ihn umgebende Schutzgas 12 eine unerwünschte chemische Reaktion mit der Umgebungsluft weitgehend unterbindet, und lagert sich unter Einfluss der Schwerkraft in einem unteren, abbildungsgemäß dem Ventilteller zugewandten Endbereich des Ventilschafts 11 ab.
  • In seinem in 5 gezeigten Endzustand, welcher das Herstellungsverfahren abschließt, wird der Ventilschaft 11 mit einem Ventilverschluss 14 an seinem noch offenen oberen Ende abgedichtet. Hierzu wird der Ventilschaft 11 mit dem Ventilverschluss 14 in Flächenkontakt gebracht und in diesem Zustand relativ zueinander bewegt, bis es zur Erwärmung und Plastifizierung des beiderseitigen Materials kommt. Ein solches Verbindungsschweißverfahren ist dem Fertigungstechniker als Reibschweißen bekannt und als Prozess 42 gemäß EN ISO 4063 standardisiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/086316 A1 [0004]
    • JP 04-272413 [0005]
    • JP 03-018605 [0006]
    • JP 04-232318 [0007]
    • EP 2541001 A1 [0008]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN ISO 4063 [0043]

Claims (13)

  1. Dosieranlage (1) für einen duktilen Werkstoff (2), insbesondere Natrium, mit – einem Vorratsbehälter (3) zum Bevorraten des Werkstoffs (2), – einem mechanisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Dosierorgan (4, 5) zum Dosieren des Werkstoffs (2) und – einer fluidisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Düse (6) zum Formen des Werkstoffs (2) zu einem Strang (7), gekennzeichnet durch – einen in einem vorgegebenen Abstand von der Düse (6) angeordneten Messwertaufnehmer (8) zum Aufnehmen eines auf den Strang (7) bezogenen zeitlich veränderlichen Messwerts und – eine informatisch mit dem Messwertaufnehmer (8) und dem Dosierorgan (4, 5) verbundene Steuerung zum Steuern des Dosierorgans (4, 5) in Abhängigkeit von dem Messwert.
  2. Dosieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer (8) der Düse (6) benachbart und so konfiguriert ist, dass der Messwert sich zu einem Zeitpunkt verändert, an dem der Strang (7) aus der Düse (6) auszutreten beginnt, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie den Zeitpunkt erfasst.
  3. Dosieranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie das Dosierorgan (4, 5) über ein vorgegebenes, mit dem Zeitpunkt beginnendes Zeitintervall mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gleichmäßig betätigt.
  4. Dosieranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie das Dosierorgan (4, 5) für eine vorgebbare Zeit, mit einer höheren Geschwindigkeit betätigt und dann den Auspressvorgang mit einer niedrigen Geschwindigkeit beendet.
  5. Dosieranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie mindestens 90% des auszupressenden Werkstoffs (2) mit einer höheren Geschwindigkeit auspresst.
  6. Dosieranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie eine Ausgangsstellung des Dosierorgans (4, 5) in dem Zeitpunkt erfasst und das Dosierorgan (4, 5) über eine vorgegebene, von der Ausgangsstellung ausgehende Wegstrecke betätigt.
  7. Dosieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer (8) von der Düse (6) entfernt und so konfiguriert ist, dass der Messwert sich zu einem Zeitpunkt verändert, an dem der Strang (7) eine dem Abstand entsprechende Länge erreicht, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Dosierorgan (4, 5) bis zu dem Zeitpunkt betätigt.
  8. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierorgan (4, 5) einen Hubkolben (4) oder eine Förderschnecke (5) umfasst.
  9. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein thermisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenes Temperiergerät (9) zum Temperieren des Werkstoffs (2) vorgesehen ist, so dass der Werkstoff (2) auf eine konstante Temperatur zwischen 15°C und 28°C temperiert werden kann.
  10. Dosieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang (7) nach Einfüllen in den Zwischenbehälter (13) aus diesem übersteht und durch einen weiteren Trennvorgang bündig zum Ende des Zwischenbehälters ablängbar ist, oder dass zwei abwälzende gegenläufig betätigte Messer vorgesehen sind, die den kontinuierlich ausgepressten Strang (7) abtrennen.
  11. Dosieranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein informatisch mit der Steuerung verbundenes, der Düse (6) benachbartes Schneidemesser (10) zum Abschneiden des Strangs (7).
  12. Verfahren zum Dosieren eines duktilen Werkstoffs (2), insbesondere von Natrium in einem Hohlventil, umfassend – das Bevorraten des Werkstoffs (2) in einem Vorratsbehälter (3), – das Dosieren des Werkstoffs (2) mittels eines mechanisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Dosierorgans (4, 5) und – das Formen des Werkstoffs (2) zu einem Strang (7) mittels einer fluidisch mit dem Vorratsbehälter (3) verbundenen Düse (6), gekennzeichnet durch – das fortwährende Aufnehmen eines auf den Strang (7) bezogenen Messwerts mittels eines in einem vorgegebenen Abstand von der Düse (6) angeordneten Messwertaufnehmers (8) und – das Steuern des Dosierorgans (4, 5) in Abhängigkeit von dem Messwert mittels einer informatisch mit dem Messwertaufnehmer (8) und dem Dosierorgan (4, 5) verbundenen Steuerung.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch – das Fluten eines hohlen Ventilschafts (11) mit einem Schutzgas (12), – das Auffangen des Strangs (7) in einem Zwischenbehälter (13), – das Positionieren des Zwischenbehälters (13) über dem Ventilschaft (11), – das Ausblasen des Strangs (7) aus dem Zwischenbehälter (13) in den Ventilschaft (11) mittels des Schutzgases (12) und – das Verschließen, insbesondere Reibverschweißen, des Ventilschafts (11) mit einem Ventilverschluss (14).
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