DE19905229C2 - Vorrichtung zum Aufschäumen eines Stoffes, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Klebers - Google Patents
Vorrichtung zum Aufschäumen eines Stoffes, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen KlebersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschäumen
eines Stoffes, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere eines
flüssigen Klebers, mit wenigstens einer Aufschäumeinheit, und mit
wenigstens einer in die Aufschäumeinheit mündenden
Zuführungsleitung für den Stoff, wobei der Zuführungsleitung eine
Stoffördereinrichtung zugeordnet ist.
Flüssige Kleber werden beispielsweise zum Laminieren und
Kaschieren verschiedener Materialien, wie Pappe, Karton oder
anderen Materialien mit laminierfähigen Oberflächen verwendet.
Vor dem Laminieren bzw. Kaschieren wird der flüssige Kleber mit
einem Gas aufgeschäumt, wobei bei Klebern vorzugsweise als Gas
Luft eingesetzt wird. Die Verwendung von aufgeschäumten Klebern
bietet dabei erhebliche Vorteile gegenüber nicht aufgeschäumten
Klebern. So läßt sich bei aufgeschäumten Klebern durch die
Volumenvergrößerung die einzusetzende Klebermenge erheblich
reduzieren und die Reaktion der Materialien mit dem Kleber
verbessern.
In der DE 30 27 196 C2 und in der DE 28 44 661 A1 sind
Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung offenbart, die
jeweils wenigstens eine Aufschäumeinheit umfassen, in welche eine
Zuführungsleitung für den Stoff mündet. Durch die
Zuführungsleitung wird der noch nicht aufgeschäumte Stoff in die
Aufschäumeinheit zugeführt. Zum Zuführen des Stoffes dient die
Stoffördereinrichtung, die der Zuführungsleitung zugeordnet ist,
beispielsweise in diese eingesetzt ist. Bei den bekannten
Vorrichtungen werden als Stoffördereinrichtungen Pumpen mit
linearer Kennlinie verwendet, wie beispielsweise eine elektrisch
angetriebene Exzenterschneckenpumpe, eine Kolbenpumpe oder eine
Drehkolbenpumpe. Diese Stoffördereinrichtungen weisen den
Nachteil auf, daß sie störanfällig und wartungsintensiv sind.
Darüber hinaus erfordern sie und dazugehörige Regeleinrichtungen
erhebliche Kostenaufwendungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, bei der eine
kontinuierliche, störungsarme und kostengünstige Zuführung des
aufzuschäumenden Stoffes gewährleistet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im
Verlauf der Zuführungsleitung für den Stoff zumindest ein
Speicherbehälter für den Stoff angeordnet ist, daß der
Speicherbehälter eine Innendruckfestigkeit aufweist, und daß die
Stoffördereinrichtung eine druckluftgetriebene Pumpe mit
nichtlinearer Kennlinie ist, die in Zuführrichtung vor dem
Speicherbehälter in die Zuführungsleitung eingesetzt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die
Verwendung von Pumpen mit linearen Kennlinien verzichtet.
Vielmehr wird als Stoffördereinrichtung eine druckluftgetriebene
Pumpe mit nichtlinearer Kennlinie eingesetzt, die gegenüber den
beim Stand der Technik verwendeten Pumpen erheblich weniger
störanfällig ist. Darüber hinaus erfordern eine
druckluftgetriebene Pumpe und dazugehörige Steuereinrichtungen
geringere Kostenaufwendungen.
In dem im Verlauf der Zuführungsleitung angeordneten
Speicherbehälter wird zuzuführender Stoff gespeichert. Während
der Speicherung dieses Stoffes wird der Stoff bzw. ein im
Speicherbehälter verbleibendes Luftpolster komprimiert, wodurch
sich im Speicherbehälter ein gegenüber dem atmosphärischen Druck
erhöhter Innendruck aufbaut. Weil der Speicherbehälter
erfindungsgemäß eine Innendruckfestigkeit aufweist, hält der
Speicherbehälter der durch den erhöhten Innendruck auftretenden
mechanischen Belastung stand. Das Aufbauen des erhöhten
Innendruckes im Speicherbehälter entsteht durch die fortlaufende
Zuführung des Stoffes in den Speicherbehälter durch den
fortlaufenden Betrieb der druckluftgetriebenen Pumpe.
Im Speicherbehälter stellt sich nach einer bestimmten
Förderungsdauer und geförderten Stoffmenge ein definierter
Innendruck ein. Die druckluftgetriebene Pumpe ist konstruktiv so
beschaffen, daß sie nur bis zu einem definierbaren maximalen
Druck in der Zuführungsleitung und in dem Speicherbehälter Stoff
fördern kann. Überschreitet der Innendruck im Speicherbehälter
diesen maximalen Druck, so kann die druckluftgetriebene Pumpe den
Stoff bzw. das Luftpolster im Speicherbehälter nicht weiter
komprimieren. Sie stellt die Förderung selbständig ein. Der
maximale Druck ist abhängig von dem Arbeitsluftdruck der
druckluftgetriebenen Pumpe.
Das selbständige Einstellen des Betriebes der
druckluftgetriebenen Pumpe mit nichtlinearer Kennlinie ist
unproblematisch. Ein Ausschalten der druckluftgetriebenen Pumpe
durch Unterbrechen der Arbeitsluftzufuhr ist nicht erforderlich,
da die Pumpe auch unter Luftdruck selbständig stehen bleibt. In
gleicher Weise läuft die Pumpe selbständig wieder an, wenn der
Innendruck im Speicherbehälter unter den maximalen Druck sinkt
und die Arbeitsluftversorgung nicht unterbrochen ist. Der
Innendruck im Speicherbehälter sinkt insbesondere dann, wenn aus
dem Speicherbehälter Stoff in die Aufschäumeinheit abgeführt
wird. Der abgeführte Stoff wird durch ein selbständiges Anlaufen
der druckluftgetriebenen Pumpe durch neu zugeführten Stoff
vollständig ersetzt, so daß sich der maximale Innendruck im
Speicherbehälter wieder einstellt. Ein erheblicher Vorteil der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese problemlose und
automatisierte Zuführung des aufzuschäumenden Stoffes.
Die druckluftgetriebene Pumpe ist in
die Zuführungsleitung in Zuführrichtung vor dem Speicherbehälter
eingesetzt. Der Stoff wird durch die druckluftgetriebene Pumpe
hindurchgeführt, weil diese somit ein Teil der Zuführungsleitung
ist. Ein Vorteil der druckluftgetriebenen Pumpe ist das
Vorhandensein von Rückschlagventilen sowohl auf der Saugseite als
auch auf der Druckseite ihrer Pumpenkammern. Dadurch kann auf
Absperreinrichtungen als Rückflußverhinderer in der
Zuführungsleitung für den Stoff verzichtet werden. Der geförderte
Stoff kann von der Druckseite der Pumpe nicht zur Saugseite
zurückfließen. Die druckluftgetriebene Pumpe ist beispielsweise
eine druckluftgetriebene Membranpumpe.
Der Speicherbehälter im Verlauf der Zuführungsleitung kann
beispielsweise eine Innendruckfestigkeit von 6 bar aufweisen.
Diese Innendruckfestigkeit ermöglicht es vorteilhaft, den im
Speicherbehälter gespeicherten Stoff unter einen entsprechenden
Druck zu setzen. Dieser Druck ist relativ hoch, wodurch
vorteilhaft gewährleistet ist, daß aus dem Speicherbehälter Stoff
allein aufgrund seines Druckes in die Aufschäumeinheit abgeführt
werden kann. Eine weitere Fördereinrichtung zum Entnehmen von
Stoff aus dem Speicherbehälter und dessen Einführen in die
Aufschäumeinheit ist vorteilhaft nicht erforderlich. Zum
Überwachen der Druckverhältnisse im Speicherbehälter ist diesem
ein Innendrucksensor zugeordnet.
Damit die Menge des in die Aufschäumeinheit eingeführten
Stoffes überwacht werden kann, ist nach einer Weiterbildung der
Erfindung im Verlauf der Zuführungsleitung zwischen dem
Speicherbehälter und der Aufschäumeinheit ein Durchflußmesser
angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausbildung ist im Verlauf der
Zuführungsleitung zwischen dem Speicherbehälter und der
Aufschäumeinheit zudem ein Ventil angeordnet, mit welchem die
Zuführung des Stoffes aus dem Speicherbehälter in die
Aufschäumeinheit unterbrechbar ist. Zudem ist der
Öffnungsquerschnitt des Ventils veränderbar, um die
Durchflußmenge einzustellen. Die Ansteuerung des Ventils erfolgt
parallel zum Betrieb der Aufschäumeinheit. Das Ventil kann
beispielsweise als Magnetventil ausgebildet sein, das von einer
Steuereinrichtung fernschaltbar ist. Mit dieser Steuereinrichtung
können zudem der Innendrucksensor des Speicherbehälters sowie der
Durchflußmesser verschaltet sein.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, daß an einer aus der Aufschäumeinheit austretenden
Abführungsleitung für aufgeschäumten Stoff ein zweiter
Speicherbehälter für den aufgeschäumten Stoff angeordnet ist, der
eine Innendruckfestigkeit aufweist. Es ist somit auch ein
Speicherbehälter für den Stoff nach dessen Aufschäumen in der
Aufschäumeinheit vorgesehen. In diesem zweiten Speicherbehälter
ist der aufgeschäumte Stoff speicherbar, bis er beispielsweise
für ein Laminieren oder Kaschieren eingesetzt wird. Der zweite
Speicherbehälter weist zum Beispiel eine Innendruckfestigkeit von
6 bar auf, so daß der aufgeschäumte Stoff im zweiten
Speicherbehälter bzw. ein im zweiten Speicherbehälter
befindliches Luftpolster komprimiert wird.
Der aufgeschäumte Stoff wird in dem zweiten Speicherbehälter
beispielsweise komprimiert, bis sich ein Innendruck von 2,8 bis
3,2 bar einstellt. Der Innendruck im zweiten Speicherbehälter ist
somit geringer als der Innendruck im ersten Speicherbehälter,
wodurch vom ersten Speicherbehälter über die Aufschäumeinheit bis
zum zweiten Speicherbehälter ein Druckgefälle aufgebaut ist.
Dieses Druckgefälle bewirkt mit besonderem Vorteil, daß der Stoff
über diese Strecke ohne eine zusätzliche Stoffördereinrichtung
gefördert werden kann. Wird aus dem zweiten Speicherbehälter
aufgeschäumter Stoff entnommen, so sinkt der Innendruck in diesem
Speicherbehälter. Dieses Absinken bewirkt, daß aus der Auf
schäumeinheit aufgeschäumter Stoff austritt und in den zweiten
Speicherbehälter eingeleitet wird, bis der ursprüngliche
Innendruck im zweiten Speicherbehälter wieder hergestellt ist.
Das Abführen von aufgeschäumtem Stoff aus der Aufschäumeinheit
führt dazu, daß nicht aufgeschäumter Stoff aus dem ersten
Speicherbehälter abgeführt und in die Aufschäumeinheit
eingebracht wird. Der aus dem ersten Speicherbehälter abgeführte
Stoff wird durch ein selbständiges Anlaufen der
druckluftgetriebenen Pumpe zum Nachführen von Stoff in den ersten
Speicherbehälter bis zum Einstellen des maximalen Innendrucks im
ersten Speicherbehälter ausgeglichen. Insgesamt ergibt sich somit
eine automatisiert arbeitende Vorrichtung. Diese Vorrichtung
stellt in ihrem zweiten Speicherbehälter einen aufgeschäumten
Stoff, beispielsweise einen aufgeschäumten Kleber, zur
Weiterverarbeitung zur Verfügung. Als Ausgangsmaterial für die
Aufschäumung kann auch ein zähflüssiger Stoff, der eine
Viskosität aufweist, dienen.
Auch dem zweiten Speicherbehälter ist vorzugsweise ein
Innendrucksensor zugeordnet, um die Druckverhältnisse überwachen
zu können.
Zur weiteren Ausbildung der Erfindung ist schließlich
vorgesehen, daß sie ein Gehäuse aufweist, in dem die
Aufschäumeinheit, der erste Speicherbehälter und der zweite
Speicherbehälter aufgenommen sind. In diesem Gehäuse sind die
Bauteile der Vorrichtung vorteilhaft kompakt anordbar. Die
Vorrichtung kann beispielsweise mobil ausgebildet sein. Dabei
können aus dem Gehäuse freie Enden der Zuführungsleitung und der
Abführungsleitung vorstehen, um diese an vor Ort vorhandene
Leitungen anschließen zu können. In dem Gehäuse der Vorrichtung
können weitere Bauelemente, wie mit den Innendrucksensoren
verbundene Anzeigeelemente, eine Steuereinrichtung sowie
Schaltelemente angeordnet sein. In einer besonderen Ausbildung
ist in dem Gehäuse zusätzlich die druckluftgetriebene Pumpe
aufgenommen. Bei dieser Ausbildung gehört die druckluftgetriebene
Pumpe zum Lieferumfang der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die druckluftgetriebene Pumpe kann aber auch bei einem
Anwender der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden sein. In
diesem Fall wird die druckluftgetriebene Pumpe mit dem freien
Ende der Zuführungsleitung für den Stoff derart verbunden, daß
die Pumpe den Stoff in die Zuführungsleitung und damit in den
ersten Speicherbehälter einführen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere
Einzelheiten ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt ein Fließbild einer Vorrichtung zum
Aufschäumen eines Stoffes mit Hilfe von Gas.
Die Vorrichtung weist eine Aufschäumeinheit 1 auf, die als
dynamischer Mixkopf ausgebildet ist. In die Aufschäumeinheit 1
wird über ein Leitungssystem 2 Druckluft injiziert. Die
Aufschäumeinheit 1 ist darüber hinaus mit zwei Leitungen
verbunden. Diese Leitungen sind die Zuführungsleitung 3 für einen
aufzuschäumenden Stoff und die mit einer gestrichelten Linie
dargestellte Abführungsleitung 4 für den in der Aufschäumeinheit
1 aufgeschäumten Stoff.
Im Verlauf der Zuführungsleitung 3 ist ein erster
Speicherbehälter 5 angeordnet. Der Speicherbehälter 5 weist eine
Innendruckfestigkeit auf, ein nicht weiter dargestellter
Innendrucksensor ist mit einem Manometer 6 verknüpft. Der
Speicherbehälter 5 ist darüber hinaus mit einem Überdruckventil 7
ausgerüstet. In der Zuführungsleitung 3 ist weiterhin eine
druckluftgetriebene Pumpe 8 angeordnet.
Zwischen dem Speicherbehälter 5 und der Aufschäumeinheit 1
sind in der Zuführungsleitung 3 zudem ein Durchflußmesser 9 und
ein Ventil 10 angeordnet.
Die druckluftgetriebene Pumpe 8 kann statt der Anordnung im
Verlauf der Zuführungsleitung 3 auch der Zuführungsleitung 3
vorgeschaltet sein, wie mit gestrichelten Linien angedeutet.
Diese externe druckluftgetriebene Pumpe 8 wird über eine
beispielsweise bei einem Anwender der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorhandene Leitung 11 und über ein Ventil 12 an die
Zuführungsleitung 3 angeschlossen.
In der Abführungsleitung 4 für den in der Aufschäumeinheit 1
aufgeschäumten Stoff ist gleichfalls ein Speicherbehälter 13
angeordnet. Auch dem zweiten Speicherbehälter 13 ist ein
Innendrucksensor 14 zugeordnet, der mit einer nicht dargestellten
Reglereinheit verknüpft ist. Darüber hinaus weist auch der zweite
Speicherbehälter 13 ein Überdruckventil 7 auf. Am freien Ende der
Abführungsleitung 4 ist ein Ventil 15 angeordnet, an das eine
Leitung zum Abführen des aufgeschäumten Stoffes angeschlossen
werden kann.
Über die Zuführungsleitung 3 wird nicht aufgeschäumter
Stoff, beispielsweise flüssiger Kleber, in die Aufschäumeinheit 1
zugeführt. Der Stoff wird während dieses Zuführens von der
druckluftgetriebenen Pumpe 8 bewegt und in dem ersten
Speicherbehälter 5 gespeichert. Wenn sich in dem Speicherbehälter
5 ein bestimmter maximaler Innendruck einstellt, endet die
Förderung des Stoffes, weil die druckluftgetriebene Pumpe 8 den
im Speicherbehälter 5 befindlichen Stoff bzw. ein Luftpolster im
Speicherbehälter 5 nicht weiter zu komprimieren vermag. Die
druckluftgetriebene Pumpe 8 bleibt selbständig stehen. Sie läuft
erst dann wieder selbständig an, wenn der Innendruck im
Speicherbehälter 5 sinkt. Dann wird von der druckluftgetriebenen
Pumpe 8 weiterer Stoff in den Speicherbehälter 5 eingeführt.
Der Druck im Speicherbehälter 5 sinkt, wenn aus diesem nach
Öffnen des Ventils 10 Stoff in die Aufschäumeinheit 1 abgeführt
wird. Dort wird der Stoff unter Zudosieren von Gas aufgeschäumt
und anschließend über die Abführungsleitung 4 in den zweiten
Speicherbehälter 13 geleitet. Aus dem zweiten Speicherbehälter 13
ist der aufgeschäumte Stoff dann zu seiner Anwendung entnehmbar.
Mit dem Regler wird ein definierter Innendruck im zweiten
Speicherbehälter 13 überwacht. Sinkt der Innendruck unter einen
definierten Wert, so läuft die Aufschäumeinheit 1 an und fördert
aufgeschäumten Stoff über die Abführungsleitung 4 in den zweiten
Speicherbehälter 13. Gleichzeitig wird in die Aufschäumeinheit 1
über das Leitungssystem 2 Druckluft injiziert. Durch die
Zuführung des aufgeschäumten Stoffes wird zum Beispiel ein
Luftpolster in diesem Speicherbehälter 13 komprimiert und der
Innendruck erhöht sich. Über das Ventil 10 wird aus dem ersten
Speicherbehälter 5 über die Zuführungsleitung 3 nicht
aufgeschäumter Stoff, beispielsweise flüssiger Kleber, in die
Aufschäumeinheit 1 zugeführt. In weiterer Folge ersetzt die
druckluftgetriebene Pumpe 8 Stoff im Speicherbehälter 5, bis sich
in diesem wieder der maximale Innendruck eingestellt hat, der zum
Einstellen der Förderung durch die druckluftgetriebene Pumpe 8
führt.
Insgesamt ist eine kompakte selbsttätig arbeitende
Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesonderen flüssigen Stoffen
geschaffen. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine
problemlose Zuführung des aufzuschäumenden Stoffes in die
Aufschäumeinheit aus. Zudem ist die Vorrichtung
wartungsfreundlich und leicht bedienbar.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Aufschäumen eines Stoffes, vorzugsweise
einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Klebers, mit
wenigstens einer Aufschäumeinheit, und mit wenigstens einer in
die Aufschäumeinheit mündenden Zuführungsleitung für den
Stoff, wobei der Zuführungsleitung eine Stoffördereinrichtung
zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Verlauf der Zuführungsleitung (3) für den Stoff
zumindest ein Speicherbehälter (5) für den Stoff angeordnet
ist, daß der Speicherbehälter (5) eine Innendruckfestigkeit
aufweist, und daß die Stoffördereinrichtung eine
druckluftgetriebene Pumpe (8) mit nichtlinearer Kennlinie ist,
die in Zuführrichtung vor dem Speicherbehälter (5) in die
Zuführungsleitung (3) eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Speicherbehälter (5) eine Innendruckfestigkeit von 6 bar
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Speicherbehälter (5) ein Innendrucksensor
zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Zuführungsleitung (3)
zwischen dem Speicherbehälter (5) und der Aufschäumeinheit (1)
ein Durchflußmesser (9) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Zuführungsleitung (3)
zwischen dem Speicherbehälter (5) und der Aufschäumeinheit (1)
ein Ventil (10) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer aus der Aufschäumeinheit (1)
austretenden Abführungsleitung (4) für aufgeschäumten Stoff ein
zweiter Speicherbehälter (13) für den aufgeschäumten Stoff
angeordnet ist, der eine Innendruckfestigkeit aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innendruckfestigkeit des zweiten Speicherbehälters (13) 6 bar
beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem zweiten Speicherbehälter (13) ein
Innendrucksensor zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse aufweist, in dem die
Aufschäumeinheit (1), der erste Speicherbehälter (5) und der
zweite Speicherbehälter (13) aufgenommen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Gehäuse zusätzlich die druckluftgetriebene Pumpe (8)
aufgenommen ist.
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