DE19905229C2 - Vorrichtung zum Aufschäumen eines Stoffes, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Klebers - Google Patents

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.