DE2705223A1

DE2705223A1 - Vorrichtung zum abmessen, vermischen und abgeben von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2705223A1
Application number: DE19772705223
Authority: DE
Inventors: James R James
Original assignee: Accuratio Systems Inc
Current assignee: Accuratio Systems Inc
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1977-08-18
Also published as: JPS5297470A; US4150769A; CA1040161A

Description

BLUMBACH · WESEH BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 27 05 22

Patenl^onsull Radectestrflße 43 8000 Manchen 60 Telefon (089) 883603/88 3604 Tf !ex 05-212 315 Telegramme Patentconsul' Patenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561993 TeIe:: 04-186237 Telegramme Paientronsu!:

Accuratio Systems Inc.,
Livonia (Mich.) 48150, USA

Vorrichtung zum Abmessen, Vermischen und Abgeben von Flüssig-

keiten

Diese Erfindung betrifft in allgemeiner Hinsicht eine Vorrichtung, mit der eine Anzahl von Flüssigkeiten abgemessen, vermischt und abgegeben wird; bei den Flüssigkeiten handelt es sich gewöhnlich um solche Flüssigkeiten, die miteinander reagieren. Insbesondere betrifft die Erfindung denjenigen Teil der Vorrichtung, mit welchem die Flüssigkeiten abgemessen werden.

München: R. Kramet Dipl.-Ing. . W Weser DoI -PM/s. Dr rer nat -P H:hJi Dipl -'ng · H. P Brei, η Pipl.-Chem. D'. p*v! .na: Wiesbaden. P. G. Biumbacti Dipl.-Ing. · P Bprgen Cip^! Ing Dr ju'. · G Zwr.ier Dip!, !ng. D'pl. W Ing.

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27ns

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird jede Flüssigkeit unter dem Druck einer üblichen Getriebepumpe gehalten, und das Abmessen erfolgt dadurch, daß ein Meßventil für eine vorgegebene Zeitspanne geöffnet wird, welche an den Druck der Flüssigkeit und deren Viskosität angepaßt ist, um einem Mischkopf ein exakt vorgegebenes Volumen der Flüssigkeit zuzuführen. Die Flüssigkeiten werden in dem Kopf vermischt. In den meisten Fällen ist es erforderlich, die Genauigkeit des Volumens der abgemessenen Flüssigkeiten innerhalb einer Größenordnung von 196 genau zu regeln.

Bei Getriebepumpen hängt das geförderte Volumen sehr empfindlich von der Viskosität der geförderten Flüssigkeit ab. Die Viskosität einer Flüssigkeit hängt nicht nur von deren eigenen Eigenschaften, sondern auch von solchen Faktoren wie der Temperatur ab. Um die erforderliche Genauigkeit beim Abmessen in der Größenordnung von Λ% zu erreichen, muß die Temperatur der Flüssigkeit in einer üblichen Vorrichtung genau kontrolliert werden. Auch mit solchen Kontrollen ist es jedoch schwierig, eine Getriebepumpe und die damit verbundenen Einrichtungen so genau einzustellen, daß das abgegebene Volumen der geforderten Genauigkeit entspricht. Ein Faktor, der zu diesen Schwierigkeiten beiträgt,besteht darin, daß die Pumpe selbst zur Erwärmung der Flüssigkeit beiträgt, wodurch sich deren Viskosität ändert und damit auch die Wirksamkeit der Pumpe. Ein weiterer Nachteil der Verwendung einer Getriebepumpe bei einer solchen

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Vorrichtung besteht darin, daß eine vorgegebene Pumpe lediglich Flüssigkeiten mit einem beschränkten Bereich von Viskositäten fördern kann. Um z.B. Flüssigkeiten mit Viskositäten von 0,5 cP bis 40 000 cP zu fördern, sind wenigstens fünf verschiedene Pumpen erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine relativ einfache, preiswerte Meßstation aufweist, welche dahingehend verbessert ist, daß Flüssigkeiten mit der geforderten Genauigkeit abgemessen v/erden können, selbst wenn die Flüssigkeitenviskositäten von 0,5 bis 40 000 cP aufweisen.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen auch 5 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 9, mit welchen eine Aib führungsform dieser Erfindung dargestellt ist; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in einer allgemeinen schematischen Schnittdarstellung die Seitenansicht einer Au3führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 in einer Schnittdarstellung die Seitenansicht der Abmeßvorrichtung;

Fig. 3 in einer Schnittdarote llung einen Endabschnitt der Vorrichtung nach Fig. 2;

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Fig. 4 bis 7 schematische Darstellungen zur Erläuterung der nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte bei einem Betriebszyklus der Vorrichtung;

Fig. 8 in einer schematischen Darsteluung eine modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 9 in einer schematischen Darstellung eine andere modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gehört eine Grundplatte 12 und ein Rahmen 14» an dem weitere Teile der Ausrüstung angebracht sind, wie etwa ein Steuerpult 16, ein Anschluß an eine hydraulische Leitung 18, ein Mischkopf 20 und Behälter 22 für unter Druck gehaltene, inerte fluide Medien, deren Aufgabe nachfolgend angegeben wird. An der Grundplatte 12 ist weiterhin die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 24 angebracht.

Zu der Vorrichtung 24 gehört für jede Flüssigkeit, die abgem essen und vermischt werden soll, ein hydraulischer Zylinder 26, der an dem Rahmen 14 befestigt ist, und ein Kolben 28 innerhalb des Zylinders 26. Die Flüssigkeit wird in den Zylinder 26 eingeführt und daraus durch eine hydraulische Leitung 30 abgegeben. Zu dem Kolben 28 gehört eine Kolbenstange 34, die

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in den Rahmen 14 hineinragt und dort mit einem Träger 36 verbunden ist, von dem Ansätze 36 mit Öffnungen 40 wegstehen; in diese Öffnungen 40 greift verschieblich eine Stange 42 ein, die an dem Rahmen 14 parallel zu der Kolbenstange 34 befestigt ist. Weiterhin ist an dem Träger 36 eine hin- und hergehende Spindelmutter 44 angebracht, welche in eine Spindel 46 eingreift, die parallel zu der Kolbenstange 34 angeordnet und drehbar am Rahmen 14 gelagert ist, wie das mit 48 und 50 dargestellt ist.

Eine der Spindeln 46 wird von einem Motor 52 an dem Rahmen über eine Kupplung 54, eine Transmission 56, ein Zahnrad 58 an der Ausgangswelle 60 der Transmission und eine Kette 62 angetrieben; die Kette 62 ist rund um das Zahnrad 58 und ein Zahnrad 64 auf einer Welle 66 geführt; die Welle 66 stellt eine Verlängerung der Spindel 46 dar und reicht über das Äußere des Rahnens 14 hinaus. Bei der dargestellten Vorrichtung wird eine zweite Spindel 46 von einem Zahnrad 68 angetrieben; das Zahnrad 68 ist auf der Welle 66 außerhalb des Zahnrads 64 angeordnet und greift in ein Zwischenzahnrad 70 ein; das Zwischenzahnrad 70 ist am Rahmen 14 befestigt und greift wiederum in ein Zahnrad 72 ein, das an einer Welle 64 befestigt ist, welche die Verlängerung der zweiten Spindel darstellt. Die Zahnräder 68, 70 und 72 sind mit üblichen, schnell auswechselbaren Befestigungen an ihren entsprechenden Wellen angebracht. Die Welle 76 für das Zwischenzahnrad 70 kann innerhalb vertikaler Schlitze 78 in ihrer Befffitigung 80 (vgl. Fig. 3) vertikal verstellt werden, um eine Anpassung zu er-

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•/'3.

möglichen, wenn die Zahnräder 68 und 72 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Eine Reihe von drei Begrenzungsschaltern 82, 84 und 86 sind am Rahmen 14 längs der Bewegungsrichtung von einem der Träger 36 angebracht. Die Begrenzungsschalter weisen entsprechende Knebel 88, 90 und 92 auf, die in der Weise angeordnet sind, daß sie an der Vorderseite 94 und/oder der Rückseite 96 des Trägers 36 anstoßen.

Mit den Fig. 4 bis 7 ist ein typisches grundlegendes Schema für eine hydraulische Anlage dargestellt, wie sie fürjede Meßvorrichtung 24 benutzt wird. Zu jeder Anlage gehört eine Quelle für die Flüssigkeit, die abgemessen, vermischt und abgegeben werden soll, wie etwa ein Tank 98. Eine hydraulische Leitung 100 verbindet den Tank 98 mit dem Abgabekopf 20. In der Leitung 100 sind fortschreitend von dem Tank zu dem Meßkopf eine Pumpe 102, eine Druckanzeige 104, ein solenoid betriebenes Ventil 106 und eine weitere Druckanzeige 108 angeordnet. Eine hydraulische Leitung 30 in Verbindung mit dem Zylinder ist ebenfalls zwischen dem Ventil 106 und dem Meßkopf 20 an die Leitung 100 angeschlossen. Eine weitere hydraulische Leitung 110 führt von dem Kopf 20 zu dem Tank 98 zurück; diese Leitung 110 enthält ein Nadelventil 112 zum Druckausgleich. Eine als Nebenweg ausgebildete hydraulische Leitung 114 zweigt von der Leitung 110 ab und ist zwischen der Pumpe 102 und dem Ventil 106 an die Leitung 100 angeschlossen. Die Nebenleitung 114 enthält ein Druckausgleichsventil 116. Wie üblich, weist der

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Kopf 20 ein Ventil 118 für jede der zu vermischenden und abzugebenden Flüssigkeiten auf. Jedes Ventil 118 kann selektiv in Betrieb gesetzt werden, um die Leitung 100 mit der Leitung 110 zu verbinden oder um die Leitung 100 mit einem Durchgang 120 zu verbinden, der zu der Abgabeöffnung 122 führt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, gehört zu einem üblichen Kopf 20 auch eine mechanische Mischeinrichtung stromabwärts von der Austrittsöffnung 122.

Für den Gebrauch wird angenommen, daß die Vorrichtung sich in ihrer ursprünglichen Ruhestellung gefindet, wie das mit Fig. dargestellt ist. Bei jeder Vorrichtung 24 ist die Pumpe 102 in Betrieb, das Ventil 116 geschlossen, das Ventil 106 geöffnet, und das Ventil 118 verbindet die Leitung 100 mit der Leitung 110, so daß die Flüssigkeit in dem Tank 98 kontinuierlich im Kreislauf geführt wird, nämlich durch die Leitung 100 zu dem Kopf 20 und von dort durch die Leitung 110 zurück in den Tank 98. Der Zylinder 26 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die dem Kopf 20 zugeführt werden soll. Der Motor 52 läuft, jedoch ist die Kupplung 54 ausgekuppelt. Um mit einem Meß-, Misch- und Abgabe-Zyklus zu beginnen, ist eine geeignete Steuerung erforderlich, um die Kupplung 54 einzukuppeln; dadurch werden von dem Motor 52 über die oben genannte Kraftübertragung die Zahnräder 68 und 72 in Rotation versetzt, was wiederum zu einer Drehung der Spindeln 46 führt. Bei jeder Meßvorrichtung 24 beginnen die Spindelmutter 44, der Träger 36, die Kolbenstange 34 und der Kolben 28 sich nach rechts in der Zeichnung

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zu verschieben, was wiederum dazu führt, daß mit der Abgabe oder dem Abmessen der Flüssigkeit in dem Zylinder 26 durch die hydraulischen Leitungen 30 und 100 zu dem Kopf 20 begonnen wird.

Gleichzeitig mit dem Einkuppeln der Kupplung 54 wird das Solenoid-Ventil 106 geschlossen, wodurch verhindert wird, daß die vom Zylinder 26 abgegebene Flüssigkeit von dem Kopf 20 wegströmt, anstatt auf ihn zu. Nachdem das Ventil 106 schließt, wird Druck zwischen der Pumpe 102 und dem Druckausgleichsventil 116 aufgebaut, was zur Öffnung dieses Druckausgleichsventils 116 führt, mit dem Ergebnis, daß die Flüssigkeit nunmehr durch die Pumpe 102 über die Leitungen 100,114 und 110 zurück in den Tank 98 geführt wird. Während der Verschiebung des Trägers 36 nach rechts von dem Begrenzungsschalter 82 auf den Begrenzungsschalter 84 zu (vgl. Fig. 5) verbleibt die Stellung des Ventils 118 unverändert und der Druck der Flüssigkeit in dem Zylinder 26, in den Leitungen 30 und 100, im Kopf 20 und in demjenigen Teil der Leitung 110, der sich stromaufwärts von dem Druckausgleichsventil 112 befindet, baut sich bis zu demjenigen Druck auf, bei dem am Kopf 20 das Vermischen und die Abgabe erfolgt. Dieser Teil des Zyklus wird als Druckausgleichsphase bezeichnet, und dauert gewöhnlich ungefähr 1 bis 3 see.

Wenn der Träger 36 den Begrenzungsschalter 84 berührt, dann werden geeignete Steuerungsmittel betätigt, um das Ventil 118

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von der Stellung gem. den Flg. 4 und 5 in die Stellung gem. Fig. 6 zu bringen, in der die Flüssigkeiten aus dem Zylinder 26 herausgedrückt und aus der Leitung 100 in die Heberleitung 120 geführt werden, wo sie vermischt und anschließend durch den Auslaß 122 ausgegeben werden. Gleichzeitig mit der Änderung der Stellung des Ventiles 118 wird ein geeigneter (nicht dargestellter) Zeitgeber betätigt, und das Abmessen der Flüssigkeiten aus dem Zylinder 26, das Vermischen der Flüssigkeiten im Kopf 20 und ie Abgabe der Flüssigkeiten wird solange fortgesetzt, bis der Zeitgeber ein Signal zum Abschalten gibt. Dies erfolgt üblicherweise, bevor der Träger 36 den Begrenzungsechalter 86 erreicht, wie das mit ausgezogenen Linien in Fig. 7 dargestellt ist.

Nachdem der Zeitgeber das Signal zum Abschalten gegeben hat, werden die Steuereinrichtungen gleichzeitig betätigt, um das Ventil 118 in die Stellung gem. den Fig. 4, 5 und 7 zu bringen, um das Ventil 106 zu öffnen und um die Antriebsrichtung des Motors 52 umzukehren. Die Drehrichtung der Spindel 46 wird umgekehrt, wodurch jede Spindelmutter 44, jede Kolbenstange und jeder Kolben 28 auf der Zeichnung nach links bewegt wird. In der Leitung 100 wird der Druck beendet, und das Ventil 116 wird geschlossen. Wiederum beginnt in dem gesamten System die Flüssigkeit aus dem Tank 98 durch die Leitungen 100 und 110 zurück zu dem Tank zu zirkulieren. Während sich die Kolben nach links bewegen, wird jeder Zylinder 26 wieder mit Flüssigkeit aus einem entsprechenden Tank 98 über die hydraulischen Leitun-

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gen 100 und 30 gefüllt. Der Füllzyklus dauert solange an, bis der Träger 36 an dem Begrenzungsschalter 82 anstößt, wodurch Steuerungsmittel betätigt werden, um die Kupplung 54 auszukuppeln; dadurch ist der Zyklus vervollständigt. Die Vorrichtung ist nun in dem Zustand für einen nachfolgenden Betriebszyklus .

Bei zahlreichen Anwendungen ist ein Temperaturregler vorgesehen, um die Flüssigkeit in dieser Vorrichtung 24 auf einer einheitlichen Temperatur zu halten, um gleichmäßige Reaktionsgeschwindigkeiten der vermischten Flüssigkeiten zu fördern, so daß die Abgabe von Material mit einheitlicher Qualität aus der Austrittsöffnung 122 in den nachfolgenden Zyklen gewährleistet ist. Wenn die Vorrichtung 10 zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht in Betrieb ist, jedoch momentan in Betrieb genommen werden soll, wird es häufig zugelassen, den Zyklus kontinuierlich durchzuführen, ohne das Abgabeventil 118 zu öffnen, so daß die Flüssigkeiten durch die Temperaturregler hindurchzirkulieren, so daß sie auf dem geeigneten Temperaturniveau gehalten werden. Bei dieser Betriebsweise gehört der oben genannte Zeitgeber nicht zur Anlage, und die Träger 36 bewegen sich hauptsächlich zurück und nach vorne zwischen ihrer Ruhestellung gem. Fig. 1 und einer in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeuteten vorgerückten Stellung, wobei der eine Träger den Begrenzungsschalter 36 berührt, was der umgekehrten Wirkung des Zeitgebers entspricht. Bei dieser Betriebsweise arbeiten

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der Motor 52, die Kupplung 54 und die Ventile 106 und 116 in der Weise, wie das für jeden Zyklus beschrieben wurde.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu entnehmen, daß bei jedem Abmeß-,Misch-und Abgabe—Zyklus des Betriebs jeder Kolben 28 sich mit einer solchen Geschwindigkeit nach vorne bewegt, welche durch die Rotationsgeschwindigkeit seiner entsprechenden Spindelschraube 46 festgelegt ist; diese Geschwindigkeit wird durch den Durchmesser der daran befestigten Antriebszahnräder 68 und 72 bestimmt. Deshalb bestimmt das Verhältnis der Durchmesser dieser beiden Zahnräder mit der Genauigkeit eines einzelnen Zahnes die Geschwindigkeit der Bewegung der Kolben 28 und damit auch das Verhältnis, mit dem die Flüssigkeiten von den Zylindern 26 zu dem Kopf 20 abgemessen und abgegeben werden. Die Genauigkeit der Abmessung wird nicht beeinflußt durch die Viskosität der Flüssigkeit in den Zylindern Bei einer typischen Vorrichtung 24 gem. der vorliegenden Erfindung kennen Flüssigkeiten mit Viskositäten von 0,5 cP bi3 40 000 cP mit einer voluaienmäßigen Genaugkeit von 0,25 4% abgemessen werden. Da die Pumpe 102 lediglich bei relativ geringen Drücken zur Zirkulation der Flüssigkeit durch die hydraulischen Leitungen 100 und 110 und zur Füllung de3 Zylin ders 26 im Verlauf des Füllzyklus benutzt wird, ist eine einzige übliche Getriebepumpe ausreichend, für die Flüssigkeiten in dem gesamten Viskositätsbereich. Um das Volumenverhältni3 der von den Zylindern 26 abgegebenen Flüssigkeitsvolumen zu

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verändern, ist es lediglich erforderlich, ein Zahnrad oder beide Zahnräder 68 und 72 auszutauschen, was einen Austauch des Zwischenzahnrades 70 oder eine entsprechende Einstellung seiner Stellung erfordern kann, so daß dieses wieder geeignet in das neu installierte Zahnrad oder die neu installierten Zahnräder auf den Spindeln 46 eingreift.

Die verschiedenen Steuerungsmittel für den Motor 52, die Kupplung 54 und die Ventile 106 und 118 entsprechen üblichen Mitteln der einschlägigen Technik. Für den Fachmann ist einleuchtend, die Kombination von Motor 52, Kupplung 54 und Getriebe 56 in beliebiger Weise zu modifizieren, um eine schnelle Rückführgeschwindigkeit der Träger 36 und der Kolben 27 nach der Abgabestufe zu erreichen, um die Ausstoß-Geschwindigkeit der Vorrichtung 24 zu erhöhen.

Die mit Fig. 8 dargestellte modifizierte Ausführungsform der Erfindung stimmt im wesentlichen mit der oben beschriebenen Vorrichtung überein; abweichend davon ist eine Modifizierung der hydraulischen Anlage vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 wird der Tank 98 unter Druck gesetzt und die Pumpe 102 ist weggelassen. Die hydraulischen Leitungen 30 und 100 treffen bei einem solenoid betriebenen Dreiwege-Ventil 124 zusammen. Zu jedem Zylinder 26 gehört ein Tank 22 (vgl. Fig. 1 und 8), welcher unter Druck eine Flüssigkeit enthält, die gegenüber der in dem Tank 98 enthaltenen Flüssigkeit inert ist.

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Ίο.

Wenn z.B. in dem Tank 98 Polyurethan-Material enthalten ist, dann stellt Diocty]phthalat (DOP) ein geeignetes inertes Material dar. Die Tanks 22 und 98 werden gewöhnlich mit trockener Luft oder Sticksio ff unter Druck gesetzt. Eine hydraulische Leitung 128 führt von dem Tank 22 zu dem Zylinder 26 auf der Seite 130 des Kolbens 28, gegenüber von der Seite 132, './elcher über die Leitung 30 die andere Flüssigkeit zugeführt wird.

Die Betriebsweise dieser Ausführungsform der Erfindung stimmt im wesentlichen mit der Betriebsweise der zuerst beschriebenen Ausführungsform überein; die Abweichung besteht darin, daß in der mit Fig. 8 dargestellten Ruhestellung der Vorrichtung 24 das Ventil 124 die Leitung 30 mit dem Tank 98 durch einen Teil 100a der Leitung 100 verbindet, welche sich zwischen dem Ventil und dem Tank erstreckt. Gleichzeitig mit der Inbetriebnahme des Motors 52 wird das Ventil 124 in eine Stellung gebracht, in der die Leitung 30 mit der Leitung 100 verbunden ist. Die nach vorwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 28 (mit der auch die Abgabe der Flüssigkeit verbunden ist) wird durch den Druck der inerten Flüssigkeit aus dem Tank 22 auf die Seite 130 des Kolbens 28 unterstützt. Nachdem das Ende des Abgabeschrittes erreicht ist und der Antrieb des Motors 52 umgedreht wird, wird gleichzeitig auch das Ventil 124 wiederum in die mit Fig. 8 dargestellte Stellung zurückgebracht. Der Druck der Flüssigkeit im Tank 98 unterstützt die Rückwärtsbewegung des Kolbens 28 gegen den Druck der Flüssigkeit im Tank 22. Die Drücke in

ORIGINAL INSPECTED

den Tanks 22 and ⁽Jb können etwa 0,35 kg/cir. für Flüssigkeiten mit geringer Viskosität bis zu etwa 7 kg/cm für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität betragen. Die relativen Drücke in den Tanks werden mittel.;; der Druckregulatoren 153 eingestellt, um so genau wit; möglich gleiche Kräfte auf den gegenüberliegenden Seiten 150 und 132 des Kolbens 2t; zu erzeugen.

Die mit Fig. Ί dargestellte modifizierte Ausführung.; form der Erfindung sti:ru;it im wesentlichen mit der zuerst t.e.schr iebenen Ausführungsfjrm üb"rein; die Abweichung besteht darin, daü die hydrau 1 iscrie Anlage für das Abmessen, Ver:n i s υ h ο η und die Abgabe von Flüssigkeiten unter hohem Druck aus ele.'t ist. Zu diesem Zweck ist jeder AbmeiJzy 1 inder 26' doppelt endend ausgeführt, :nit eir.ei.i Kolben ?tt in einem tnde 1 > 1 und einem sich frei bewegenden Kolben 13b im anderen Knde 1 5f>. In einem T.ink MO ist eme bestimmte Menge inerter flüssigkeit enthalten, welche über die Leitung 142 den gegenüberliegenden r.nden des Zyiirders 26· zugeführt wird; zu diesem Zweck weist die hydraulische Leitung 14? Verzweigungen 144 und 146 auf, -welche mit den entsprechenden Finden 134 und 1 ίβ des Zylinders 2b¹ verbunden sind. In der Leitung 142 ist oberhalt) v>,n der Verzweigung eine Pumpe 14^ vorgesehen; weiterhin ist ein solenoid betriebenes Ventil 140 in der Zweigleitung 14ό vorgesehen. Kine Nebenle i tang 1S2 steht mit der Leitung 14'' in Verbindung und führt über ein solenoid betriebenes Ventil 1^lj4 wieder ^i.r'i.:L zu den, Tank 14t-¹. Die l'umpe 14» i-'t- von übiiit.er I' i.nrt una lient zum Aufbau des Druckes entsprechend dem Widerstand der Klüssig-

? • U

keit, die durch die Pumpe hindurchströrat.

I)er Ho tr i cti dio:;er Au.; t'iihrun_t;s form der Erfindung erfolgt im we:;f;ti 11 i chen en tspreehend dom [Jetrieb der zuerst beschriebenen Au:; nihru.i· ■;.; Ion:.; die Abweichung besteht dai"in, daL) diese Ai;s i'ührun;;.; form unter hohem Druck betrieben wird. Wenn sich dio Vorr i cn tun \ in der mit den Fig. 4 und 9 αειτ-gestellleu Ktihes te 1 1u:k; befindet, dann sind die Ventile 1Üfc:, ]^ljü und Γ;| geöffnet, der Zylinder· 26 ist mit der Flüssigkeit aus dem Tank 'Ji. ^eMiIIt, und da.; aus der l'uri'pe 14ß austretende r>atorial '.viLd unter f^ori tigern Druck über das Ventil Γ)Ί wicil.M· m den Ta:;k l|ü ^ufiick be t order t. Wenn sich der Kolbon ;'m ii.-i V-I^-IiUt" der I)ruckaus_f;l eichaphase des Abgabe-/,7k Iu:; nach vorne :'.u bewegen beginnt, wird das Ventil IUb geschlossen, wie Jas üben beschrieben wurde, und gleichzeitig wird a.ich das Ventil 1^4 geschlossen.

Die Pumpe Mf' baut sehne Ll in der Leitung 14? einen Druck in der Größenordnung von un ^ret"ahr MO bis 175 kg/cm auf. Dieser Druck wi r'd über die Verv.wei ^un.^en 144 und I46 auf die Enden 1 ">4 ürid 1 5r Ai^; Wj linders ^b¹ überti"ai^en, wirkt auf die Flachen 150 der KoItKMi .'M und 1 Jo ein; diese Flächen MO liegen den Flachen I Ί' ef^r,enüber; an die Flächen 132 grenzt die Flüssigkeit aus dei;i 'Tank Ί;> an, womit im Ergebnis der erhöhte Drue;. auf diese t· 1 iiss if'.Ke i t im Zylinder 2h · übertragen wird. Wenn das ZoJ. tprugr lü.m l'iir das Mischen und die Abgabephase beginnt, wird das Ventil IM) geschlossen, un eine Bewegung des Kolbens 136 zu

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verhindern, welche zu einer Störung des genauen Abmessens der Flüssigkeit aus dem Zylinder 26· gegen den Kopf 20 führen könnte.

Im Verlauf der Vermisch- und Abgabephase mißt der Kolben 28 genau eine bestimmte Menge Flüssigkeit aus dem Zylinder 26' ab und führt diese dem Kopf 20 zu, wie das für die oben erläuterten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde. Die in den Kopf 20 eingetretenen Flüssigkeiten werden unter hohem Druck durch kleine Austrittsöffnungen hindurchgeführt und treffen in kleinen Strahlen direkt aufeinander, so daß durch dieses Aufprallen das Vermischen wirksam durchgeführt wird. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die mechanische Mischeinrichtung bei den zumeist üblichen Köpfen 20 weggelassen werden kann. Nach Beendigung des Zeitprogrammes für die Misch- und Abgabephase werden die Ventile 150 und 154 geöffnet, um den Druck von den Kolbenflächen 130 abzulassen; gleichzeitig wird das Ventil 106 geöffnet, damit die Vorrichtung in ihre Ruhestellung zurückkehren kann; in dieser Verfahrensstufe wird der Zylinder 26' erneut gefüllt. Die Pumpe 148 beginnt wieder die inerte Flüssigkeit durch die Leitung 152, das Ventil 144 und den Tank 140 bei geringem Druck im Kreislauf zu bewegen. Es ist beabsichtigt, bei der Vorrichtung nach Fig. 9 im Hochdruckteil der Anlage Drücke bis zu ungefähr 350 kg/cm zu verwenden.

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INSPECTED

• 2*.

Bei der obigen Erläuterung sind Spindeln 46 beschrieben worden, die von einem Motor über Zahnräder angetrieben worden sind, um damit Kolben 28 mit angestrebten relativen Geschwindigkeiten zu verschieben. Es gehört jedoch auch zu der vorliegenden Erfindung, die Wechselwirkung zwischen einer Anzahl von hin- und hergehenden Spindelmuttern und Spindeln im allgemeinen auszunutzen, um die relativen Geschwindigkeiten der Verschiebung der Kolben oder Zylinder zu erreichen, um die Abgabe der Flüssigkeiten aus den Zylindern in dem vorgegebenen Verhältnis mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten. Es ist weiterhin verständlich, daß die Erfindung nicht auf die Verbindung mit einem Misch- und Abgabekopf 20 beschränkt ist; vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung überall dort angewandt werden, wo die genaue Abmessung von Flüssigkeiten in vorgegebenen Volumenverhältnissen erforderlich ist. Die Erläuterung der vorliegenden Erfindung erfolgte mit Bezugnahme auf eine Vorrichtung 10, welche zwei Abmesseinrichtungen 24 aufweist; die Vorrichtung 10 kann jedoch leicht dahingehend modifiziert werden, daß der aufeinander abgestimmte Betrieb von bis zu 6 Vorrichtungen 24 möglich ist, ohne daß die Vorrichtung unhandlich oder übermäßig großvolumig wird.

Bei der vorstehenden Erläuterung ist aus Gründen der Vereinfachung stets von "Flüssigkeiten" gesprochen worden; es ist jedoch zu beachten, daß mit dem Ausdruck "Flüssigkeit" alle fluiden Medien bezeichnet werden sollen, die sich unter Druck durch Leitungen fördern lassen.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2705223

Patentconsult Radecfcestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Pateniconsult Patentconsull Sonnenbetge' Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561798 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsull

Patentansprüche :

1J Vorrichtung zum Abgeben einer Anzahl von Flüssigkeiten in einem vorgegebenen Volumenverhältnis, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Bestandteile:

Ein mit einer Flüssigkeit unter Druck beaufschlagter Zylinder mit Kolben für jede abzugebende Flüssigkeit; Einrichtungen einschl. Ventile an jedem Zylinder für die Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit, welche auf die relative Bewegung des Zylinders und Kolbens in der einen und der anderen Richtung ansprechen; Einrichtungen zur Übertragung der Antriebsenergie, um diese relative Bewegung hervorzurufen; eine Anordnung von Spindel und hin- und hergehender Spindelmutter für jeden Zylinder und Kolben;

wobei jede dieser Anordnungen in der Weise miteinander verbunden sind, daß bei ihrem Antrieb die Mutter und die Spindel jeder Anordnung relativ zueinander bewegt werden, und die

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Or. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Or. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr jur. · G. Zwirne' Oipi.-Ing. Dipl.-W Ing.

'■■ η ν ο 3 3 / η η u 3

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Geschwindigkeiten der Relativbewegtingen in einem Verhältnis zueinander stehen, das dem Volumenverhältnis entspricht; und

wobei jede Anordnung in der Weise verbunden ist, daß die Geschwindigkeit ihrer Bewegung die Geschwindigkeit der Relativbewegung des entsprechenden Zylinders und Kolbens regelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder und Kolben im wesentlichen den gleichen wirksamen Durchmesser aufweisen, und daß das Volumenverhältnis im wesentlichen mit dem Geschwindigkeitsverhältnis übereinstimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen über Zahnräder miteinander verbunden sind, wozu ein Zahnrad für jede Anordnung gehört, und wobei die Zahnräder relative Durchmesser aufweisen, welche das Geschwindigkeitverhältnis bestimmen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zahnrad direkt mit einer Spindelmutter und Spindel verbunden ist, und diese Zahnräder mit einem gemeinsamen Zahnrad verbunden sind, wodurch die Rotationsgeschwindigkeiten dieser Zahnräder gesteuert werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Motor zum Antrieb dieser Zahnräder vorgesehen ist, und weiterhin Mittel zur Übertragung der Antriebskraft

vorgesehen sind, welche anteilig an die Relativbewegung der anderen Spindelmutter und Spindel angepaßt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dem Motor eines dieser Zahnräder angetrieben wird, und daß dieses eine Zahnrad ein Zwischenzahnrad antreibt, das wiederum das andere Zahnrad antreibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zahnrad direkt mit einer Spindel verbunden ist, und daß zu den Mitteln zur Übertragung der Antriebskraft ein Element gehört, das in der Weise angebracht ist, daß es sich mit einer Spindelmutter bewegen kann.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder feststehend angeordnet sind, und die Kolben darin verschieblich sind, jeder Kolben eine Kolbenstange aufweist, welche nach außen aus dem Zylinder herausragt, und jedes Element mit einer Kolbenstange verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurdigekennzeichnet, daß zusätzlich eine Quelle einer anderen, unter Druck stehenden Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei diese Flüssigkeit inert gegenüber den zuerst genannten Flüssigkeiten ist, und Mittel vorgesehen sind, um diese andere Flüssigkeit in jeden Zylinder auf der Seite des Kolbens einzubringen, um dessen Relativbewegung in der anderen Richtung zu fördern.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet« daß es sich bei den zuerst genannten Flüssigkeiten und der anderen Flüssigkeit um flüssige Materialien handelt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Kopf zum Mischen und zur Abgabe von Flüssigkeit aufweist, und jeder Zylinder und Kolben eine zuerst genannte Flüssigkeit unter Druck diesem Kopf zuführt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Quelle der zuerst genannten, unter Druck stehenden Flüssigkeit vorgesehen ist, und daß ein Ventil vorgesehen ist, das in der Weise betrieben wird, daß jeder Zylinder auf der anderen Seite des Kolbens selektiv mit der zuletzt genannten Quelle und mit dem Kopf verbunden wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Kopf zum Mischen und Abgabe von Flüssigkeit aufweist, dem jeder Zylinder und Kolben eine zuerst genannte Flüssigkeit unter Druck zuführt; diese Vorrichtung weiterhin für jeden Zylinder und Kolben einen weiteren Zylinder und Kolben aufweist, der ebenfalls zur Aufnahme der zuerst genannten Flüssigkeit eingerichtet ist; und Betriebsmittel vorgesehen sind, um die andere Flüssigkeit in jeden anderen Zylinder auf der Seite von dessen Kolben einzuführen, die gegenüber der zuerst genannten Flüssigkeit liegt, um im wesent-

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lichen gleichzeitig die andere Flüssigkeit in den entsprechenden zuerst genannten Zylinder einzuführen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Druck der anderen Flüssigkeit in jedem zuerst genannten Zylinder und in dem anderen Zylinder

auf wenigstens ungefähr 140 kg/cm zu steigern.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

der Druck auf Werte von ungefähr 140 bis 350 kg/cm angehoben wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf Wi
angehoben wird.

der Druck auf Werte von ungefähr 140 bis ungefähr 175 kg/cm
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zuerst genannte Zylinder und dessen entsprechender anderer Zylinder im veseitlichen koaxial zueinander angeordnet ist, der Kolben in dem zuerst genannten Zylinder auf den Kolben im anderen Zylinder hinzu- und hinwegbewegbar ist, jeweils in der einen und der anderen Richtung.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in den anderen Zylindern lediglich unter dem Einfluß der Flüssigkeiten in den anderen Zylindern verschiebbar sind.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vorrichtung ein Rahmen gehört, auf dem die Zylinder feststehend angebracht sind, jeder Kolben eine Kolbenstange aufweist, welche aus dem Äußeren jedes entsprechenden Zylinders herausragt, jede Spindel mit feststehender Achse an dem Rahmen angebracht ist und ein Zahnrad zum Antrieb an jeder Spindel befestigt ist, ein Motor am Rahmen befestigt ist, an dem Rahmen Zahnräder befestigt sind, die von dem Motor angetrieben werden, und zu einem gemeinsamen Antrieb für die Zahnräder an den Spindeln führen, wobei die Zahnräder relative Durchmesser aufweisen, welche die relative Geschwindigkeit der Rotation der Spindeln bestimmen, wobei jede Spindelmutter zum Antrieb eines am Rahmen verschieblich befestigen Trägers mit diesem verbunden ist, die Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung jeder Mutter und des damit verbundenen Trägers durch die Geschwindigkeit und Richtung der Drehung der damit verbundenen Spindel und des entsprechenden Zahnrades festgelegt ist, und jeder Träger mit einer Kolbenstange verbunden ist und einem Teil der Mittel zur Übertragung der Antriebskraft darstellt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Quelle für jede Flüssigkeit unter Druck vorgesehen ist, weiterhin ein Kopf zum Vermischen und zur Abgabe von Flüssigkeit vorgesehen ist, dem von jedem Zylinder und Kolben Flüssigkeit unter Druck zugeführt wird, eine hydraulische Anlage vorgesehen ist, zu der eine Leitung gehört,

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welche von der Quelle zu dem Kopf führt, weiterhin eine Leitung, welche das Innere jedes Zylinders mit dieser Leitung und mit Ventilen verbindet, welche in geöffneter und geschlossener Stellung entsprechende hydraulische Verbindung zwischen dieser Leitung und dsm Inneren der Zylinder herstellen oder unterbrechen, und eine Steuerungsanlage vorgesehen ist, welche die Ventile öffnet und schließt, entsprechend der Verschiebung der Kolben in der einen oder anderen Richtung.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Tank für jeden Zylinder vorgesehen ist, jeder Tank unter Brück eine andere Flüssigkeit enthält, diese andere Flüssigkeit inert gegenüber den zuerst genannten Flüssigkeiten ist, und eine hydraulische Leitung vorgesehen ist, welche das Innere jedes Tanks mit dem Inneren eines Zylinders auf der Seite des Kolbens verbindet, welche gegenüber der Seite liegt, die mit der zuerst genannten Flüssigkeit beaufschlagt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf und die Tanks an dem Rahmen befestigt sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranlage an dem Rahmen angebracht ist.

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