DE3632461C2 - Vorrichtung zur Herstellung von zum Aufsprühen auf Mineralfaservliese oder -filze geeigneten flüssigen Zusammensetzungen - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von zum Aufsprühen auf Mineralfaservliese oder -filze geeigneten flüssigen ZusammensetzungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Herstellung von flüssigen Zusammensetzungen, die zum Sprü
hen auf Mineralfasern bestimmt sind, welche Vliese oder
Matten bilden, insbesondere zur Wärme- und Schalldämmung.
Beispiele für solche flüssigen Zusammensetzungen sind Bin
demittel. Diese Bindemittel geben den gebildeten Vliesen
ihren Zusammenhalt und, ganz allgemein, ihre mechanischen
Eigenschaften. Entsprechend der Zweckbestimmung der Vliese
können die hier betrachteten Bindemittel beträchtlich vari
ieren, selbst wenn, wie üblicherweise der Fall, das
Grundharz dieser Zusammensetzungen ein Aminoplast oder
Phenoplast und insbesondere ein Phenol-Formaldehyd (ggf.
durch Amine modifiziert) bleibt.
Die Masse, die auf die Fasern zusätzlich zu dem Harz
gesprüht wird, enthält auch üblicherweise verschiedene Be
standteile, die teilweise ihre Wirkung verbessern, teil
weise zusätzliche Eigenschaften verleihen. Es ist ferner
vom Harz selbst bekannt, daß man andere Bestandteile zu
fügt, die ebenfalls eine Wirkung als Bindemittel besitzen.
Dies ist beispielsweise der Fall beim Harnstoff oder beim
Ammoniumlignosulfonat. Es ist ferner üblich, der Masse eine
Ölemulsion zuzusetzen, die zum Weichmachen und gegen das
Stauben dient. Man setzt auch häufig Glas-Kunstharz-
"Vernetzungsmittel" genannte Mittel zu, die die Haftung des
Kunstharzes auf den Fasern erleichtern. Dies sind bei
spielsweise Amino-Silane. Man setzt ferner Füllstoffe, Fär
bemittel, wasserabweisende Mittel, wie Silikone usw. zu.
Es ist auch nötig, einen Vernetzungskatalysator für das
Harz, der die Endbehandlung begünstigt, zuzusetzen. Es ist
offensichtlich, daß dieser Bestandteil nicht lange vor Auf
trag des Bindemittels auf die Fasern zugegeben werden kann,
da er den Beginn der Vernetzung schon unter Raumbedingungen
auslöst. Da weiterhin die Gefahr besteht, daß sich das Harz
vorzeitig umsetzt, wenn die hergestellten Mengen sehr groß
sind und die Zeitspanne zwischen der Herstellung und dem
Verbrauch anwächst (in Anbetracht des Anteils des benötig
ten Wassers und des erreichten Volumens für diese Massen),
ist es auch aus Gründen der bequemeren Lagerung vorzuzie
hen, die Herstellung des Bindemittels erst unmittelbar vor
seinem Gebrauch durchzuführen.
Zum Beispiel wird es im allgemeinen bevorzugt, die La
gerdauer auf einige Stunden zu begrenzen. Für die Massen
überschreitet diese Dauer 24 Stunden nicht, aber für be
stimmte Massen kann sie wesentlich kürzer sein, z. B. in
der Größenordnung von einer Stunde oder selbst weniger.
Im übrigen können die Produkte, die auf einer einzigen
Produktionslinie hergestellt werden, sehr häufig voneinan
der abweichen. In der Annahme, daß jedes Bindemittel aus
einer unabhängigen Herstellung für unmittelbaren Verbrauch
stammt, muß man aber über ein komplettes Sortiment von Bin
demitteln verfügen. Dies ist um so weniger wünschenswert,
je breiter die Variationsbreite der verwendeten Bindemittel
ist.
Aus diesem Grund ist es Praxis, die Bindemittel im Maße
ihres Verbrauchs herzustellen. Die Schwierigkeit besteht
hierbei aber darin, die ständige Herstellung unter wirt
schaftlich zufriedenstellenden Bedingungen sicherzustellen.
Insbesondere muß man das Eingreifen des Bedienungspersonals
so stark wie möglich einschränken können. Weiterhin müssen
die Kosten der speziell eingesetzten Anlagen mit den wirt
schaftlichen Zielen, die für die Übernahme dieser Techniken
festgelegt sind, in Übereinklang stehen. Mit anderen Worten
braucht man einfache Lösungen, die verringertes Personal
benötigen, und eine Gesamtmenge von Materialien und Vor
richtungen, deren Kosten mäßig sind, wobei man die Qualität
der hergestellten Bindemittel aufrechterhalten muß.
Die übliche Art der Herstellung besteht darin, daß man
in einem Behälter die verschiedenen Bestandteile zusammen
bringt, deren Anteile von einer Bedienungsperson im Moment
ihrer Zugabe gemessen werden. Da die Bedienungsperson die
Kontrolle durchführen muß, neigt man dazu, die Herstel
lungsverfahren auszudehnen; deshalb sind auch die für jede
Herstellung verwendeten Mengen relativ groß. Diese beiden
Faktoren stellen ein Hindernis für das häufige Wechseln des
Typs des Bindemittels dar und benötigen beträchtliche La
gervolumina.
In neuerer Zeit bemüht man sich, die Herstellungs
schritte zu automatisieren, was gestattet, sie häufiger ab
laufen zu lassen und daher kleinere Mengen einzusetzen.
Es wurde vorgeschlagen, die Bindemittel dadurch herzu
stellen, daß man die verschiedenen Bestandteile des Gemi
sches mittels geregelter Dosierpumpen zugibt, um die Be
standteile in den benötigten Anteilen zu liefern. Bei
spielsweise die US-PS 4,403,866 und die DE 23 31 241 A1 be
fassen sich mit Leitungssystemen zur Zufuhr unterschiedli
cher Bestandteile zu einem Herstellungsbehälter, wobei zur
Dosierung der Bestandteile Dosierpumpen verwendet werden.
Selbst wenn vorgeschlagen wird, die Massen kontinuierlich
direkt im Maße ihres Verbrauchs herzustellen, besteht die
übliche Herstellungsmaßnahme darin, aufeinanderfolgende
Chargen von beschränkten Volumina zu bilden, wobei eine
vorher hergestellte Charge verbraucht wird, während sich
die folgende Charge in Herstellung befindet.
Eine Schwierigkeit dieser Herstellungsart beruht jedoch
auf der Tatsache, daß die verwendeten Dosierpumpen eine ho
he Präzision besitzen müssen. Man verwendet insbesondere
volumetrische Kolbenpumpen. Diese Aggregate müssen häufig
gewartet werden. Außerdem sind es relativ teuere Anlagen.
Im übrigen bringt die Verwendung von volumetrischen Pumpen
Schwierigkeiten bei der automatischen Regelung. Es ist zwar
bekannt, ihren Ausstoß zu ändern, indem man beispielsweise
den Kolbenweg abändert oder indem man das Betriebstempo än
dert, aber jede einzelne dieser Vorgehensweisen bringt ei
gene Schwierigkeiten mit sich. Die Änderung des Tempos, die
insbesondere mit Geschwindigkeitsreglern erzielt wird, ge
stattet nicht, eine große Präzision während langer Ge
brauchszeiten aufrechtzuerhalten. Für die Abänderung des
Kolbenhubs muß man mit der Pumpe komplexe elektromechani
sche Vorrichtungen verbinden. Aus diesen Gründen ist die
Regelung dieser obengenannten Materialien selten automati
siert und man begrenzt die Eingriffe der Bedienungsmann
schaft, indem man häufige Produktionswechsel vermeidet. Man
erkennt jedoch, daß dies nicht völlig mit den praktischen
Notwendigkeiten übereinstimmen kann.
Die vorliegende Erfindung hat es sich demgegenüber zur
Aufgabe gemacht, die entweder unpräzise arbeitenden oder im
Falle einer präzisen Steuerung technisch sehr aufwendigen
Dosierpumpen zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü
chen angegeben.
Die Erfindung schafft demnach eine Vorrichtung zur Her
stellung von zum Aufsprühen auf Mineralfaservliese oder
-filze geeigneten flüssigen Zusammensetzungen, durch die
Vereinigung und Mischung von mehreren flüssigen Bestandtei
len, mit Einsatzbehältern für die Bestandteile, die über
eine oder mehrere Leitung(en), deren Anzahl geringer ist
als die Anzahl der Bestandteile, mit einem Herstellungsbe
hälter verbunden sind. Hierbei ist jede Leitung mit einem
oder mehreren Beschickungskreisen für die Bestandteile ver
bunden, wobei jeder Beschickungskreis einen Einsatzbehäl
ter, eine Leitungsgruppe, die eine Umlaufschleife bildet,
in der eine Umwälzpumpe angeordnet ist, und einen mit der
Leitung verbundenen Dreiwegeschieber umfaßt. Jeder Schieber
ist zur aufeinanderfolgenden Einleitung eines Bestandteils
in die Leitung derart steuerbar, daß je nach Stellung des
Dreiwegeschiebers die Gesamtmenge an Bestandteil oder nur
ein Teil davon in den Einsatzbehälter zurückgeleitet wird
und der andere Teil in die Leitung geleitet wird. An jeder
Leitung ist stromaufwärts der Schieber ein Massendurchfluß
messer angeordnet und der Herstellungsbehälter ist mit
einem Verbrauchskreis verbunden.
Kernstück der vorliegenden Erfindung ist der Massen-
Durchflußmesser, der an die Stelle der bisherigen Dosier
pumpen tritt. Im Falle von Dosierpumpen erfolgt eine men
genmäßige Zugabe des Bestandteils bzw. der Bestandteile, d. h.
der Bestandteil-Anteil wird bestimmt und die mechanische
Einrichtung oder Vorrichtung zur Dosierung des Bestand
teil-Anteiles ist die Dosierpumpe selbst. Im Gegensatz
hierzu erfolgt bei einem Massendurchflußmesser eine Messung
des Bestandteil-Anteiles. Die eigentliche Dosierung, d. h.
mengenmäßige Zugabe des Bestandteiles oder der Bestandteile
zu der flüssigen Zusammensetzung ist oder sind gemäß der
vorliegenden Erfindung Schieber oder Dreiwegeventile in der
Umlaufschleife des Bestandteiles oder der Bestandteile.
Mittels des Dreiwegeventils oder Drei-Wege-Schiebers in je
der Umlaufschleife eines Bestandteiles erfolgt - abhängig
von einem Ausgangssignal des Massendurchflußmessers - eine
volumetrische Steuerung des jeweiligen Bestandteiles der
art, daß der Bestandteil entweder vollständig in den als
Vorlageraum dienenden Einsatzbehälter zurückgepumpt wird
oder teilweise in den Einsatzbehälter zurückkehrt und teil
weise dem Herstellungsbehälter zugeführt wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist unter anderem darin zu
sehen, daß die Bemessung der Bestandteile sich mit einer
Anzahl von Meßvorrichtungen durchführen läßt, die geringer
ist als die Anzahl der eingesetzten Bestandteile.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht unter ande
rem darin, daß in jedem Moment sofort eine Bilanz der ver
fügbaren Masse aufzustellbar ist, um die Menge des in Her
stellung befindlichen Bindemittels an die Menge des Vlieses
von gegebener Qualität, das in der Folge der laufenden Pro
duktion herzustellen ist, anzupassen. Diese Bilanz kann
auch mit derjenigen von jedem der auf Lager befindlichen
Bestandteile kombiniert werden, um seine Steuerung zu er
leichtern.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht unter anderem
darin, daß die Eingriffe der Bedienungspersonen unabhängig
davon, ob sie zur Regelung oder zur Wartung dienen, sehr
merklich verringert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen mit Bezug
auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch einen Aufbau nach dem Stand der
Technik zur Zuführung der verschiedenen Bestandteile des
Bindemittels bis zum Herstellungsbehälter;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils
der Einrichtung zur Herstellung und Verteilung des Binde
mittels gemäß der Erfindung;
Fig. 3a ein Schema einer Meßvorrichtung, die in der
erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet wird, dargestellt
in perspektivischer Ansicht; und
Fig. 3b in Ansicht das Phänomen der Verformung,
die der Messung mittels der Vorrichtung gemäß Fig.
3a zugrunde liegt.
In den Methoden nach dem Stand der Technik und in der
erfindungsgemäßen Methodik werden die Bestandteile, die zur
Bildung des Bindemittels bestimmt sind, bis zu den Ge
brauchsbehältern auf ähnliche Weise gelagert und befördert.
Fig. 2 gibt den Teil der entsprechenden Einrichtung zur
Lagerung und zum Transport eines Bestandteils bis zum Ver
wendungsbehälter wieder. Analoge Anordnungen werden für je
den der Bestandteile verwendet mit Ausnahme derjenigen, die
unten für einige von ihnen angegeben sind. Dieser Teil der
Anlage ist in Fig. 1 nicht wiedergegeben.
Die einzelnen Bestandteile (Harz, Harnstofflösung, Emul
sion, Öl, Ammoniak, Silanhydrolysat, usw.) werden in Be
hältern 1 großer Kapazität am Verbrauchsort gelagert, um
eine ausreichende Unabhängigkeit zu gewähren. Gegebenen
falls, insbesondere wenn die Einzelbestandteile am Ort
selbst hergestellt werden, können die Behälter eine klei
nere Kapazität besitzen, da die Gefahr von Versorgungs
mängeln beseitigt ist.
Die Behälter 1 werden unter den Bedingungen gehalten,
die für jeden Bestandteil notwendig sind, um eine gute
Qualität sicherzustellen. Sie sind z. B. mit Vor
richtungen zum Homogenisieren und zum thermostatgesteuerten Heizen
ausgerüstet.
Was das Wasser betrifft, das zur Vervollständigung des
Bindemittels notwendig ist, so wird es selbstverständlich
vorzugsweise direkt in den Kreislauf auf der Höhe der
weiter unten erwähnten Meßvorrichtung eingeleitet.
Was die in sehr geringen Anteilen zugeführten Produkte
betrifft, wird es ggf. bevorzugt, sie direkt aus dem Be
hälter, der sie enthält, in den Einsatzbehälter 2 zu
überführen.
Die Bestandteile werden jeweils mit Hilfe der Förderpumpe 3 in den Einsatzbehälter
2 gefördert. An der
Transportleitung, oberhalb der Pumpe, kann es vorteilhaft
sein, ein Schutzfilter 4 für die Pumpe anzubringen.
Im Lauf des Betriebs wird der Einsatzbehälter 2 zwischen
Maximalniveau und dem Minimalniveau gefüllt gehalten.
Niveauanzeiger regeln den Betrieb jeder Förderpumpe 3.
Der Einsatzbehälter 2 stellt ein bequemes Zwischenglied
mit beschränkter Kapazität in unmittelbarer Nachbarschaft
zum Herstellungsort des Bindemittels dar. Er ermöglicht es,
eine fortlaufende Speisung der Kreisläufe, die ihm folgen,
sicherzustellen. Jeder Einsatzbehälter kann jedenfalls
auch mehrere Herstellungsanlagen speisen.
Wenn sich die Zugabe der verschiedenen Bestandteile dazu
eignet, insbesondere wenn die Lagerung genügend nahe zur
Herstellung des Bindemittels ist (und wenn dementsprechend
das benötigte Leitungsnetz nicht zu ausgedehnt ist), kann
der Durchflußkreislauf direkt aus dem Lagerbehälter 1
gespeist werden. Mit anderen Worten, man kann den
Einsatzbehälter 2, die Förderpumpe 3 und ihr Filter 4
einsparen.
Der Bestandteil wird aus dem Einsatzbehälter abgezogen, um
einen Kreislauf zu durchlaufen, der zu einem Herstel
lungsbehälter führt.
Dieser Kreislauf oder Umlauf unterscheidet sich beträcht
lich, wenn man einerseits den Aufbau nach dem Stand der
Technik, dargestellt durch Fig. 1, und andererseits den
erfindungsgemäßen Aufbau, für den eine Ausführungsform in
Fig. 2 wiedergegeben ist, vergleicht.
Nach dem Stand der Technik umfaßt der Kreislauf eine Ein
heit von Filtern 5 und volumetrischen Dosierpumpen 6,
die die Bestandteile in bestimmter Menge in den Herstel
lungsbehälter 7 fördern, der für alle Bestandteile ge
meinsam ist und in dem sie gemischt werden. Der Kreislauf
umfaßt gewöhnlich auch Absperrschieber und Ablässe.
Das Bindemittel, das in dem Behälter 7 hergestellt wor
den ist, durchfließt anschließend einen Verteilerkreis der
detailliert im Hinblick auf die Anlage gemäß der Erfindung (Fig. 2)
beschrieben wird.
In dieser Anlage ist der Teil, der sich auf die Lagerung
der Bestandteile und auf ihre Beförderung bis zu den Ein
satzbehältern bezieht, so wie vorstehend beschrieben. Der
folgende Teil, der im wesentlichen die Erfindung
ausmacht, muß in ausführlicher Form betrachtet
werden.
Jeder Bestandteil, der einem Einsatzbehälter 2 entnommen
ist, durchläuft eine Zuführschleife (Beschickungskreis), die eine Umwälzpumpe
8, ein Filter 9, das die Pumpe 8 schützt und in
Fließrichtung oberhalb angeordnet ist, einen Dreiwegeschieber
10 und eine Leitungsgruppe 11 umfaßt. In diesem
Kreislauf sind die Funktionsparameter so ausgelegt, daß
der Förderstrom der Pumpe größer ist als derjenige, der
zur Speisung des Herstellungsbehälters 12 notwendig ist,
der weiter unten erwähnt wird. Die Zuleitungsschleife wird
somit ständig von dem Bestandteil durchflossen.
Tatsächlich arbeitet die Umwälzpumpe 8 vorzugsweise kontinu
ierlich, um eine gute Wirkungsweise zu besitzen. Unter
diesen Bedingungen wird je nach Stellung des Dreiwege
schiebers 10 der Bestandteil entweder vollständig in den
Einsatzbehälter 2 durch die Leitung 11 zurückgeführt oder
teilweise zurückgeführt und teilweise in den Kreis, der
den Herstellungsbehälter 12 speist, geleitet.
Es ist auch möglich, die Zuführungs
schleife durch einen Umlauf ohne Rückkehr zu dem Einsatz
behälter 2 zu ersetzen. Diese Art hat zur Bedingung, daß
die Pumpe diskontinuierlich arbeitet, was weniger günstig
ist, insbesondere wegen der Gefahr von aufeinanderfolgen
den Leerläufen bei einem Halt selbst von kurzer Dauer.
Weiterhin setzt dies auch einen Förderstrom der Umwälz
pumpe voraus, der relativ gut an die tatsächlich benötig
ten Ströme angepaßt ist. Im Falle einer Zuführungsschleife
verfügt man im Gegensatz dazu über eine große Breite in
der Auswahl der Kenndaten der Pumpe, unter dem Vorbehalt,
daß der erzeugte Strom über dem notwendigen Durchsatz
liegt.
Es ist nicht nötig, eine Pumpe zu verwen
den, deren Durchsatz sehr genau geregelt wird.
Die Dosierung wird nicht von der Pumpe durchgeführt, son
dern erfolgt direkt aufgrund der Menge des Bestandteils,
der in den Zuführungsleitungen des Herstellungsbehälters
12 fließt.
Aus diesem Grunde kann man eine breite Vielfalt von Pumpen
verwenden, insbesondere Kreiselpumpen, Zahnradpumpen,
Schraubenpumpen oder Flügelpumpen. Da diese Pumpen nicht
zur Aufgabe haben, die Menge der Bestandteile zu messen,
ist es möglich, sie mehr nach ihrer Robustheit als nach
ihrer Präzision auszuwählen, was beträchtlich die Be
triebssicherheit der Anlage verbessert, und die
schwierigen Wartungsmaßnahmen begrenzt im Vergleich dazu,
wenn entsprechend der traditio
nellen Technik die Messung durch die volumetrische Pumpe
selbst durchgeführt wird.
In Fig. 2 werden die Zuführungsschleifen der verschiede
nen Bestandteile (eine einzige von ihnen wird vollständig
wiedergegeben) mit einem einzigen Kreislauf zur Messung
der Zufuhr des Herstellungsbehälters 12 verbunden dar
gestellt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil sie zu
einer sehr gründlichen Vereinfachung der Anlage führt. Man
sieht, daß es vorteilhaft sein kann, diesen Teil in zwei Teile
oder mehr zu zerlegen. Im allgemeinen ist es jedoch
nicht nötig, einen getrennten Kreislauf für
die Messung für jeden Bestandteil vorzusehen, während es
nach dem Stand der Technik im Gegensatz dazu am üblichsten
ist, einen Meßkreis mit einer volumetrischen Pumpe für
jeden Bestandteil zu haben.
Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, mehrere Anschlüsse mit
demselben Meßkreis hergestellt sind, bemüht man sich, die
Volumina der Leitungen, die die Dreiwegschieber der ge
meinsamen Leitung 13 trennen, ebenso wie auch die Länge
der gemeinsamen Leitung 13, die vor der Meßvorrichtung
14 liegt, in höchstem Maße zu begrenzen.
Bei den in der in Fig. 2 dargestellten Anlage verwendeten
Massendurchflußmessern,
handelt es sich um Geräte,
deren Wirkungsprinzip wie folgt ist:
Die gemessene Flüssigkeit fließt in einem U-Rohr 20 und
wird angetrieben von einer Vibrationsbewegung, die in
einer Richtung aus der Ebene des U heraus erzeugt ist. Die
Vibrationen des Rohrs erzeugen die Beschleunigungen der
Flüssigkeit, die in dem U-Rohr fließt, in Richtung der
Pfeile a. Die augenblickliche Richtung der Vibrationen
wird in den Fig. 3a und 3b durch die Pfeile V angegeben.
Umgekehrt bleibt die Flüssigkeit gegenüber der Beschleu
nigung, die ihr erteilt wurde, träge. Dieser Widerstand
überträgt sich durch zwei Kräfte in entgegengesetztem Sinn
auf jeden Schenkel des U, dargestellt durch die Pfeile F
in Fig. 3b. Diese Kräfte sind eine direkte Funktion der
Flüssigkeitsmasse, die in dem Rohr fließt. Das Maß der
Kräfte und danach der Masse der Flüssigkeit erzeugt eine entsprechende
Verformung des Rohrs. Die Verformung wird schema
tisch in Fig. 3b dargestellt. Die Verformung kehrt sich
mit der Vibrationsrichtung um. Die Messung der Verformun
gen wird beispielsweise auf magnetische Art durchgeführt.
Die Genauigkeit der Massemessungen, die mit Hilfe dieser
Durchflußmesser durchgeführt wird, liegt in der Größen
ordnung von 0,5 bis 1%, eine Genauigkeit, die vollständig
ausreichend ist für die erfindungsgemäße Anwendung. Diese
Genauigkeit ist im übrigen in derselben Größenordnung wie
die, die man mit den volumetrischen Pumpen von sehr guter
Qualität erhält.
Es wurde gesagt, daß derselbe Meßkreis für die verschie
denen Bestandteile des Bindemittels dienen kann. In der
Praxis können die Massen der Bestandteile, die für die
Herstellung eines gleichen Bindemittels eingesetzt werden,
voneinander sehr verschieden sein. Dies kann einige
Schwierigkeiten aufwerfen.
Der Querschnitt des Massendurchflußmessers wird so ge
wählt, daß er ein Maximum an Genauigkeit in einem gegebe
nen Durchflußmengenbereich gestattet. In Abhängigkeit von
der Wahl dieses Bereichs ist die Aufgabezeit von jeder
Produktmenge festgelegt. Wenn die Bestandteile in vonein
ander sehr verschiedenen Anteilen eingesetzt werden, sind
bei Verwendung desselben Durchflußmessers die Zeitfolgen
sehr verschieden. Dies kann verschiedene Probleme mit sich
bringen. Wenn man eine geringe Durchflußmenge wählt,
fließen die reichlichsten Bestandteile sehr lange bis zu
einem Punkt, an dem die Geschwindigkeit der Verwendung des
Bindemittels nicht mehr zufriedenstellend ist. Wenn man im
Gegensatz dazu einen starken Durchfluß wählt, ist die
vollständige Folge schnell und der Bedarf zufriedenstel
lend, aber die Durchlaufzeit der Bestandteile von geringem
Anteil ist sehr verringert und die Ungenauigkeit bei ihrer
Messung kann sich beispielsweise aufgrund der Tatsache
der Ventilträgheit in unerwünschter Weise steigern.
Wenn die Zusammensetzung des Bindemittels Bestandteile umfaßt, die
in sehr unterschiedlichen Anteilen teilnehmen, kann es
vorteilhaft sein, zwei Meßkreisläufe oder mehr zu schaf
fen, wobei jeder Kreislauf so gewählt ist, daß er den
besten Meßbedingungen entsprechend den speziellen be
trachteten Produkten entspricht.
Natürlich ist es möglich, einen Meßkreis für jeden Be
standteil zu errichten, aber die Installationskosten
hierfür sind ganz beträchtlich erhöht. Die Verbesserung,
die aus einer solchen Anordnung folgt, genügt im allge
meinen nicht, um die zusätzliche Investition zu kompen
sieren.
Es ist bemerkenswert, daß eine einzige Meßvorrichtung
(oder ggf. zwei) für alle verschiedenen Bestandteile von
unterschiedlichster Art genügen kann. Dies ist um so vor
steilhafter, je zahlreicher diese Bestandteile sind. Ihre
gewöhnliche Anzahl beträgt sechs bis zehn, sie kann jedoch
noch höher liegen. Ein Vorteil der Massendurchflußmesser
besteht darin, daß sie unabhängig von der Volumenmasse der
behandelten Produkte arbeiten. Die ggf. auftretenden
Abweichungen sind kleiner als die allgemeine Präzision der
Messungen die vorstehend angegeben wird. Im übrigen ist es
das wichtigste, daß die die Volumenmassen der
verschiedenen verwendeten Bestandteile einander ähnlich
sind, was noch die Genauigkeit der Messungen erhöht.
Die Ähnlichkeit der Volumenmassen der Bestandteile bewirkt
auch, daß das Totvolumen, das durch die gelegte Leitung
zwischen den Dreiwegeschiebern und dem Eintritt des
Durchflußmessers gebildet wird, nicht merklich die durch
geführten Messungen verfälscht, obwohl man während der
Durchflußzeit eines Bestandteils während eines Bruchteils
dieser Zeit den Rest des vorhergehenden Bestandteils, der
diesen Teil des Meßkreises füllt, mißt. Trotzdem ist es
vorteilhaft, dieses Totvolumen so stark wie möglich zu
begrenzen, indem man die Dreiwegeschieber so dicht wie
möglich an dem Durchflußmesser anbringt. Im Fall von Pro
dukten mit sehr unterschiedlichen Volumenmassen erhöht
natürlich eine systematische Korrektur noch die Präzision.
Für die üblichsten Anwendungsbedingungen und bei Verfol
gung der im folgenden angeführten Vorsichtsmaßnahmen ist
es dennoch möglich, ohne Korrektur zu arbeiten. In der
Annahme, daß die Herstellung der Massen automatisch nach
einer programmierten Steuerung abläuft, wird die systema
tische Korrektur vorteilhaft in das Programm aufgenommen.
In Betrieb der Anlage hat die Verwendung eines einzigen
Durchflußmessers (oder einer geringen Anzahl) zur Folge,
daß er die Produkte aufeinanderfolgend aufnimmt, um sie
eines nach dem anderen zu messen.
Die Wahl der Reihenfolge ist nicht notwendigerweise will
kürlich. Sie kann durch die auszuführende Mischung fest
gelegt werden. Sie kann auch eine Funktion der Forderung
sein, daß die Bestandteile zugeleitet werden, um einen
gemeinsamen Kreis zu durchlaufen. Insbesondere ist es
vorteilhaft, am Ende der Folge eine "Spülung" durch das
Wasser, das die Gesamtmenge des eingeführten Wassers oder
nur einen Anteil davon darstellen kann, vorzunehmen, wobei
der Rest auf einmal oder mehrere Male verteilt in den
früheren Elementen der Reihenfolge zugegeben wird. Man
kann auch jeden Durchgang eines Bestandteils durch Spülen
mittels eines Bruchteils des benötigten Wassers abtren
nen.
Die Spülung am Ende der Reihenfolge stellt einen doppelten
Vorteil dar. Sie stellt einerseits sicher, daß die Gesamt
enge der Bestandteile, deren Einführung durch die Öffnung
und das Schließen der verschiedenen Schieber gesteuert
wird, gut in den Herstellungsbehälter überführt wird und
daher die Anteile gut eingehalten werden. Es garantiert
andererseits im Falle einer Änderung der Zusammensetzung
eines Verfahrens gegenüber dem folgenden die Entfernung
der Bestandteile der vorangehenden Masse.
Aus denselben Gründen wird im Kreis, der schematisch in
Fig. 2 dargestellt ist, bevorzugt, die Speisung von Wasser
am Ende der Leitung 13 so vorzusehen, daß die Spülung
die ganze Leitung betrifft.
Das Schema von Fig. 2 gibt einen Zuführungskreis der Meß
anordnung mit sieben Dreiwegeschiebern wieder. Dies ist
nur ein Beispiel. Die Menge der Zuleitungen und demzufolge
der verschiedenen Bestandteile ist nicht begrenzt. Im
übrigen kann dieselbe Anlage zur Herstellung von Binde
mitteln verschiedener dienen, wobei nicht notwendiger
weise alle Zuleitungen im Verlauf der Folge, die zur Her
stellung eines bestimmten Bindemittels führt, gebraucht
werden.
Die in den Herstellungsbehälter eingeleiteten Bestandteile
werden mittels eines Rührers 15 homogenisiert. Sie wer
den dann in den Verteilerkessel 16 übergeleitet. Die
Steuerung des Durchflusses aus dem Behälter 12 in den Kessel 16
wird durch den Füllstand in letzterem bestimmt. Wenn der
untere Füllstandmesser die Überleitung auslöst, wird die
gesamte Präparation des Behälters 12 umgefüllt. Dies wird
entweder durch einfache Schwerkraft, wie schematisch in
der Fig. 2 angegeben, oder mittels einer Umwälzpumpe durch
geführt. Diese Überleitung der Zusammensetzung löst, wenn
der Behälter 12 leer ist, das Ingangsetzen einer neuen
Folge der Bindemittelherstellung aus.
Man richtet es so ein, daß die Herstellungszeit unter der
Verbrauchszeit für das Bindemittel liegt dergestalt, daß
das Verfahren ohne Unterbrechung abläuft. Unter dieser
Bedingung sieht man, daß das hergestellte Volumen bei je
der Folge relativ gering sein kann, was die toten Mengen
an Produkt begrenzt. Selbst wenn diese Verfahrensweise
eine Vervielfachung der Herstellungsschritte bedingt, er
gibt sich keine Schwierigkeit im Falle wo, wie weiter un
ten ausgeführt wird, die Verfahrensschritte vollständig
automatisiert werden können.
Im übrigen ermöglicht das geringe Bindemittelvolumen, das
bei jeder Folge hergestellt wird, eine schnellere Umset
zung, mit anderen Worten eine kürzere mittlere Wartezeit
vor der Verwendung. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn
die hergestellte Masse sich unter Umgebungsbedingungen
rasch verändert.
Das geringe Volumen in Wartestellung erleichtert auch den
Wechsel von Bindemittel im Betriebsverlauf, indem es die
Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herstellungsver
fahren verringert. Wie bereits angegeben wurde, läuft die
Änderung der Zusammensetzung im erfindungsgemäßen Fall
ohne Produktionsunterbrechung ab, indem einfach die Rei
henfolge der Zuführung von Bestandteilen geändert wird.
Wenn eine Änderung der Zusammensetzung unternommen wird,
ist der Behälter 12 vollständig von seinem Inhalt entleert.
Mit anderen Worten, der Anteil der Zusammensetzung, der
sich unterhalb des Minimalniveaus befindet, ist entweder
verbraucht oder durch den Ablaß 19 entleert.
Die Verteilung des Bindemittels auf die Sprühapparate kann
auf verschiedene Arten erfolgen. Vorzugsweise wird
die Zusammensetzung, die aus dem Verteilerkessel 16
kommt, über Dosierpumpen zu den Sprühvorrichtungen 18
geleitet. Diese Dosierpumpen brauchen keine sehr große
Präzision aufzuweisen, wenn sie auch stabil sein müssen.
An diesem Punkt der Anlage dreht es sich nicht darum, eine
Zusammensetzung aus Bestandteilen in peinlich genauen An
teilen herzustellen, sondern die Fasern, die die Vliese
bilden, mit einer konstanten Menge an Bindemittel zu
überziehen.
Die Dosierpumpen können auch zeitweilig oder permanent
durch eine Meßeinheit vom Typ Massendurchflußmesser, die
mit Vorrichtungen zur Regulierung des Verbrauchs, wie
z. B. entsprechenden Schiebern, ausgerüstet ist, ersetzt
sein. Wenn die Kosten dieser Anlagen diesen Lösungstyp für
eine ständige industrielle Anwendung weniger attraktiv
machen, kann sie große Vorteile für gelegentlich an der
Produktionslinie durchgeführte Kontrollen haben.
Um die Zerstäubungsgeräte zu speisen, verwendet man z. B.
Schraubenpumpen.
Zur Verbindung des Verteilerkessels 16 und der Dosier
pumpen 17 kann man eine Durchflußschleife vorsehen.
Diese Anordnung, die nicht in Fig. 2 dargestellt wird, ist
besonders dann nützlich, wenn der Verteilerkessel 16
relativ weit vom Ort des Verbrauchs entfernt ist und wenn
es vorgesehen ist, die Art der Zusammensetzung häufig zu
ändern. In diesem Fall, wie vorstehend, enthält die Um
laufschleife ein Filter und eine Umwälzpumpe, die einen
Durchsatz sicherstellt, der über demjenigen liegt, der der
Speisung der Dosierpumpen 17 entspricht.
Im Fall der Verwendung einer Umlaufschleife kann das
Messen der verteilten Bindemittelmenge mit einfachen Rota
metern, die Ventile mit regulierter Öffnung steuern, oder
mit analogen Vorrichtungen reguliert werden.
Ein beträchtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrich
tung, die oben beschrieben wird, besteht in der Tatsache,
daß die Regelung der Anteile von jedem Bestandteil der
Zusammensetzung ohne jede Abänderung auf Höhe der Meßvor
richtung erfolgt, im Gegensatz zum Einsatzverfahren mit
Dosierpumpen. Tatsächlich hat erfindungsgemäß materiell
die Änderung der Anteile oder der Bestandteile selbst eine
Änderung der Reihenfolge der Öffnung und des Schließens
der Dreiwegeschieber zur Folge. Es gibt daher keine Ver
änderung der mechanischen Anlage.
Diese Vereinfachung ist beträchtlich, da die Reihenfolge
der Herstellung von einem Rechner gesteuert wird. Dieser
kann die Herstellung aus der Entfernung verfolgen und im
Fall einer dringenden Modifizierung sofort eingreifen. Die
erfindungsgemäßen Anordnungen sind noch erheblich vorteil
hafter für einen automatischen Ablauf. Ein solcher ist
umso vorteilhafter, als die Produktionsbereiche unter
schiedlicher sind und häufiger abgeändert werden.
Die automatisierte Anlage benötigt keine anderen Eingänge
von Informationen als die, die auf jeden Fall eingerichtet
sind, nämlich die Niveaumessung der Bestandteile in den
Behältern und Lagerkesseln, die Niveaumessung in den
Einsatz-, Herstellungs- und Verteilungsbehältern und
-gefäßen, und die Informationen, die von der oder den
Meßanordnung(en) für die Bestandteilmassen zur Versorgung
der Herstellung geliefert werden.
Die ggf. automatisierte Vorrichtung umfaßt auch in der
Regel Meßanordnungen, die kontrollieren, daß die benötig
ten Drücke in den Durchflußschleifen gut aufgebaut sind.
All diese Informationen werden vorzugsweise auf eine
Arbeitseinheit geleitet, die auch die programmierten An
weisungen empfängt. Diese Einheit wiederum steuert den
Gang der verschiedenen Elemente der Anlage: Schieber und
Pumpen, die die Herstellung des Bindemittels regeln. In
Fig. 2 ist die Datenverarbeitungsanlage und die automati
sche Steuerungsanlage mit dem Kasten 22 wiedergegeben.
Die Verbindungen der Behandlungs
einheit einerseits mit der Meßvorrichtung 14 und ande
rerseits mit einem Dreiwegeschieber 10 ist in gestrichelten
Linien schematisch dargestellt. Entsprechende Verbindungen
sind mit allen Meß- und Steuerungsvorrichtungen der Anlage
hergestellt, wie klar ersichtlich ist.
Die Daten, die von den verschiedenen Meßinstrumenten
stammen, gestatten im übrigen ggf., den Vorrat an Be
standteilen des Bindemittels durch die Feststellung ihres
kumulierten Verbrauchs zu verwalten.
Beispielsweise umfaßt eine Bindemittelherstellung, die für
die Erzeugung von Glasfaservliesen, -matten oder -platten
für die Dämmung verwendet wird, die folgenden Bestandtei
le, die in der angegebenen Reihenfolge eingeleitet wer
den:
- - Wasser
- - ggf. modifiziertes Phenol-Formaldehydharz
- - Harnstoff in wäßriger Lösung,
- - Ammoniumsulfat in Lösung,
- - Ammoniak,
- - Ölemulsion,
- - hydrolysiertes Silan,
- - Wasser.
Wie oben angegeben, ermöglicht der Durchfluß von Wasser am
Ende der Folge ein Spülen der Zuführungsleitungen. Das am
Anfang der Folge eingeleitete Wasser gestattet eine gute
Homogenisierung der Masse im Maße der Einleitung der
verschiedenen Bestandteile. Das Wasser, das zu diesen zwei
Zeitpunkten eingeleitet wird, kann z. B. in zwei Hälften
eingeteilt werden.
Die Bestandteile werden bei Anwesenheit einer einzigen
Meßvorrichtung getrennt nacheinander eingeleitet.
Die automatisierte Steuerung wie die manuelle Steuerung
ermöglicht nicht nur, die Einleitung der verschiedenen
Bestandteile in den benötigten Anteilen zu verfolgen,
sondern auch, die Gesamtmenge an hergestelltem Mittel den
jeweiligen Umständen anzupassen. Auf diese Weise ist es
möglich, die Bindemittelmenge an die während einer
Herstellungsänderung notwendige Menge genau anzupassen.
Die Zeit für die Herstellung des Bindemittels wird
geregelt, um dem Verbrauchstempo zu folgen. Man spart
vorteilhafterweise eine ausreichende Menge auf, um Ein
griffe in die Herstellungsanlage zu ermöglichen. Z. B.
regelt man die Dauer des Herstellungszyklus auf die Hälfte
der Dauer des Verbrauchszyklus.
Wie oben angegeben kann die Menge an Bindemittel, die in
jedem Zyklus hergestellt wird, sehr gering sein. Aus
praktischen Gründen und um ggf. für kurze Unterbrechungen
der Anlage vorzusorgen, ohne zur Unterbrechung der Pro
duktion gezwungen zu sein, ist es trotzdem vorteilhaft,
die Kapazität des Verteilerkessels zwischen seinen Mini
mal- und Maximalfüllständen ausreichend zu halten, wobei
die Menge an Bindemittel wenigstens einem Verbrauch von
15 Minuten entspricht.
Die Kapazität des Verteilerkessels ist nicht an diejenige
des Einsatzbehälters oder des Herstellungsbehälters ge
bunden. Die einzige Begrenzung besteht natürlich darin,
daß das Volumen des Verteilerkessels ausreicht, um die
größte Gesamtmenge an Beschickung zu fassen, die einge
leitet wird, um im Herstellungsbehälter hergestellt zu
werden.
Die vorstehend beschriebene Erfindung für die Herstellung
vom Bindemitteln ist auch für die Herstellung von Zusam
mensetzungen brauchbar, die unter denselben Bedingungen
auf die Fasern gesprüht werden, selbst wenn sie nicht,
oder im wesentlichen nicht zur Verbindung der Fasern mit
einander bestimmt sind. Insbesondere ist die Erfindung
anwendbar auf die Herstellung für Schmelzmittel, die z. B.
hauptsächlich den Fasern einen angenehmen Griff verleihen
sollen oder die Emission von Staub verhindern sollen. Die
Herstellung dieser Schmelzmittel wendet auf dieselbe Weise
die Vereinigung von verschiedenen flüssigen Bestandteilen
an. Daher sind dasselbe Verfahren und derselbe Anlagetyp,
wie die beschriebenen, für Schmelzmittel anwendbar.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Herstellung von zum Aufsprühen auf
Mineralfaservliese oder -filze geeigneten flüssigen Zusam
mensetzungen, durch die Vereinigung und Mischung von mehre
ren flüssigen Bestandteilen, mit Einsatzbehältern (2) für
die Bestandteile, die über eine oder mehrere Leitung(en)
(13), deren Anzahl geringer ist als die Anzahl der Bestand
teile, mit einem Herstellungsbehälter (12) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Leitung (13) mit einem oder mehreren Be schickungskreisen für die Bestandteile verbunden ist, wobei jeder Beschickungskreis einen Einsatzbehälter (2), eine Leitungsgruppe (11), die eine Umlaufschleife bildet, in der eine Umwälzpumpe (8) angeordnet ist, und einen mit der Lei tung (13) verbundenen Dreiwegeschieber (10) umfaßt;
daß jeder Schieber (10) zur aufeinanderfolgenden Ein leitung eines Bestandteils in die Leitung (13) derart steu erbar ist, daß je nach Stellung des Dreiwegeschiebers (10) die Gesamtmenge an Bestandteil oder nur ein Teil davon in den Einsatzbehälter zurückgeleitet wird und der andere Teil in die Leitung (13) geleitet wird;
daß an jeder Leitung (13) stromaufwärts der Schieber (10) ein Massendurchflußmesser (14) angeordnet ist; und
daß der Herstellungsbehälter (12) mit einem Ver brauchskreis verbunden ist.
daß jede Leitung (13) mit einem oder mehreren Be schickungskreisen für die Bestandteile verbunden ist, wobei jeder Beschickungskreis einen Einsatzbehälter (2), eine Leitungsgruppe (11), die eine Umlaufschleife bildet, in der eine Umwälzpumpe (8) angeordnet ist, und einen mit der Lei tung (13) verbundenen Dreiwegeschieber (10) umfaßt;
daß jeder Schieber (10) zur aufeinanderfolgenden Ein leitung eines Bestandteils in die Leitung (13) derart steu erbar ist, daß je nach Stellung des Dreiwegeschiebers (10) die Gesamtmenge an Bestandteil oder nur ein Teil davon in den Einsatzbehälter zurückgeleitet wird und der andere Teil in die Leitung (13) geleitet wird;
daß an jeder Leitung (13) stromaufwärts der Schieber (10) ein Massendurchflußmesser (14) angeordnet ist; und
daß der Herstellungsbehälter (12) mit einem Ver brauchskreis verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Einsatzbehälter (2) mit Lagerbehältern (1)
verbunden sind und Meßfühler zum Einhalten einer Minimal-
und Maximalbefüllung und zum Auslösen der Zuführung der Be
standteile aus den Lagerbehältern (1) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leitung (13) an dem Ende, das am weite
sten von ihrer Mündung in den Herstellungsbehälter (12)
entfernt ist, mit einer Wasserzuführung verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Massendurchflußmesser (14)
auf die Messung von Bestandteil-Durchflußmengen ausgelegt
ist, die mindestens der zweifachen Verbrauchsmenge entspre
chen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß der Verbrauchskreis einen Vertei
lerkessel (16) umfaßt, der einlaßseitig mit dem Auslaß des
Herstellungsbehälters (12) und auslaßseitig mit einer
Sprühvorrichtung (18) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Verteilerkessel (16) mit einer die Zusammen
setzung umwälzenden Umlaufschleife mit Umwälzpumpe verbun
den ist, wobei eine zu der Sprühvorrichtung (18) führende
Abzweigung in dieser Schleife eine regelbare Dosierpumpe
(17) enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Schieber (10) in Abhängigkeit
von den Informationen, die von dem Massendurchflußmesser
(14) und den Meßfühlern in den verschiedenen Einsatzbehäl
tern (2) ausgegeben werden, und gespeicherten Befehlen durch
eine automatische Einheit (22) steuerbar sind.
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