DE4127547C2 - Vorrichtung und Verfahren zur dosierten und kontrollierten Abgabe von Gießharz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dosierten und kontrollierten Abgabe von Gießharz.

Aus der DE 27 41 803 ist eine Vorrichtung zum Fördern und/oder Dosieren flüssiger bis hochviskoser Medien bekannt, die insbesondere aus evakuierten Vorratsbehältern, mit einem in einem Gehäuse befindlichen Pumpraum, einem mit einer Antriebsstange verbundenen Verdrängerkörper, der im Zulauf zum Pumpraum und im Pumpraum be­ wegbar ist, und einer durch ein Ventil gesteuerten Auslaßöffnung besteht.

Der Verdrängerkörper besteht aus einem Förderkolben und einem fest damit verbundenen Einlaßkolben, der einen kleineren Querschnitt hat als der Förderkolben und der bei maximalem Aus­ stoßhub den einzigen Zulauf zum Pumpraum bis zum Übergang in den Medienvorrat vollständig ausfüllt.

Die Dosierpumpe gemäß der DE 37 38 656 C1 weist ein Gehäuse mit einem Pumpenraum auf seiner Unterseite und einen dar­ überliegenden Kolbenraum auf. Der Pumpenraum ist eingangsseitig über ein schematisch angedeutetes Saugventil und eine Saugleitung mit einem Dosier­ mittelbehälter verbindbar. Ein Dosierkolben ist in dem Gehäuse so geführt, daß er zum Rückhub aus dem Pumpenraum austaucht und zum Arbeitshub in diesen eintaucht. An dem in Arbeitsstellung der Dosierpumpe oben liegen­ den Rand des Pumpenraumes ist ein Kompressions- O-Ring vorgesehen, der den Dosierkolben beim Ein­ tauchen dichtend umgibt. In einem vorgegebenen Ab­ stand vom Kompressions-O-Ring liegt unterhalb dessel­ ben ein mit einer Dosierstelle zu verbindender Ausgang mit einem Druckventil.

An dem in Arbeitsstellung oben liegenden Ende des Kolbenraumes ist eine Rücklaufleitung über ein Druckventil angeschlossen.

Bei der Zuführung von Gießharz zu einem Durchlauf­ mischer ist es erforderlich, die einzelnen Gießharzkom­ ponenten aus den jeweiligen Vorratsgefäßen in exakt dosierten Volumina abzugeben. Insbesondere beim syn­ chronen Betrieb mehrerer derartiger Pumpvorrichtun­ gen ist es zur fehlerfreien Produktion der Gießharzteile unumgänglich, jeweils aufeinander abgestimmte kon­ stante Volumenverhältnisse zu erzielen.

Bei bekannten Vorrichtungen ist am Bodenbe­ reich eines Vorratsgefäßes oder in direkter Nähe des Bodenbereiches ein Pumpzylinder ausgebildet, in wel­ chen ein Pumpkolben einbringbar ist und ein Zulauf des Gießharzes aus dem Vorratsgefäß zum Pumpzylinder besteht. Durch Verschiebung des Pumpkolbens in dem Pumpzylinder wird das in dem Pumpzylinder befindli­ che Gießharz durch eine mit dem Auslaßbereich des Pumpzylinders in Verbindung stehende Abführleitung ausgefördert. Um ein Einströmen des Gießharzes bzw. der Gießharzkomponente in den Pumpzylinder zu er­ möglichen, muß der Pumpkolben gänzlich aus diesem herausgezogen werden. Es ergibt sich dadurch, daß der Pumpzylinder in direkter Verbindung mit dem Zulauf steht. Bei Beginn des Dosiervorganges ist es deshalb erforderlich, den Pumpkolben zunächst in den Pumpzy­ linder einzuführen und mit diesem in dichtenden Kon­ takt zu bringen. Dabei ist die Menge des, nach dichten­ dem Einbringen des Pumpkolbens in den Pumpzylinder, ausgeförderten Gießharzes außer vom Arbeitshub (y) von mehreren Faktoren abhängig, nämlich von der Vis­ kosität des Gießharzes, von der Wirksamkeit der Dich­ tung zwischen dem Pumpkolben und dem Pumpzylinder und von der Vorschubgeschwindigkeit des Pumpkol­ bens.

Beim anfänglichen Einführen des Pumpkolbens in den Pumpzylinder strömt Gießharz zwischen Pumpkolben und Pumpzylinder in den Zulauf zurück, wobei diese zurückströmende Menge von den drei oben genannten Faktoren abhängig ist. Dieser Rückströmvorgang wird beendet, wenn der Pumpkolben vollständig dichtend in den Pumpzylinder eingeführt ist. Erst zu diesem Zeit­ punkt kann der eigentliche Dosiervorgang vorgenom­ men werden, bei dem durch die nachfolgende Bewe­ gung des Pumpkolbens um den Arbeitshub (y) Gießharz verdrängt wird. Bedingt durch die Rückströmvorgänge bis zum dichtenden Eintauchen des Pumpkolbens in den Pumpzylinder ergeben sich erhebliche Ungenauigkeiten bei der Dosierung des Gießharzes. Diese Probleme ver­ stärken sich noch, wenn mehrere Pumpzylinder parallel arbeitend eingesetzt werden, wobei der prozentuale Fehler umso größer wird, je geringer das insgesamt ab­ gegebene Gießharzvolumen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfa­ cher Ausgestaltung ein hohes Maß an Betriebssicher­ heit gewährleisten und eine exakte Dosierung der abzu­ gebenden Gießharzmenge ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Erfindungsgemäß wird der Pumpkolben zunächst um einen vorgegebenen Weg in den Pumpzylinder eingeführt. Bei Beendigung dieses Einführvorganges (Vorhub) ist sichergestellt, daß sich der Pumpkolben in dichtender Anlage an dem Pumpzylinder befindet. Bei dem nachfolgenden Arbeits­ hub wird somit das im Pumpzylinder eingeschlossene Gießharzvolumen mit höchster Genauigkeit aus dem Auslaß des Pumpzylinders ausgefördert Dosierunge­ nauigkeiten ergeben sich somit, im wesentlichen, nur aus einer unpräzisen Bewegung des Pumpkolbens, weniger jedoch aus Änderungen der Viskosität des Gießharzes oder aus Verschleiß der Dichtung. Ebenso spielt die Eintauchgeschwindigkeit des Pumpkolbens beim Ein­ tauchen in den Pumpzylinder keine entscheidende Rolle, im Vergleich zu dem Stand der Technik. Da die Bewe­ gung des Pumpkolbens selbst sehr exakt steuerbar ist, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine höchst präzise Dosierung des Gießharzes.

Bevorzugterweise wird das bei dem Vorhub ver­ drängte Gießharz in den Zulauf rückgeführt. Es ergibt sich hierdurch ein geschlossener Kreislauf, bei welchem kein Verlust an Gießharz auftritt.

Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung des er­ findungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß der Vor­ hub als Prüfhub ausgeführt wird, bei welchem der Druckanstieg in dem Pumpzylinder oder einer nachge­ schalteten Leitung gemessen wird. Wenn bei dem Prüf­ hub ein ausreichender Druck festgestellt wird, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Pumpzylinder vollständig gefüllt ist, so daß der nachfolgende Arbeitshub ausge­ führt werden kann. Wird der vorgegebene Druck nicht erreicht, so kann das in dem Arbeitshub verdrängte Gießharzvolumen anstatt in den Durchlaufmischer in den Zulauf rückgeführt werden. Es ist auch möglich, den Pumpkolben zurückzuziehen, damit weiteres Gießharz in den Pumpzylinder strömen kann.

Die Anwendung eines Prüfhubes ist insbesondere bei Vorrichtungen besonders vorteilhaft, bei welchen eine Durchlaufentgasung des Gießharzes bzw. der Gieß­ harzkomponente erfolgt. Andererseits ist diese Verfah­ rensvariante auch bei normalen Vorratsbehältern vor­ teilhaft, insbesondere dann, wenn eine sehr schnelle Pumpfolge auftritt, d. h. die einzelnen Taktzeiten sehr kurz sind, so daß das Einströmen des Gießharzes in den Pumpzylinder in Abhängigkeit von der Viskosität des Gießharzes unterschiedlich lange dauern kann.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst.

Um den Druck während des Prüfhubes bestimmen zu können, ist es günstig, wenn im Bereich des Pumpzylin­ ders oder der Abführleitung ein Drucksensor vorgese­ hen ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn zur Bestimmung des Prüfdruckes in der Rückführleitung ein Drosselventil angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Aus­ führungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung be­ schrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teils im Schnitt, eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Vorratsgefäß, das als Zulauf 1 dient, an dessen Bodenbereich ein Pumpzylinder 2 ausgebildet ist. Dieser ist an seinem bodenseitigen Ende mit einer Abführleitung 4 verbunden, um das in dem Vorratsgefäß 1 befindliche Gießharz bzw. die Gießharz­ komponente über ein Rückschlagventil 9 und eine Ven­ tileinrichtung 5 einem Durchlaufmischer 10 zuzuführen. Von diesem wird das Gießharz über ein nicht dargestell­ tes Gießventil einer ebenfalls nicht gezeigten Gießform zugeleitet. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung übli­ cherweise nur eine Gießharzkomponente beinhaltet, ist der Durchlaufmischer 10, wie aus dem Stand der Tech­ nik bekannt, mit mehreren derartigen Vorratsgefäßen verbunden, um die einzelnen Gießharzkomponenten zu dem fertigen Gießharz zu mischen.

Im Innenraum des Vorratsgefäßes 1 ist ein Pumpkol­ ben 3 angeordnet, welcher in vertikaler Richtung mittels eines Antriebsmotors 11, mit welchem der Pumpkolben 3 über eine Kolbenstange 12 verbunden ist, bewegbar ist. Oberhalb des Pumpkolbens 3 ist eine Führungsplatte 13 angeordnet, welche sowohl mit dem Pumpkolben 3 als auch mit der Kolbenstange 12 verbunden ist und Durchströmöffnungen 14 zur Durchleitung des Gieß­ harzes aufweist.

Am oberen Bereich ist eine mit einem Ventil 15 verse­ hene Einlaßleitung 16 vorgesehen. Weiterhin kann der Innenraum des Vorratsgefäßes 1 mit einer Vakuumquel­ le verbunden sein, die zu einer Entgasung der Gießharz­ komponente führt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ventil­ einrichtung 5 als Dreiwegeventil ausgebildet, welches über eine Rückführleitung 6, die mit einem Drosselventil 8 versehen ist, mit dem Innenraum des Vorratsgefäßes 1 in Verbindung steht oder über die Förderleitung 17 mit dem Statikmischer 10.

Weiterhin ist in der Abführleitung 4 ein Drucksensor 7 eingebaut, um den Druck in der Abführleitung zu messen, so wie dies nachfolgend noch beschrieben wer­ den wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Bei Beginn eines Dosierzyklusses ist zunächst der Pumpkolben 3 vollständig aus dem Pumpzylinder 2 zu­ rückgezogen, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, um ein freies Einströmen des Gießharzes in den Pumpzylinder 2 zu ermöglichen. Nachfolgend wird der Pumpkolben 3 um einen ersten Weg x nach unten verfahren. Dieser Weg bildet den Vorhub, bei welchem der Pumpkolben 3 um einen Weg z in den Pumpzylinder 2 eingeführt wird. Nach Beendigung des Vorhubes x ist der Pumpkolben 3 dichtend in den Pumpzylinder 2 eingefahren. Das bei diesem Einfahrvorgang verdrängte Gießharzvolumen wird über die Abführleitung 4, die Ventileinrichtung 5, die Rückführleitung 6 und das Drosselventil 8 in den Innenraum des Vorratsgefäßes 1 rückgeführt. Der hier­ bei in der Abführleitung 4 gebildete Druck (bedingt durch das Drosselventil 8 bzw. den Leitungswiderstand) wird von dem Drucksensor 7 ermittelt und an eine Steu­ er- oder Regeleinrichtung abgegeben. Der Druck ist ein Indiz dafür, ob sich eine ausreichende Gießharzmenge in dem Pumpzylinder 2 befindet und ob der Pumpkol­ ben 3 dicht in den Pumpzylinder 2 eingefahren ist Nach­ folgend wird der Pumpkolben 3 um den Arbeitshub y verfahren, das hierbei verdrängte Gießharzvolumen wird nach Umstellung der Ventileinrichtung 5 dem Durchlaufmischer 10 zugeführt. Die Umschaltung der Ventileinrichtung 5 nach Beendigung des Vorhubes x erfolgt in Abhängigkeit von dem Drucksignal des Drucksensors 7. Sollte durch den Drucksensor 7 kein ausreichender Druck ermittelt werden, so wird entwe­ der der Pumpkolben 3 zurückgezogen oder es erfolgt keine Umstellung der Ventileinrichtung 5, so daß das in dem Arbeitshub y verdrängte Gießharzvolumen über die Rückführleitung 6 in das Vorratsgefäß 1 rückgeführt wird.

Es ergibt sich somit der Vorteil, daß durch den Weg z eine ausreichende Eintauchtiefe des Pumpkolbens ge­ währleistet ist, so daß dieser ausreichend gegen den Pumpzylinder abgedichtet ist. Es entfällt hiermit eine beim Stand der Technik stets erforderliche Nullpunktju­ stierung, so daß auch zwei oder mehrere derartige Do­ sierpumpen in präziser Weise parallel betrieben werden können. An Stelle des Dreiwegeventiles 5 ist es auch möglich, in den entsprechenden Leitungen einzelne, voneinander unabhängige Ventile vorzusehen.

Die Steuerung der Bewegung des Pumpkolbens kann beispielsweise mittels einer sogenannten Achsensteue­ rung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, den Weg des Pumpkolbens mechanisch zu steuern, wobei beispiels­ weise im Bereich des Kolbenantriebes ein Pneumatikzy­ linder vorgesehen sein kann, welcher die Antriebsbewe­ gung des Pumpkolbens bei Beendigung des Vorhubes x abfängt und nach Druckabbau den Arbeitshub freigibt.

Claims (10)

1. Verfahren zur dosierten und kontrollierten Ab­ gabe von Gießharz aus einem Zulauf (1), an dessen Bodenbereich ein Pumpzylinder (2) ausgebildet ist, in welchen ein in dem Zulauf (1) bewegbar gelager­ ter Pumpkolben (3) einbringbar ist, wobei der Pumpkolben (3) in einem Vorhub (x) unter Verdrängung von Gießharz aus dem Pumpzylinder (2) über eine Rückführleitung (6) in den Zulauf (1) um einen vorgegebenen Eintauchweg (z) in den Pumpzylinder (2) ein­ geschoben wird und nachfolgend der Pumpkol­ ben (3) unter Verdrängung einer vorbestimmten Gießharzmenge über eine Förderleitung (17) einen Arbeitshub (y) ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das bei dem Vorhub (x) verdrängte Gießharz in den Zulauf (1) rückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorhub (x) als Prüfhub aus­ geführt wird, bei welchem der Druckanstieg in dem Pumpzylinder (2) oder einer nachgeschalteten Lei­ tung (4) gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach Erreichen eines vorgegebenen Druckes der Arbeitshub (y) ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichterreichen eines vorgegebenen Druckes das in dem nachfol­ genden Arbeitshub (y) verdrängte Gießharzvolu­ men in den Zulauf (1) rückgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Nichterreichen eines vorge­ gebenen Druckes während des Vorhubes (x) der Pumpkolben (2) zurückgezogen wird.

7. Vorrichtung zur dosierten und kontrollierten Ab­ gabe von Gießharz zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Pumpzylinders (2) oder der Abführleitung (4) ein Drucksensor (7) zur Ermittlung des Druckes während des Vorhubes (x) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Rückführleitung (6) ein Dros­ selventil (8) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dreiwegeventil als Ventileinrichtung (5) vorgesehen ist.