DE4326492B4

DE4326492B4 - Mehrfach-Komponenten-Controller

Info

Publication number: DE4326492B4
Application number: DE19934326492
Authority: DE
Inventors: Gary W. Box; Lawrence S. Kelly
Original assignee: Graco Minnesota Inc
Current assignee: Graco Minnesota Inc
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: CA2101032A1; FR2694507B1; JPH06294674A; GB2269327B; GB2269327A; FR2694507A1; JP3192286B2; KR100292633B1; GB9315872D0; KR940003837A; DE4326492A1; US5368059A

Abstract

Verfahren zur Dosierung eines Fluids, bestehend aus mindestens ersten und zweiten Komponenten, wobei jede der Komponenten in dem jeweiligen Flußweg ein Meßgerät und ein Ventil aufweist und die Flußwege sich in einem Mischer vereinigen, und wobei in einem vorbestimmten Verhältnis abgegeben werden soll, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist;
Abgabe einer ersten vorbestimmten Anzahl von Zähleinheiten des ersten Fluids;
Schließen des Ventils des ersten Fluids;
Öffnen des Ventils des zweiten Fluids;
Messen der Überlauf-Zähleinheiten des ersten Fluids nachdem der Fluss des zweiten Fluids gestartet hat;
Berechnen der Anzahl der Zähleinheiten des zweiten Fluids, die zum Erhalten des vorbestimmten Verhältnisses relativ zu der Summe der ersten vorbestimmten Anzahl und des ersten Fluidüberlaufs benötigt wird, und anschließendes Subtrahieren der vorbestimmten Toleranz, um eine zweite Fluidzahl zu bilden; und
Schließen des Ventils des zweiten Fluids, nachdem die zweite Fluidzahl abgegeben worden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den vergangenen Jahren wurden Vorrichtungen zur Abgabe von Materialien aus mehreren Komponenten zunehmend populär, da derartige Materialien eine breitere Verwendung in der Industrie erlangt haben. In der Anwendung hier wird ein Katalysator (oder erstes Fluid) mit einem Harz (oder zweitem Fluid) gemischt. Obgleich die Ausdrücke Katalysator und Harz aus Gründen der Bezeichnungspraktikabilität benutzt werden, ist es selbstverständlich, daß ebenso andere Mehrfach-Komponenten-Systeme verwendet werden können, die normalerweise diese Terminologie nicht benutzen würden.
Beim Abgeben und Mischen derartiger Fluide ist es normalerweise erwünscht, daß diese in einem festen, vorbestimmten Verhältnis abgegeben werden, das von 1:1 bis 20:1 reichen kann. In traditionelleren Systemen werden beide Fluide gleichzeitig dosiert. Typischerweise findet der Fluß der einen Seite bei einer relativ konstanten, ungesteuerten Rate statt, während der Fluß der anderen Seite variiert wird, um das gewünschte Verhältnis aufrechtzuhalten. Ebensogut bekannt sind mechanische Systeme, bei denen zwei Pumpen mechanisch miteinander verbunden sind, um ein reproduzierbares Gemisch herzustellen.
Weiterhin sind Systeme bekannt, die unter dem PRECISION-MIX Warenzeichen des Rechtsnachfolgers der vorliegenden Erfindung verkauft werden und allgemein im Europäischen Patent Nr. 116879 beschrieben sind. In derartigen Systemen sind beide abzugebenden Flüssigkeiten mit einem Durchflußmesser und einem damit verbundenen Ventil versehen. Eine feste Menge des ersten Fluids wird in einem Mischer abgegeben; anschließend wird eine feste Menge des zweiten Fluids in dem Mischer abgegeben, worauf der Prozeß wiederholt wird.
Derartige Systeme, die ein sequentielles Dosieren verwenden, arbeiten zufriedenstellend, aber werden ungenauer, wenn sie bei höheren Flußraten benutzt werden. Insbesondere resultiert einer der Nachteile derartiger Systeme aus der Tatsache, daß die zum Abschalten des Flusses verwendeten Ventile nicht sofort ansprechen. Falls das Ventil des ersten Fluids das Fluid 20 Zähleinheiten des Durchflußmessers des ersten Fluids lang abgegeben hat und dann zum Schließen aufgefordert wird, werden wahrscheinlich einige zusätzliche Zähleinheiten durch das Ventil fließen, bevor der Fluß tatsächlich stoppt.
In den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist die einzige stattfindende Korrektur, daß die Zähleinheiten, die den Überlauf darstellen, von dem nachfolgenden Zyklus desselben Fluids abgezogen werden. Wenn beispielsweise das erste Fluidventil normalerweise 20 Zähleinheiten des Materials abgibt und der Überlauf 2 Zähleinheiten beträgt, werden im nachfolgenden Zyklus die 2 Zähleinheiten Überlauf von der normalen Menge abgezogen, und das Ventil würde angewiesen werden, 18 Zähleinheiten zu dispensieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Mehrfach-Komponenten-Abgabe-System zu schaffen, das fähig ist zuverlassige Gemische bei relativ hohen Flußraten herzustellen und das einfach betrieben werden kann.
Das Mehrfach-Komponenten-System der vorliegenden Erfindung ist für den Gebrauch mit Durchflußmessern gedacht, die einen Pulsstrom ausgeben. Jeder Puls bzw. jede Zähleinheit entspricht einer vorgegebenen Menge von Fluid, die durch den Durchflußmesser fließt. Diese Menge kann eine Unze, eine Gallone oder eine andere gewählte Maßeinheit oder ein Teil davon sein. Aus Konsistenzgründen wird der Ausdruck ”Zähleinheit” hier ausschließlich in Zusammenhang mit einem Volumen benutzt.
Ein volumetrischer Durchflußmesser, wie beispielsweise ein Zahnradmeßgerät, wird in jeden der zwei Fluidströme eingebracht. Die Zähleinheiten des Durchflußmessers werden einem digitalen Controller zugeführt. Ein Ventil wird durch ein Signal vom digitalen Controller gesteuert und ist zwischen jedem Fluidstrom und einer Mischkammer angeordnet.
Der digitale Controller berechnet zuerst das optimale Volumen jeden Stromes, das benötigt wird, um das gewunschte Verhältnis herzustellen. Das Ventil des ersten Materials öffnet sich und erlaubt, daß die errechnete optimale Menge des ersten Materials in die Mischkammer fließt, wonach das erste Ventil geschlossen wird. Da die Ventile nicht sofort ansprechen können, wird beim Schließen jedes Ventils zusätzliches Material abgegeben, das hier als Überlauf bezeichnet wird.
Nachdem das erste Ventil geschlossen ist, subtrahiert der digitale Controller von der abgegebenen Menge des ersten Materials die Menge des Überlaufs des vorangegangenen Zyklus. Eine gleiche Korrektur wird für das zweite Ventil und das zweite Material vorgenommen. Wenn das Ventil des zweiten Materials sich einschaltet, korrigiert der digitale Controller die Menge des zweiten Materials, das wie im vorangegangenen beschrieben, abgegeben wird, nachdem ungefahr die Hälfte des optimalen Wertes abgegeben worden ist, und berechnet anschließend die Minimalmenge des zweiten Materials, die abgegeben werden muß, um das Verhältnis innerhalb der Grenzen zu erreichen, die von dem gewunschten Verhältnis und der vorbestimmten Toleranz vorgegeben werden. Dieser Wert wird der neue Zielwert für das zweite Material, das noch abgegeben werden muß. Daher ist das Verhältnis fur den Zyklus des zweiten Materials an seinem Minimum wenn das Ventil des zweiten Materials sich schließt und jeder Überlauf des zweiten Materials, der während des Schließens des Ventils abgegeben wird, verschiebt das Verhältnis hin zu dem gewünschten Wert in der Mitte des Bereiches.
Mit der Beendigung jeder Abgabe des ersten Materials wird das gegenwärtige Verhältnis für den vorangegangenen ersten und zweiten Materialabgabezyklus berechnet. Dieses Verhältnis wird dann mit den Grenzen verglichen, die aus dem erwünschten Verhältnis und der zulässigen Toleranz errechnet werden, um zu sehen, ob irgendwelche Alarme notwendig sind.
Das System fährt dann in einer Weise fort, den richtigen Zielwert für das zweite Material, das zur Hälfte durch die zweite Materialabgabe abgegeben wurde, auf der Grundlage der gegenwärtig abgegebenen Menge des zweiten Materials zurückzurechnen. Da der digitale Controller das Volumen des Uberlaufs beider Materialien kennt, kann er nun weiterhin den Zielwert des zweiten Materials zusätzlich korrigieren, so daß das Verhältnis sich exakt ergibt.
Durch den Einsatz dieses Abgabeverfahrens wird garantiert, daß jeder erste und zweite Materialabgabezyklus größer ist als das erwünschte Minimalverhältnis. Nur eine außergewöhnlich hohe Menge von Überlauf in der Abgabe des zweiten Materials wird dazu führen, daß das Verhältnis das gewünschte Maximalverhältnis überschreitet. Da der Überschuß des zweiten Materials ein kleinerer Anteil der Menge des zweiten abgegebenen Materials ist wenn höhere Verhältnisse angefordert werden, verbessert sich die Genauigkeit mit steigendem Verhältnis. Jede Änderung im Überschuß des ersten Materials, der durch einen Wechsel in der Flußrate verursacht wird, wird sofort mit der nächsten Abgabe des zweiten Materials kompensiert, so daß das Verhältnis bei höheren Flußbereichsraten und höheren Verhältnissen als dem Stand der Technik beibehalten wird.
Diese und andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen klarer hervortreten, wobei gleiche Referenzzeichen sich auf die gleichen oder ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die das Abgabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt eine Abgabesequenz von Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik.
3 zeigt die Abgabesequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie die 1 zeigt, ist die vorliegende Erfindung, allgemein mit 10 bezeichnet, mit entsprechenden ersten und zweiten Quellen von unter Druck stehenden Fluiden 12 und 14 versehen. Die Fluidquellen führen zu entsprechenden ersten und zweiten Durchflußmessern 16 und 18 und anschließend zu ersten und zweiten Steuerventilen 20 und 22. Die Ausgänge der Steuerventile 20 und 22 führen zu einem Mischer 26, und der Ausgang 28 des Mischers 26 versorgt eine Sprühpistole oder ähnliches mit dem gemischten Fluid. Der digitale Controller 24 ist sowohl mit den ersten und zweiten Durchflußmessern 16 und 18, als auch mit den ersten und zweiten Ventilen 20 und 22 verbunden.
2 illustriert, wie Systeme des Standes der Technik im Betrieb arbeiten und wird als Grundlage für die Erfindung benutzt werden, die in der 3 dargestellt ist und spater beschrieben wird. Der Katalysator oder das erste Material wird für X Zähleinheiten dispensiert. An dem Ende der X Zähleinheiten wird ein Signal an das erste Ventil 20 gesendet, das abgeschaltet wird und das zweite Ventil 22 wird geöffnet, worauf Y Zähleinheiten des zweiten Materials oder Harzes abgegeben werden. Der Überlauf Z des ersten Materials wird dann von den X Zähleinheiten des nächsten Zyklus subtrahiert. Eine ähnliche Subtraktion des Überlaufs, die aber nicht in der 2 dargestellt ist, wird für das Harz oder das zweite Material durchgeführt. Wie in der 2 gezeigt ist, wird das Verhältnis eines derartigen Systems typischerweise Y:X sein.
Bezogen auf die vorliegende Erfindung in 3, beginnt der Abgabezyklus mit der Abgabe von X Zähleinheiten des ersten Materials bzw. Katalysators. An dem Ende der X Zähleinheiten wird das erste Ventil 20 geschlossen und das zweite Ventil 22 geöffnet. Wiederum wird das erste Material typischerweise einen Überlauf um Z Zähleinheiten haben. Nachdem der Fluss des zweiten Materials gestartet hat, überprüft der Controller 24 ungefähr in der Hälfte der gewünschten Anzahl der Zähleinheiten die gegenwärtige Anzahl der Zähleinheiten des gerade abgegebenen ersten Materials (X + Z) und errechnet anschließend die Anzahl der Zähleinheiten des zweiten Materials, die notwendig sind, um das gewunschte Verhältnis Y:X zu erreichen. Der Controller subtrahiert anschließend die vorbestimmte Toleranz, die der Benutzer in den Controller eingegeben hat (beispielsweise 10%), um eine Zielanzahl von Zähleinheiten des zweiten Materials bereitzustellen, die abgegeben werden wird.
Obwohl die ersten und zweiten Materialien ausgetauscht werden konnen, d. h. daß das Harz oder das Material mit der größeren Materialmenge in dem Gemisch zuerst abgegeben wird, ist es für den Controller einfacher, die erforderliche Rechnung und Korrektur durchzuführen, wenn das Material mit der größeren Anzahl von Zähleinheiten als das zweite Material des Zyklus verwendet wird.
Am Ende des zweiten Abgabezyklus des ersten Materials überpruft der Controller 24 den vorangegangenen Gesamtzyklus und errechnet, ob die gegenwärtigen Mengen beider abgegebenen Materialien (einschließlich des Überlaufs) innerhalb der vorbestimmten Toleranz des gewünschten Verhältnisses liegt. Falls es nicht innerhalb dieser Toleranz fällt, kann ein Alarm ertönen.
Es ist in Betracht zu ziehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an dem Controller vorgenommen werden können, ohne daß von dem Sinn und Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist, abgewichen wird.

Claims

Verfahren zur Dosierung eines Fluids, bestehend aus mindestens ersten und zweiten Komponenten, wobei jede der Komponenten in dem jeweiligen Flußweg ein Meßgerät und ein Ventil aufweist und die Flußwege sich in einem Mischer vereinigen, und wobei in einem vorbestimmten Verhältnis abgegeben werden soll, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist; Abgabe einer ersten vorbestimmten Anzahl von Zähleinheiten des ersten Fluids; Schließen des Ventils des ersten Fluids; Öffnen des Ventils des zweiten Fluids; Messen der Überlauf-Zähleinheiten des ersten Fluids nachdem der Fluss des zweiten Fluids gestartet hat; Berechnen der Anzahl der Zähleinheiten des zweiten Fluids, die zum Erhalten des vorbestimmten Verhältnisses relativ zu der Summe der ersten vorbestimmten Anzahl und des ersten Fluidüberlaufs benötigt wird, und anschließendes Subtrahieren der vorbestimmten Toleranz, um eine zweite Fluidzahl zu bilden; und Schließen des Ventils des zweiten Fluids, nachdem die zweite Fluidzahl abgegeben worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Berechnung des tatsächlichen Verhältnisses aufweist, das während der vorangegangenen ersten und zweiten Fluidzyklen abgegeben worden ist und Auslösen eines Alarms, falls das tatsächliche Verhältnis ein vorbestimmtes Verhältnis um mehr als die vorbestimmte Toleranz überschreitet.