DE4331924C2 - Dosiervorrichtung zum Dosieren von hochviskosen, pastösen Materialien - Google Patents
Dosiervorrichtung zum Dosieren von hochviskosen, pastösen MaterialienInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung zum
Dosieren von hochviskosen, pastösen Materialien, insbesondere
Druckfarben, etwa Offset-Druckfarben, mit mindestens einem mit
einem Materialvorrat verbindbaren Dosierventil, dem das Material
mit hohem Druck zugeführt wird, mit einer Wiegeeinrichtung zur
Ermittlung der aus dem Dosierventil ausgetragenen Materialmenge,
mit einer Steuereinrichtung zum Beeinflussen des Öffnungs
zustandes des Dosierventils in Abhängigkeit von der ausgetragenen
Materialmenge und mit einer Einrichtung zum Entfernen des nach
dem Schließen des Dosierventils von diesem noch herabhängenden
Restmaterials.
Das Dosieren von hochviskosem, pastösem Material, das beispiels
weise eine Viskosität von mehr als 2000 Pascal/sec hat, ist in
der Praxis schwierig, wie dies beispielsweise besonders deutlich
wird, wenn man versucht, unterschiedliche Offset-Druckfarben so
in einen Behälter zu dosieren, daß das erhaltene Mischprodukt
einen genau definierten Farbton aufweist.
Es ist bekannt, hochviskose, pastöse Materialien in Form von
Offset-Druckfarben aus trommelförmigen Behältern unter hohem
Druck jeweils einem Dosierventil zuzuführen, aus dem dann ein
Strom oder Strang des Materials in einen Behälter ausgetragen
wird, der mit einer Wiegeeinrichtung gekoppelt ist, so daß der
Dosiervorgang, üblicherweise von einem Computer gesteuert,
beendet wird, wenn die vorgegebene Materialmenge aus dem
Dosierventil ausgetragen wurde. Entsprechend werden die anderen
Farbtöne aufweisenden Offset-Druckfarben über weitere Dosierven
tile in den Behälter eingebracht, um so die gewünschte Material
mischung zu erhalten, die einen vorgegebenen Farbton hat.
Während sich das Dosierventil trotz der hohen Viskosität des
auszutragenden pastösen Materials gut steuern läßt, so daß die
gewünschte Materialmenge mit ausreichender Genauigkeit in den
Behälter o.ä. dosiert wird, ergibt sich eine wesentliche
Schwierigkeit dadurch, daß nach dem Schließen des Dosierventils
an dessen Unterseite eine gewisse Menge an Restmaterial hängen
bleibt, wobei die Menge von der Zusammensetzung des Materials,
der Umgebungstemperatur o.ä. abhängt, also nicht genau definiert
ist. Abgesehen davon, daß daher die Abgabe dieses Restmaterials
in den das dosierte Material enthaltenden Behälter zu einer
Ungenauigkeit führt, durch die das Mischungsverhältnis erheblich
verändert werden kann, ist es auch äußerst schwierig, dieses
Restmaterial von der Unterseite des Ventils abzulösen.
In der Praxis erfolgt das Ablösen des Restmaterials häufig mit
Hilfe eines Spachtels, an dem jedoch dann das Restmaterial haftet
und von Hand an einem Aufnahmebehälter abgestrichen werden muß.
Dadurch bleibt das Restmaterial im allgemeinen am Rand des
Aufnahmebehälters haften und verschmutzt diesen, so daß sich der
Aufnahmebehälter nicht mehr ohne weiteres mittels eines Deckels
verschließen läßt.
Man hat auch bereits versucht, das Restmaterial dadurch zu
entfernen, daß man im Bereich der Unterseite des Dosierventils
Luftdüsen anordnete, um mit den aus diesen Düsen austretenden
Luftstrahlen das an der Unterseite des Dosierventils hängende
Restmaterial abzulösen. Abgesehen davon, daß dies im günstigsten
Fall dazu führte, daß die im wesentlichen unbekannte Menge an
Restmaterial zusätzlich in den bereits die gewünschte Material
menge enthaltenden Behälter fiel und so die Dosierung ver
fälschte, wurde in vielen Fällen infolge der ungleichmäßigen
Wirkung der Luftstrahlen ein etwas seitliches Wegschleudern des
Restmaterials bewirkt, so daß das Restmaterial außerhalb des
Bereichs des Behälters auf den Boden fiel oder gar die Kleidung
der Bedienungsperson verschmutzte. Derartige Verschmutzungen
gerade durch Druckfarben sind besonders intensiv und lassen sich,
wenn überhaupt, nur mit großem Aufwand beseitigen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, das
beim Dosieren von hochviskosen, pastösen Materialien nach dem
Schließen am Dosierventil hängende Restmaterial auf einfache und
wirkungsvolle Weise zu entfernen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art, die im wesentlichen entsprechend derjenigen aus
der EP 0 516 897 A1 aufgebaut sein könnte, erfindungsgemäß
dadurch ausgestaltet, daß die Einrichtung zum Entfernen von
Restmaterial eine um ihre Längsachse drehend antreibbare Walze
aufweist, die relativ zum Dosierventil zwischen einer Ruhe
stellung im Abstand vom aus dem Dosierventil austretenden
Material und einer Arbeitsstellung bewegbar ist, in der sich die
Walze mit ihrer Längsachse im wesentlichen horizontal ausgerich
tet eben unterhalb des Dosierventils und in Berührung mit dem
Restmaterial befindet, so daß bei sich drehender Walze die eine
Haftung des Restmaterials an dem sich aufwärts bewegenden Bereich
der Walzenoberfläche bewirkende Berührung zwischen Restmaterial
und Walzenoberfläche stattfindet.
Mit dieser Vorrichtung erfolgt also das Entfernen des von der
Unterseite des Dosierventils herabhängenden Restmaterials
dadurch, daß unmittelbar nach dem Schließen des Dosierventils die
Oberfläche einer sich drehenden Walze möglichst nahe der
Unterseite des Dosierventils, jedoch ohne dies zu berühren, in
Berührung mit dem Restmaterial gebracht wird, das dann an der
Walzenoberfläche haftet und infolge der Aufwärtsbewegung des
Berührungsbereiches der Walzenoberfläche nach oben befördert
wird, wobei eine Art Aufwickelbewegung des Restmaterials
stattfindet, bis auch das untere Ende des herabhängenden
Restmaterials von der Walze ergriffen und abtransportiert ist,
sowie ein seitliches Ablösen von der Unterseite des Dosierventils
stattfindet.
Es hat sich gezeigt, daß Restmaterial in Form von Offset-
Druckfarbe sehr gut an der glatten Oberfläche einer Stahlwalze
haftet und dadurch abtransportiert werden kann. Sowohl die
Struktur und das Material der Walzenoberfläche als auch der
Walzendurchmesser und die Drehgeschwindigkeit hängen jedoch von
dem jeweiligen Restmaterial und dessen augenblicklichem Zustand
ab und können durch Versuche optimal gewählt werden.
Um zu verhindern, daß sich auf der Walzenoberfläche eine dicke
Lage von Restmaterial aufbaut, die einerseits das Aufnehmen
weiteren Restmaterials behindern könnte und die andererseits in
materialabstreifende Berührung mit der Unterseite des Dosierven
til kommen kann, kann das von der Walze aufgenommene Restmaterial
vorzugsweise an der der Aufnahmeseite gegenüberliegenden Seite
mittels eines Rakels von der Walzenoberfläche abgelöst werden,
so daß sich dem Restmaterial immer ein im wesentlichen gereinig
ter Oberflächenbereich der Walze annähert.
Die Walze kann an einem seitlich verfahrbaren Schlitten gehaltert
sein. Dieser Schlitten hat vorzugsweise die Form einer Wanne,
über deren dem Dosierventil nähere Seitenwand die Walze vorsteht.
In der Wanne kann ein Rakel vorgesehen sein, der zum Abstreifen
von Restmaterial in Eingriff mit der dem überstehenden Teil der
Walze gegenüberliegenden Umfangswand der Walze steht, so daß das
abgelöste Restmaterial von der Wanne aufgenommen wird.
Die Wanne kann einen vom Rakel getrennten Wannenraum aufweisen,
in den eine drehend antreibbare Reinigungsbürste eintaucht, deren
Drehachse parallel zur Längsachse der Walze angeordnet ist und
deren Borsten bei Verlagerung des Schlittens über die Arbeits
stellung hinaus in Eingriff mit der die Austrittsöffnung
aufweisenden Unterseite des Dosierventils kommen. Die drehende
Reinigungsbürste wird dabei von einem Lösungsmittel für das
Restmaterial benetzt, um dieses einerseits leicht vom Dosierven
til ablösen zu können und andererseits aus der Reinigungsbürste
herauszuschwemmen.
Am Schlitten ist vorzugsweise ein Motor angeordnet, der den
Drehantrieb für die Walze und die Reinigungsbürste bildet. Dabei
ist die Drehzahl des Motors zweckmäßigerweise stufenlos regelbar,
um eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit der Walze an die
Eigenschaften des Materials zu erreichen.
Da im Bereich des Schlittens leicht entzündliches Lösungsmittel
vorhanden sein kann und da häufig auch das Material feuergefähr
lich ist, wird als Motor zweckmäßigerweise ein Pneumatikmotor
verwendet, der zudem über Drosseln o. ä. auf einfache Weise eine
Drehzahlregelung ermöglicht.
Der Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbei
spiel zeigenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Teildarstellung ein
Dosierventil mit darunter angeordnetem Behälter und
einem die Walze und eine Reinigungsbürste tragenden
Schlitten.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Schlitten gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt in einer stark schematisierten Schnittdarstellung
den unteren Teil des zum Austragen von Material voll
ständig geöffneten Dosierventils aus Fig. 1.
Fig. 4 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 3 das
Dosierventil in einer den Austrag von Material reduzie
renden Öffnungsstellung.
Fig. 5 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 3 und
4 das nach dem Austragen von Material geschlossene
Dosierventil mit herabhängendem Restmaterial und der
Walze aus den Fig. 1 und 2.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung enthält ein
Dosierventil 1, dessen Gehäuse 3 auf einer Schlittenplatte 2
befestigt ist und dessen Betätigungseinrichtung 10 mit einem
Betätigungsteil 4 des Dosierventils 1 gekoppelt ist, wie dies
beispielsweise in der EP 0 516 897 A1 beschrieben ist. Über einen
seitlichen Einlaß 6 wird dem Dosierventil 1 das zu dosierende
Material zugeführt, das bei geöffnetem Dosierventil 1 an der
Unterseite des Gehäuses 3 austritt und in einem unterhalb des
durch Verfahren der Schlittenplatte 2 entsprechend positionierten
Dosierventils 1 befindlichen Behälter 11 gefüllt wird, der auf
einer Waage 12 steht. Die Waage 12 ist in für derartige Dosier
einrichtungen üblicher Weise mit einem Computer, vorzugsweise
einem Personal-Computer (bei SPS/PC angedeutet) gekoppelt, der
entsprechend dem von der Waage ermittelten Ist-Gewicht in
Abhängigkeit von den bekannten Eigenschaften des auszutragenden
Materials die Betätigungseinrichtung 10 für das Dosierventil 1
so steuert, daß die gewünschte Materialmenge 11 ausgetragen und
danach das Dosierventil 1 geschlossen wird.
Um mit einer derartigen Anordnung hochviskoses, pastöses Material
einer Zähigkeit von mehr als 2000 Pascal/sec, wie etwa Druck
farben, insbesondere Offset-Druckfarben auszutragen, wird das
Material beispielsweise mit einer bekannten Faßentleerungsein
richtung, die Material aus einem Faß durch Herabdrücken einer
Druckplatte auf den Faßinhalt mit einem Druck in der Größen
ordnung von 100 bar belastet über eine Rohrleitung zum Einlaß 6
des Dosierventils 1 gefördert, wo es mit einem Druck von mehr als
50 bar eintritt. Wird bei derart anstehendem Material das
Dosierventil 1 geöffnet, indem der Schließkörper 5 des Dosierven
tils 1 durch Aktivierung der Betätigungseinrichtung 10 angehoben
wird (Fig. 3), so tritt durch die so gebildete Ventilöffnung 7
im Ventilgehäuse 3 das hochviskose, pastöse Material 50 in Form
eines Materialstroms oder -stranges 51 aus, der im wesentlichen
einen Außendurchmesser entsprechend dem minimalen Durchmesser der
Ventilöffnung 7 hat. Wenn dieser Materialstrom oder -strang 51
den Behälter 11 so weit gefüllt hat, daß die Waage 12 einen sich
dem gewünschten Endwert annähernden Wert feststellt, bewirkt die
Betätigungseinrichtung 10 ein allmähliches Schließen des
Schließkörpers 5, wodurch der freie Querschnitt der Ventilöffnung
7 verringert wird, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Der
Materialstrom oder -strang 52 hat dann im Durchmesser deutlich
reduzierte Abmessung, d. h. es wird eine geringere Materialmenge
pro Zeiteinheit in den Behälter 11 abgegeben.
Bei weiterer Annäherung an die gewünschte Befüllung des Behälters
11 wird der Schließkörper 5 noch weiter geschlossen, und kurz vor
Erreichen der gewünschten Füllmenge erfolgt eine Hin- und
Herbewegung des Schließkörpers 5, so daß sich dieser immer mehr
der Schließstellung annähert und dabei auch geringe Mengen
Material 50 aus der Ventilöffnung 7 herauspumpt, bis die Waage
12 die Dosierung genau der gewünschten Materialmenge in den
Behälter 11 feststellt, worauf der Schließkörper 5 von der
Betätigungsvorrichtung 10 in der geschlossenen Stellung gemäß
Fig. 5 erhalten wird.
Da jedoch das ausgetragene Material 50 hochviskos und pastös ist,
haftet noch Restmaterial 53 an der Unterseite des Dosierventils
1, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist, wobei dieses Restmaterial
sich von der Unterseite des Dosierventils 1 nach unten stark
verjüngend in langgestreckter Form herunterhängt und üblicherwei
se rotationssymmetrisch zur Mittelachse 7′ der Ventilöffnung 7
ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist unterhalb des Dosierventils 1 ein
Schlitten 15 angeordnet, der an zwei Führschienen 13, 14
gehaltert durch einen pneumatischen Arbeitszylinder 18 angetrie
ben zwischen den beiden in Fig. 1 angedeuteten Stellungen hin-
und herbewegt wird. Der Schlitten 15 hat im wesentlichen die Form
einer Wanne mit einem Wannenbereich 17, der üblicherweise mit
einem Lösungsmittel gefüllt oder von diesem durchspült wird und
in dem drehbar eine Reinigungsbürste 22 angeordnet ist, deren
Borsten einerseits im Abstand oberhalb des Bodens des Wannenbe
reichs 17 liegen und in das Lösungsmittel eintauchen und deren
Borsten andererseits über die Oberkante des Wannenbereichs 17
vorstehen. Ferner ist in einem weiteren Wannenbereich 16 eine
Walze 20 angeordnet, die an der der Reinigungsbürste 22 entfern
ten Seite des Schlittens 15 etwas seitlich über den Wannenbereich
16 vorsteht. Die Walze 20 ist mit ihrer Längsachse parallel zur
Längsachse der Reinigungsbürste 22 gelagert und steht über den
oberen Rand des Wannenbereichs 16 und des Wannenbereichs 17 vor,
befindet sich jedoch mit der höchsten Mantellinie in einer
horizontalen Ebene etwas unterhalb der oberen Mantellinie der
zylindrischen Anordnung der Borstenspitzen der Bürste 22. Wird
daher der Schlitten 16 in noch zu beschreibender Weise zwischen
den beiden in Fig. 1 gezeigten Stellungen verfahren, bewegt sich
die Walze 20 in einem geringen Abstand von etwa 1 mm bis etwa
2 mm unterhalb der Unterseite 8 des Dosierventils 1 an dieser
vorbei, während die Borsten der Bürste 22 in reinigenden Eingriff
mit dieser Unterseite 8 kommen.
Im Wannenbereich 16 ist an der dem seitlich überstehenden
Wandbereich der Walze 20 gegenüberliegenden Seite ein Rakel 21
befestigt, der so angeordnet ist, daß er bei Drehung der Walze
20 im Uhrzeigersinn (Fig. 1 und 5) an der Walzenoberfläche
anhaftendes hochviskoses, pastöses Material von der Oberfläche
abstreift, so daß es im Kammerbereich 16 zurückgehalten wird.
Im Betrieb werden die Walze 20 und die Bürste 22 über Ketten 24,
25 vom Pneumatikmotor 23 im Uhrzeigersinn drehend (Fig. 1)
angetrieben, wobei die Drehzahl stufenlos so geregelt wird, daß
sich die Walze 20 mit einer für das zu dosierende Material
geeigneten Geschwindigkeit dreht, während die Drehzahl der Bürste
22 unkritisch ist, da sie lediglich einen nachstehend zu
erläuternden Reinigungsvorgang durchführt. In einem Anwendungs
fall hatte die Walze 20 einen Durchmesser von etwa 30 mm und wird
mit einer Drehzahl von 60 min-1 angetrieben.
Wird, wie vorstehend beschrieben, Material 50 in den Behälter 11
dosiert und hängt am Ende des Dosiervorganges bei geschlossenem
Schließkörper 50 des Dosierventils 1 Restmaterial 53 vom
Dosierventil herab, so wird der Schlitten 15 aus der Stellung
gemäß Fig. 1, der Ruhestellung der Walze 20, in Richtung auf die
Mittelachse 7′ der Ventilöffnung 7 in eine Stellung, die
Arbeitsstellung der Walze 20, verfahren, in der der über den
Wannenbereich 16 seitlich vorstehende Umfangsbereich der sich
drehenden Walze 20 in Berührung mit dem Restmaterial 53 kommt,
so daß sich die Walze 20 in der in Fig. 5 angedeuteten Stellung
befindet bzw. in diese Stellung und dann über sie hinaus bewegt
wird. Infolge der Aufwärtsbewegung des in Berührung mit dem
Restmaterial 53 stehenden Umfangsbereichs der Walze 20 und dessen
Haftung an der Walzenoberfläche wird das Restmaterial 53 von der
Walzenoberfläche in Drehrichtung mitgenommen, und es ergibt sich
eine Art Aufwickelvorgang für das Restmaterial 53, durch den
dieses kontinuierlich nach oben zur Walze 20 gezogen und von
dieser aufgenommen wird, bis das Restmaterial 53 praktisch
vollständig von der Unterseite des Dosierventils 1 entfernt ist.
Während dieses "Aufwickelvorgangs" wird gleichzeitig das von der
Walze 20 aufgenommene Restmaterial 53 im Kammerbereich 16 von dem
Rakel 21 wieder von der Walzenoberfläche entfernt, so daß der
erneut mit dem herunterhängenden Restmaterial 53 in Berührung
kommende Walzenbereich im wesentlichen frei von Material ist.
Selbstverständlich bleibt nach diesem "Aufwickelvorgang" durch
die Walze 20 eine sehr geringe Menge an Restmaterial am Dosier
ventil 1 haften, wobei diese Menge um so geringer ist, je geringer
der Spalt zwischen "aufwickelnder" Walze 20 und Unterseite 8 des
Dosierventils 1 ist. Dieser Spalt muß jedoch so groß sein, daß ein
Hängenbleiben oder Abstreifen von auf die Walze 20 "aufgewickel
tem" Restmaterial an der Unterseite 8 des Dosierventils 1 sicher
vermieden wird.
Ist der "Aufwickelvorgang" beendet, wird der Schlitten 16 über
die Arbeitsstellung der Walze 20 hinaus verfahren, so daß die
drehend angetriebene Reinigungsbürste 22 die Unterseite des
Dosierventils 1 von dem dort noch haftenden Restmaterial 53
befreit, wobei dies wegen der geringen Menge an Restmaterial kein
Problem darstellt, da dieses leicht durch das im Wannenbereich
17 vorhandene Lösungsmittel aus den Borsten der Bürste 22
herausgelöst wird.
Der Schlitten 15 wird schließlich aus der in Fig. 1 angedeuteten
linken Stellung wieder zurück in die dargestellte rechte Stellung
verfahren, so daß er sich in einer Lage befindet, in der er
wieder in die Arbeitsstellung der Walze 20 verfahren werden kann,
um Restmaterial aufzunehmen.
Claims (8)
1. Dosiervorrichtung zum Dosieren von hochviskosen, pastösen
Materialien, insbesondere Druckfarben, etwa Offset-Druck
farben, mit mindestens einem mit einem Materialvorrat ver
bindbaren Dosierventil (1), dem das Material (50) mit hohem
Druck zugeführt wird, mit einer Wiegeeinrichtung (12) zur
Ermittlung der aus dem Dosierventil (1) ausgetragenen Mate
rialmenge, mit einer Steuereinrichtung zum Beeinflussen des
Öffnungszustandes des Dosierventils (1) in Abhängigkeit von
der ausgetragenen Materialmenge und mit einer Einrichtung
zum Entfernen des nach dem Schließen des Dosierventils (1)
von diesem noch herabhängenden Restmaterials (53), dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entfernen von Rest
material (53) eine um ihre Längsachse drehend antreibbare
Walze (20) aufweist, die relativ zum Dosierventil (1) zwi
schen einer Ruhestellung im Abstand von aus dem Dosierventil
(1) austretenden Material (51) und einer Arbeitsstellung
bewegbar ist, in der sich die Walze (20) mit ihrer Längs
achse im wesentlichen horizontal ausgerichtet eben unterhalb
des Dosierventils (1) und in Berührung mit dem Restmaterial
(53) befindet, so daß bei sich drehender Walze (20) eine
eine Haftung des Restmaterials (53) an dem sich aufwärts
bewegenden Bereich der Walzenoberfläche bewirkende Berührung
zwischen Restmaterial (53) und Walzenoberfläche stattfindet.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Walze (20) an einem seitlich verfahrbaren Schlitten
(15) gehaltert ist.
3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlitten (15) die Form einer Wanne hat, über deren
dem Dosierventil (1) nähere Seitenwand die Walze (20) vor
steht, und daß in der Wanne (16) ein Rakel (21) vorgesehen
ist, der zum Abstreifen von Restmaterial in Eingriff mit der
dem überstehenden Teil der Walze (20) gegenüberliegenden
Umfangswandbereich der Walze steht.
4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wanne einen vom Rakel (21) getrennten Wannenraum
(17) aufweist, in den eine drehend antreibbare Reinigungs
bürste (27) eintaucht, deren Drehachse parallel zur Längs
achse der Walze (20) angeordnet ist und deren Borsten bei
Verlagerung des Schlittens (15) über die Arbeitsstellung
hinaus in Eingriff mit der die Austrittsöffnung aufweisenden
Unterseite des Dosierventils (1) kommen, und daß die drehen
de Reinigungsbürste (22) von einem Lösungsmittel für das
Restmaterial benetzt wird.
5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß am Schlitten (15) ein Motor (23) angeordnet ist, der den
Drehantrieb für die Walze (20) und die Reinigungsbürste (22)
bildet.
6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl des Motors (23) stufenlos regelbar ist.
7. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motor ein Pneumatikmotor (23) ist.
8. Dosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Walze eine aus Stahl bestehende,
vorzugsweise glatte Oberfläche aufweist.
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