EP0633056A1

EP0633056A1 - Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung

Info

Publication number: EP0633056A1
Application number: EP94110402A
Authority: EP
Inventors: Horst Blochmann
Original assignee: Hilger und Kern GmbH
Current assignee: Hilger und Kern GmbH
Priority date: 1993-07-10
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1995-01-11
Also published as: DE4323160C1

Abstract

Die Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung ist für flüssige bis pastöse Medien geeignet, wobei zwei Zahnräderpaare 5, 6 bzw. 7, 8, die jeweils die gleiche Zähnezahl und gleichen Durchmesser, jedoch ggf. eine unterschiedliche Zahnraddicke aufweisen, mechanisch über eine Verbindungswelle 2 miteinander gekoppelt sind. Die Zahnräderpaare 5, 6 bzw. 7, 8 arbeiten nach dem Zahnrad-Verdrängersystem, wobei die einzelnen Medien separat durchgeführt werden und ohne sich zu berühren wieder austreten. Erst danach erfolgt eine Vermischung. Die Dosierverhältnisse werden über die Dicke der Zahnräder der Zahnräderpaare 5, 6 bzw. 7, 8 eingestellt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung für flüssige bis pastöse Medien mit zwei Zahnräderpaaren, die kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Dosierverhältnis zwischen den beiden Zahnraderpaaren einstellbar ist und daß die Ein- und Ausströmkanäle der Zahnräderpaare gegeneinander abgedichtet sind und die Komponenten an den Ausströmkanälen einem statischen oder dynamischen Mischer zuführbar sind.
Es ist ein Dosier- und Mischgerät für Zweikomponentenkleber bekannt (DE-29 42 335 A 1), bei dem die beiden Komponenten über getrennte Zahnradpumpen einem nachgeordneten Mischer zugeführt werden. Die beiden Pumpen sind über ein Getriebe mechanisch miteinander gekoppelt. Das Getriebe und damit auch die Zahnradpumpen werden von einem Motor angetrieben. Eine Veränderung des Mischungsverhältnisses erfolgt durch eine Veränderung der Zahnradübersetzung des Getriebes. Der Nachteil dieses bekannten Gerätes besteht darin, daß der Eingangsdruck beider Komponenten durch den gemeinsamen Motorantrieb erhöht wird, woraus ein erhöhter Verschleiß infolge der Druckerhöhung gegeben ist. Nachdem bei solchen Einrichtungen zur exakten Unterbrechung und auch Wiedereinleitung der Materialabgabe eine Spritzpistole notwendig ist, muß der Antriebsmotor für den Anlauf bzw. beim Abstoppen gesteuert werden, was mit einem erheblichen steuertechnischen Aufwand verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung der bekannten Art so auszugestalten, daß zwei oder mehr Komponenten im gewünschten Dosierverhältnis unter Vermeidung eines Fremdantriebes synchron dosiert werden und dies mit einem einfachen maschinellen und geringen steuerungstechnischen Aufwand erreicht wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Antrieb der Zahnräder der Zahnräderpaare ausschließlich durch den Materialschub der zugeführten Medien erfolgt, die in die Einströmkanäle eingeführt werden, daß alle Zahnräder den gleichen Durchmesser aufweisen und daß zum Verändern des Dosierverhältnisses verschiedene Breiten für eines der Zahnräderpaare wählbar sind.
Es ist vorteilhaft, daß ein Zahnrad des ersten Zahnräderpaares über eine Welle kraftschlüssig mit einem Zahnrad des weiteren Zahnräderpaares verbunden ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Ein- bzw. Ausströmkanäle sowie die Verbindungswelle und Lagerzapfen für die Zahnräder in einem Verteilerblock angeordnet sind, an den die Zahnradgehäuse mit den Zahnräderpaaren abgedichtet angeflanscht sind.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß das erste Zahnräderpaar zusammen mit einem Einzelverteilerblock und dem ersten Zahnradgehäuse eine erste Dosiereinheit bildet, daß das zweite Zahnräderpaar zusammen mit einem weiteren Einzelverteilerblock und dem zweiten Zahnradgehäuse eine zweite Dosiereinheit sind und daß die Dosiereinheiten über ein verstellbares Getriebe kraftschlüssig verbunden sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Zahnradgehäuse im Bereich der Zähne eines Zahnrades mit Abgriffssensoren versehen ist, die an eine Hilfselektronik angeschlossen sind.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß an den Ausströmkanälen Drucksensoren angebracht sind.
Die Erfindung bringt den Vorteil, daß keine Antriebe sowie keine elektrische oder elektronische Steuerung notwendig ist. Die Einrichtung ist weitestgehend verschleißfrei bzw. verschleißarm bei leicht abrasiven Medien. Durch das Vorsehen von Titanoxyd-Beschichtungen kann eine hochverschleißfeste Ausführungsform erzielt werden. Weiterhin ist der maschinentechnische Aufbau sehr einfach und erfordert wenig Platzbedarf. Die Einrichtung kommt mit einem geringen Energieverbrauch aus. Durch einfachem Auswechseln einzelner Teile läßt sich das Dosierverhältnis verändern. Dadurch, daß keine dynamische Dichtung nach außen notwendig ist, besteht keine Leckage zur Athmosphäre.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen,

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer solchen Dosiereinrichtung,
Fig. 2: eine schaubildliche Ansicht des Verteilerblocks,
Fig. 3: eine weitere Ausführungsform der Dosierereinrichtung im Längsschnitt und
Fig. 4: eine dritte Ausführungsform einer derartigen Dosiereinrichtung im Längsschnitt.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer solchen Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung besitzt einen Verteilerblock 1, in dem eine Verbindungswelle 2 an einem Gleitlager 3 gelagert ist. Auf den beiden Enden dieser Verbindungswelle 2 ist über einen Antriebskeil 4 verbunden jeweils ein Zahnrad 5 bzw. 7 angebracht. Mit dem Zahnrad 5 kämmt ein Zahnrad 6 und bildet ein erstes Zahnräderpaar und mit dem Zahnrad 7 ein Zahnrad 8, das ein zweites Zahnräderpaar bildet. Die Breite und Zähnezahl der Zahnräder eines Zahnräderpaares 5, 6 bzw. 7, 8 sind gleich. Die Zahnräder 6 bzw. 8 sind an Lagerzapfen 9 bzw. 10, die im Verteilerblock 1 fest angebracht sind, über Gleitlager 11 bzw. 12 gelagert. Auf den Verteilerblock 1 wird über die jeweiligen Zahnräderpaare 5, 6 bzw. 7, 8 ein erstes Zahnradgehäuse 13 bzw. ein zweites Zahnradgehäuse 14 aufgesetzt. Zur Abdichtung dienen Dichtringe 15. Die Lagerung der Enden der Verbindungswelle 2 erfolgt in Gleitlagern 16 der Zahnradgehäuse 13 bzw. 14.
Senkrecht zur Verbindungswelle 2 verlaufen in etwa parallel Ein- und Ausströmkanäle 17 bis 20, d.h. die Systeme der Zahnräderpaare sind voneinander vollkommen getrennt.
Anhand der Fig. 2 ist die Funktionsweise gut ersichtlich, wobei auf der Fläche 23 des Verteilerblockes 1 die Konturen der beiden kämmenden Zahnräder 7, 8 dargestellt sind. Ersichtlich sind weiterhin die Öffnung 21 des Einströmkanals 19 sowie die Öffnung 22 des Ausströmkanals 20. Beim Eintritt einer Flüssigkeit füllt sich bei beiden Zahnrädern 7, 8 bzw. 5, 6 der Raum zwischen den einzelnen Zähnen. Nachdem die Zwischenräume zwischen den Zähnen gefüllt sind, drehen sich beide Zahnräder 7, 8 bzw. 5, 6. Dabei werden an der Einmündung des Einströmkanals (Öffnung 21) in Folge jeweils zwei Zwischenräume der folgenden zwei Zähne geöffnet, zugleich wird an der Austrittsöffnung 22 am Ausströmkanal 20 das Volumen zwischen den Zähnen verdrängt. Solange Medium fließt, werden die Zahnräder 5, 6 bzw. 7, 8 automatisch angetrieben. Wird der Materialfluß gestoppt, bleiben die Zahnräder stehen. Die beiden Öffnungen 21, 22 befinden sich zu beiden Seiten der Durchmesser-Verbindungslinie 24 im Bereich der sich überschneidenden Zähne. Der Materialfluß ergibt sich wie in Fig. 2 durch die Pfeile angedeutet. An den Ausströmkanälen 18, 20 sind Rückschlagventile 25 vorgesehen.
Die Dosierverhältnisse werden über die Dicke der Zahnräder bestimmt. Wird beispielsweise das erste Medium über ein Zahnräderpaar mit einer Zahnraddicke von 50 mm, ein zweites Medium über ein Zahnräderpaar mit der Zahnraddicke von 25 mm und ein drittes Medium über ein Zahnräderpaar mit einer Zahnraddicke von 5 mm geleitet, dann ergibt sich hieraus ein Dosierverhältnis von 100 : 50 : 10 Volumenteile. Die Fördergeschwindigkeit wird hierbei über den Förderdruck bestimmt.
Die derart sychron dosierten Medien können in einem nachgeschalteten dynamischen oder statischen Mischsystem homogen vermischt werden. Aus dem Stillstand lassen sich Durchflußmengen von wenigen cm³ bis beispielsweise 100 l/min. erzielen.
Bei der weiteren in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind im ersten Zahnradgehäuse 13 Abgriffssensoren 26 vorgesehen, die beim Vorbeilaufen eines Zahnes, d.h. aufgrund der Drehgeschwindigkeit, ein Signal an eine Hilfselektronik 27 weitergeben, die die Durchflußmenge in der Zeiteinheit regelt.
Weiterhin sind an den Ausströmkanälen 18 bzw. 20 Druckgeber 28 vorgesehen, die eine Kontrollfunktion dahingehend übernehmen, ob die Medien blasenfrei sind bzw. unter dem erforderlichen Druck fließen.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 3 wird das Dosierverhältnis über die Dicke der Zahnräder bestimmt und verändert. Man kann aber auch so verfahren, daß Zahnräderpaare mit unterschiedlichem Durchmesser und dazugehörenden Lagerzapfen, Verbindungswelle, Zahnradgehäusen und Gleitlagern als Dosiereinheiten kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind, wobei jeweils die Zahnräder eines Zahnradpaares einer Dosiereinheit den gleichen Durchmesser und die gleiche Zähnezahl aufweisen.
Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei werden zwei Dosiereinheiten 29, 30 gebildet, die jeweils eine Komponente fördern.
Die erste Dosiereinheit besteht aus einem Einzelverteilerblock 1', in dem an einem Gleitlager 3' eine erste Teilverbindungswelle 2' gelagert ist. Mit dieser ist über den Antriebskeil 4 das Zahnrad 5 des ersten Zahnräderpaares 5, 6 gekoppelt, wobei das Zahnrad 6 auf dem Lagerzapfen 9 angeordnet ist. An den Einzelverteilerblock 1' ist das erste Zahnradgehäuse 13 abgedichtet angeflanscht.
Die zweite Dosiereinheit 30 ist entsprechend aufgebaut und besitzt einen weiteren Einzelverteilerblock 1'', in dem eine weitere Teilverbindungswelle 2'' an dem Gleitlager 3'' gelagert ist. Mit der Teilverbindungswelle 2'' ist das Zahnrad 7 des weiteren Zahnräderpaares 7, 8 gekoppelt und es ist an den weiteren Einzelverteilerblock 1'' das zweite Zahnradgehäuse 14 abgedichtet angeflanscht.
Zwischen den beiden Dosiereinheiten 29, 30 befindet sich ein verstellbares Getriebe 31, an dem die beiden Teilverbindungswellen 2' , 2'' kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind. Ansonsten ist der Aufbau der beiden Dosiereinheiten 29, 30 vergleichbar mit der Ausführungsform nach Fig. 1.

Claims

Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung für flüssige bis pastöse Medien mit zwei Zahnräderpaaren (5, 6; 7,8), die kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Dosierverhältnis zwischen den beiden Zahnräderpaaren (5, 6; 7, 8) einstellbar ist und daß die Ein- und Ausströmkanäle (17, 18; 19, 20) der Zahnräderpaare (5, 6; 7, 8) gegeneinander abgedichtet sind und die Komponenten an den Ausströmkanälen (18, 20) einem statischen oder dynamischen Mischer zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Zahnräder der Zahnräderpaare (5, 6; 7, 8) ausschließlich durch den Materialschub der zugeführten Medien erfolgt, die in die Einströmkanäle (17, 19) eingeführt werden, daß alle Zahnräder (5, 6, 7, 8) den gleichen Durchmesser aufweisen und daß zum Verändern des Dosierverhältnisses verschiedene Breiten für eines der Zahnräderpaare (5, 6; 7, 8) wählbar sind.
Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad (5) des ersten Zahnräderpaares (5, 6) über eine Welle (2) kraftschlüssig mit einem Zahnrad (7) des weiteren Zahnräderpaares (7, 8) verbunden ist.
Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- bzw. Ausströmkanäle (17, 18; 19, 20) sowie die Verbindungswelle (2) und Lagerzapfen (9, 10) für die Zahnräder (5, 6; 7, 8) in einem Verteilerblock (1) angeordnet sind, an den die Zahnradgehäuse (13, 14) mit den Zahnräderpaaren (5, 6; 7, 8) abgedichtet angeflanscht sind.
Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnräderpaar (5, 6) zusammen mit einem Einzelverteilerblock (1') und dem ersten Zahnradgehäuse (13) eine erste Dosiereinheit (29) bildet, daß das zweite Zahnräderpaar (7, 8) zusammen mit einem weiteren Einzelverteilerblock (1') und dem zweiten Zahnradgehäuse (14) eine zweite Dosiereinheit (30) sind und daß die Dosiereinheiten (29, 30) über ein verstellbares Getriebe (31) gekoppelt sind.
Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgehäuse (13, 14) im Bereich der Zähne eines Zahnrades (5, 6); 7, 8) mit Abgriffssensoren (26) versehen ist, die an eine Hilfselektronik (27) angeschlossen sind.
Mehrkomponenten-Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausströmkanälen (18, 20) Drucksensoren (28) angebracht sind.