DOSING DEVICE

Abstract: 1. A metering system for liquids and pastes and for producing mixtures of materials made up of various components, comprising a supply container (1) for each component and from which the component is supplied to a mixing container (5) via a supply pipe (2) and through an associated metering device (3), comprising a gravimetric device (10-23) for metering large quantities and disposed in the metering unit (3), a balance (6) which determines the amount supplied to the mixing container (5) and communicates it to a central control unit (7) which, via a filling valve (14, 16) controlled by it and associated with the gravimetric metering device, adjusts the amount supplied to the mixing container, a volumetric piston device (24-37) for metering small amounts and disposed in the metering unit (3) and connected in parallel with the gravimetric device (10-23), the metering device (3) having a common inlet (9) for supplying material to both the gravimetric and the piston device (10-23; 24-27), and a filling valve (26, 27) associated with the volumetric piston device and, under the control of the central control unit (7), setting the small metered amounts, characterised in that the control unit (7) contains programmes which control the filling valves (14, 16; 26, 27) so that large components are introduced into the mixing container (5) completely through the gravimetric device (10-23) and small components in the form of additives completely through the volumetric piston device (24-37), and the volumetric piston device comprises a means (35, 36; 37) which scans the piston stroke in stepwise manner and which outputs pulses which are transmitted to the control unit (7) for evaluation, and the control unit (7) adjusts the stroke of the piston (25) via programmed partial steps, through the drive means (29) for the piston device.

Description: Dosiervorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten und Pasten zur Herstellung von Materialmischungen aus verschiedenen Komponenten, wobei jede Komponente aus einem Versorgungsbehälter über eine Materialzuführung mit einer Dosiereinheit gravimetrisch einem Mischbehälter zuführbar und eine Materialzulauföffnung der Dosiereinheit über ein Abfüllventil steuerbar ist, indem die zugeführte Menge über eine Waage erfassbar und durch eine Steuereinheit über das Abfüllventil einstellbar ist. Vorrichtungen dieser Art sind an sich bekannt und dienen für Ansätze im 100 bis 1000 kg-Bereich, wobei eine entsprechend grosse Waage gewählt werden muss. Hierdurch können Hauptkomponenten sehr gut und schnell dosiert werden; es sind jedoch in einer Mischung benötigte Kleinkomponenten nicht mehr erfassbar, da die Genauigkeit der Waage dieses nicht zulässt. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine relativ kleine Waage zu wählen, um die Kleinkomponenten exakt dosieren zu können, aber hierdurch können dann nicht grosse Komonenten einer Mischung dosiert werden. Das vorgenannte Problem bei der Dosierung von unterschiedlichen Grössenordnungen der einzelnen Komponenten ist in der Praxis, wie beispielsweise in der Farten- und Lackindustrie, für die Fertigung von grosser Bedeutung. Hierbei werden nicht mehr alle Farbtöne son Grund auf aus einem Trockenpigment gefertigt, sonstern besonders im Bereich von kleineren Ansätzen bis ca. 300 kg die verschiedenen gewünschten Farbtöne aus einer Anzahl von Basisfarbpasten - etwa 12 bis 16 verschiedene Farbpasten - zusammengemischt. Dieser Einzelfall kann jedoch auch besonders in der übrigen- chemischen Industrie, Mineralölindustrie und auch Nahrungsmittel Industrie vorkommen, nämlich dergestalt, dass flir Materialmischungen verschiedene Komponenten in einem Mischbehälter dosiert werden mUs- sen, die z,"P, aus grossen Komponenten oder sogenannten TrEgerstoffen und z.T, aus sehr kleinen Kompo- nenten bis in den Bereich von wenigen ml, den sogenannten Additven bestehen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, in Verbesserung der bekannten Anordnungen eine einfache und kompakte Dosiervorrichtung zu schaffen, die mit einer Dosiereinheit eine Dosierung der Komponenten unterschiedlicher Grössenordnungen mit der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht und dabei die Zuführung von Komponenten wahlweise nach den unterschiedlichen Mischungen gewleistet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass Jede Dosiereinheit eine volumetrische Kol bendosiervorrichtung für kleine Dosiermengen mit einer über ein Ausstossventil gesteuerte Materialzulauf öffnung aufweist und die Dosiermenge durch die Steu ereinheit einstellbar ist und dass eine gemeinsame Materialzuführung für die volumetrische Dosiervorrichtung angeordnet ist. Hierdurch erfolgt keine Festlegung auf die zu dosierende Menge und es können sowohl Grosskomponenten als auch Kleinkomponenten des gleichen Stoffes dosiert werden, so dass den Bedürfnissen je nach Mischung Rechnung getragen wird. Durch diesen Aufbau gelingt es, iiit einer einheit und einer Zufuhrung auf kleinem Raum die Vorteile der gravimetrischen Dosierung und Kolbendosierung zu vereinigen. Eine günstige kompakte Ausbildung wird dadurch ge schaffen, dass die Kolbendosiervorrichtung und gravimetrische Dosiervorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuseblock parallel angeordnet sind. Um eine Anordnung zur Dosierung von Stoffen, die zum Sedimentieren neigen, zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die gemeinsame Materialzuführung aus einer Ringleitung mit einem Zulauf und einem Ablauf gebildet ist. Zur Anpassung an die vnrliegenden Dosierverhältnisse ist vorgesehen, dass die Antriebsorgane für die Kolbendosiervorrichtung und die gravimetrische Dosiervorrichtung über Stellelemente mit Schaltstufen für die unterschiedliche Geschwindigkeit bzw. für Grob-/ Feinstromdosierung steuerbar sind. Zur Durchführung einer grossen Abstufung der Zuführung von Kleinkomponenten wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Kolbenhub der Kolbendosiervorrichtung über eine an der Kolbenstange angreifende Abtaststeuerung als Teilhub einstellbar ist. Eine konkrete Ausführungsform besteht darin, dass die Abtaststeuerung durch eine Hülse mit Nuten auf der Kolbenstange und einem ortsfesten induktiv arbeitenden Nährungsschalter gebildet ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Dosiervorrichtung und nur einem ausgeführten Versorgungsbehälter, Figur 2 einen Aufbau einer Dosiereinheit mit einer Materialzuführung als Ringleitung und den entsprechenden Steuerelementen. Die dargestellte Anordnung besteht aus Versorguhgs- behältern 1 für jede Komponente, die über eine Mate rialrufUhrung 2 mit einer zugeordneten Dosiereinheit 3 verbunden ist. Hierbei sind einzelne Dosiereinheiten 3 parallel über eine Haltevorrichtung 4 oberhalb eines Mischbehälters 5 angeordnet. Der Mischbehälter 5 wird von einer Waage 6 aufgenommen, die über eine zentrale Steuereinheit 7 den Teil der Dosiereinheit 3 fEr die gravimetrische Zufuhrung steuert. Hierbei wird die Steuereinheit 7 auch für die Vorprogrammierung der gewinschten Mischung eingesetzt. Die Dosiereinheit 3 wird im wesentlichen aus einem Gehäusebloch 8 gebildet, der mit einem Zulauf 9 versehen ist und ein Kolbendosiersystem für Kleinkomponenten sowie eine gravimetrische Dosiervorrichtung für Grosskomponenten aufnimmt. Hierbei verzweigt sich der Zulauf 9 als Materiaizuführung für beide Systeme. Die gravimetrische Dosiervorrichtung wird durch ein Dosierventil gebildet, das durch einen Abdeckflansch 10 nach oben abgeschlossen ist. In ein Kopfstück 11 ist eine Platte 12 eingesetzt, die mit einem Faltenbalg 13 flüssigkeitsdicht verbunden ist. Mit seinem anderen winde ist der Faltenbalg 13 an einem Ventilkegel 14 befestigt und ermöglicht die Hubbewegung des VentiLkegels 14 bei gleichzeitiger, wartungsfreier Abdichtung einer Kolbenstange 15 nach aussen. Das eigentliche Ventil wird aus dem Ventilkegel 14 mit einem zugeordneten Ventilsitz 16, der sich in einer unteren Abschlussplatte 17 befindet und mit der Unter Seite des Gehäuses 8 verbunden ist, gebildet. Zum öffnen des Ventiles 14,16 ist ein Pneumatikzylinder 18 auf einer dafür vorgesehenen Trägerplatte 19 montiert. Der Pneumatikzylinder 18 ist in diesem Fall für einen 2-Stufen-Betrieb vorgesehen, d.h. über ent sprechende Ansteuerungen mittels 3/2-Wege-Magnetventil 20 bzw. 21 wird das Ventil 14,16 ganz oder nur teilweise geöffnet (Grobstrom/Feinstromdosierung). Um für die Teilöffnung des Ventils 14,16 die Öffnungsweite einzustellen, besitzt der Pneumatikzylinder 18 auf seiner oberen Stirnseite eine gerändelte Einstellschraube 22, mit der die Öffnungsweite stufenlos in der Ansteuerung 'tReindosierungS' einstellbar ist. Geschlossen wird das Ventil 14,16 über eine in den Faltenbalg 13 eingebaute Schliessfeder 23. Die Steuerung der Mengen erfolgt dabei über die Waage 6, die über die Steuereinheit 7 die Befehle für die Ventile 20,21 in bekannter Weise durchführt. Das parallel zugeordnete Kolbendosiersystem zur volumetrischen Dosierung wird durch ein Zylinderrohr 24 und einem dazu passenden Kolben 25 gebildet. Die Dosierung wird dadurch erreicht, dass der Kolben 25 sich im Zylinderrohr 24 in der oberen Position befindet und damit eine Dosierbohrung des Zylinderrohres 24 freigibt. Da das Zylinderrohr 24 über den Zulauf 9 im oberen Bereich völlig mit dem zugeführten Produkt gefüllt ist, strömt bei Freiwerden der Dosierbohrung das Produkt in die Dosierbohrung ein und füllt diese vollständig aus. Nach Erreichen des oberen Totpunktes fährt der Kolben 25 wieder nach unten, taucht in die Dosierbohrung ein und presst ab dem Punkt des Eintauchens in die Bohrung das darin befindliche Produkt nach unten durch ein Ausstossventil 26,27 aus. Das Ausstossventil 26,27 schliesst in dem Moment durch die Kraft einer Schliessfeder 38, indem der Kolben 25 den unteren Totpunkt erreicht und kein Produkt mehr verdrängt. Das Ausstossventil 26,27 dichtet ab. Der Ventilsitz 27 ist dabei in einer unteren AbSchlussplatte 28 am Gehäuse 8 angeordnet. Die auf- und abgehende Bewegung des Kolbens 25 wird durch einen PreBluStzylinder 29 auf der Trägerplatte 12 bewirkt. Dieser Prassluftzylinder 29 wird parallel über zwei 3/2Wege-Pagnetventile 30,31 angesteuert, um die ver schiedenen IAfftdurchsatzleistungen zu haben und somit der Kolbendosierer mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten, nämlich einer Schnelldosierung und einer Feindosierung je nach Ansteuerung des einen oder anderen Ventiles 30 bzw. 31 betrieben wird. Die Abdichtung des Kolbens oben im Gehäuse erfolgt durch eine obere Abschlussplatte 32 mit eingesetzten Dichtringen. An dieser Abschlussplatte 32 ist ein Tanchrohr 33 befestigt, durch das der Kolben 25 hin durchgeftilirt wird. Das Tauchrohr 33 ist mit einer Spuifiüssigkeit gefüllt, die den. Zweck hat, ein Antrocknen eines Produktfilmes auf dem Kolben 25 zu verhindern, da je nach Produktbeschaffenheit ein nach längerer Stillstandzeit des Gerätes angetrockneter Produktfilm die Kolbenabdichtungen zerstören kann, Um mit dem Kolbendosierer in kleineren Einheiten als das Volumen eines ganzen Hubes dosieren zu können, ist an der Kolbenstange 34 eine Einrichtung befestigt, die aber eine induktiven Abgriff es ermöglicht, den Dosierhub der Kolbenstange 34 in eine Anzahl von Teilachritten aufzugliedern. Die Anzahl der Teilschritte richtet sich nach den Impulszähnen auf der Einrichtung. Die Einrichtung besteht aus einer Hülse 35 mit einer bestimmten Anzahl Nuten 36 oder einer Zahnstange, deren Nuten bzw. Zahne bei Bewegung des Kolbens 25 über einen induktiv arbeitenden Nährungsschalter 37, der an einer Konsole am Gehäuse 8 des Dosierers befestigt ist, abgegriffen werden und an einen elektronischen Zähler der Steuereinheit 7 zur Auswertung weitergleitet werden. Durch diese spezielle Einrichtung ist es möglich, nicht nur ganze Hübe, sondern für die Dosierung Teilhübe entsprechend der gewählten Teilung der Hülse 35 oder Zahnstange vorzunehmen. Für die Dosieraufgabe werden nicht ganze Hübe, sondern dann die gewünschte Anzahl Teilhübe durch Impulse vorgegeben. Hierdurch ist es möglich, über die -Steuereinheit 7, die entsprechende Programme beinhaltet, Mischungen herzustellen, die sowohl Grosskomponenten als auch Kleinkomponenten beinhaltet und auch eine wechselnde Einstellung gemäss den unterschiedlichen Anforderungen durchführbar ist. Gemäss Fig. 2 dient die Materialzuführung 9 als Zulauf und ist als Ringleitung mit einem Ablauf 36 als Rückspülleitung versehen. Hierbei wird das zugefUhr- te Material zunächst durch die Kammer des Kolbendosiersystems und von dort durch das volumetrische Dosiersystem geführt, um Produkte zu verarbeiten, die zum Sedimentieren neigen. Weiterhin ist aus dieser Darstellung die Zuordnung der Steuerung zu entnehmen.

Claims: PatentansprUche 1. Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten und Pasten zur Herstellung von Materialmischungen aus ver schiedenen Komponenten, wobei 3ede Komponente aus einem Yersorgungsbehälter über eine Material zuführung mit Dosiereinheit gravimetrisch einem Mi schbehälter zuführbar und eine Materialzulauf Öffnung der Dosiereinheit über ein Abfüllventil steuerbar ist, indem die zugeführte Menge über eine Waage erfassbar und durch eine Steuereinheit über das Abfüllventil einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dosiereinheit zusätz lich eine volumetrische Kolbendosiervorrichtung (24 bis 37) für kleine Dosiermengen mit einer über ein Ausstossventil (26,27) gesteuerte Material zulauföffnung aufweist und die Dosiermenge durch die Steuereinheit (7) einstellbar ist und dass ei ne gemeinsame Materialzuführung (9) für die volu metrische Kolbendosiervorrichtung (24 bis 37) so wie der gravimetrischen Dosiervorrichtung (10 bis 23) angeordnet ist. 2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kolbendosiervorrichtung (24 bis 37) und die gravimetrische Dosiervorrichtung (10 bis 23) in einem gemeinsamen Gehäuseblock (8) pa rallel angeordnet sind. 3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Materialzufüh rung aus einer Ringleitung mit einem Zulauf (9) und einem Ablauf (36) gebildet ist. 4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsorgane 29 bzw. 18) jur die Kolbendosiervorrichtung (24 bis 37) und die gravimetrische Dosiervorrichtung (10 bis 23) über Stellelemente (30,31 bzw. 20,21) mit Schalt stufen für unterschiedliche Geschwindigkeiten bzw. für Grob-/Feinstromdosierung steuerbar sind. 5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhub der Kolbendo siervorrichtung (24 bis 37) über eine an der Kol benstange (34) angreifende Abtaststeuerung (35,36, 37) als Teilhub einstellbar ist. 6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abtaststeuerung durch eine Hülse (35) mit Nuten (36) auf der Kolbenstange (34) und einem ortsfesten induktiv arbeitenden Nährungs schalter (3) gebildet ist.

Inventors: FELDMANN, HEINZ-GUSTAV
Applicants: FECO-INDUSTRIEANLAGENBAU GMBH
Application year: 1985
Main classification: G05D11
IPC codes: B01F15, G05D11