СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПОТЕРЬ ИЗ-ЗА УТЕЧЕК И ТРАНСПОРТИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ
METHOD FOR COMPENSATION OF LOSSES DUE TO LEAKS AND TRANSPORTING SYSTEM FOR DISPLACEMENT OF CERTAIN VOLUME OF LIQUID

Изобретение относится к способу компенсации потерь из-за утечек в поточной системе для перемещения жидкостей, характеризующейся наличием по меньшей мере одного объемного насоса и по меньшей мере одного отключающего элемента, в частности при изобарном дозировании жидких пластмассовых компонентов. Изобретение также относится к транспортирующей системе, в частности для изобарного перемещения определенного объема жидкости за единицу времени, в частности для дозирования жидкого пластмассового компонента.
При обработке компонентов двухкомпонентных или многокомпонентных пластмассовых систем важно, чтобы компоненты смешивались как можно точнее в соответствии с определенным соотношением составляющих смеси для обеспечения их полноценного участия в реакции. Смешивание компонентов происходит, например, в смесительной головке с управляемой мешалкой, выполненной с возможностью поворота, причем в смесительную головку посредством впускных клапанов подаются указанные два или большее количество компонентов, которые смешиваются во внутреннем пространстве смесительной головки, после чего выпускаются через закрываемое выпускное отверстие смесительной головки, например для нанесения созданной таким образом смеси на конструктивную деталь в виде вытянутого участка материала, который затем, после вступления в реакцию со смесью, образует на конструктивной детали скрепленное уплотнение.
Компоненты перемещаются в смесительную головку транспортирующей системой посредством объемных насосов, в частности шестеренных насосов, через поточную систему, причем в системах низкого давления, то есть системах, в которых давление компонентов на входе в смесительную головку лишь немного выше давления окружающей среды, с соответствующими объемами перемещаемого материала удобно выполнять манипуляции путем регулирования частоты вращения объемных насосов.
Однако в системах, в которых перемещаемые жидкости находятся под высоким давлением, происходят потери из-за утечек, в частности в области насосов из-за перепада давления относительно впуска насоса, причем эти потери из-за утечек могут увеличиваться или уменьшаться не только при изменении режима давления, но и могут расти на протяжении срока службы насоса из-за износа. Вследствие этого осложняется точное дозирование, требуемое при обработке многокомпонентных пластмассовых систем, поскольку количественная оценка потерь материала из-за утечек представляется затруднительной. Такое происходит, в частности, если между отдельными операциями дозирования имеются остановки работы и простои различной продолжительности, во время которых отключающий элемент выключает поточную систему, при этом потери материала варьируются в зависимости от продолжительности периодов остановки.
Цель изобретения состоит в создании способа и транспортирующей системы, позволяющих наиболее просто и с высокой точностью учитывать потери из-за утечек при дозировании жидкости.
Для этого согласно способу в соответствии с изобретением фактическое давление жидкости в поточной системе определяют посредством устройства для измерения давления и доводят до целевого значения давления путем приведения в действие объемного насоса при закрытом отключающем элементе. В соответствии с преимущественным дополнительным вариантом осуществления далее для компенсации потерь из-за утечек, происходящих при соответствующем целевом значении давления, к целевому расходу возможно добавление расхода для компенсации потерь объемного насоса, обеспечивающего поддержание целевого значения давления, когда отключающий элемент закрыт. Для реализации этого способа в соответствии с изобретением транспортирующая система в соответствии с изобретением характеризуется наличием поточной системы с по меньшей мере одним объемным насосом и по меньшей мере одним отключающим элементом, а также устройством для измерения давления, определяющим фактическое давление жидкости в поточной системе, и системы управления, оказывающей воздействие на объемный насос в зависимости от определенного фактического давления жидкости и содержащей средства для определения расхода для компенсации потерь объемного насоса при закрытом отключающем элементе для поддержания целевого давления жидкости в поточной системе и, предпочтительно, средства для добавления расхода для компенсации потерь к целевому расходу объемного насоса при открытом отключающем элементе.
В основе изобретения лежит известный факт, что при транспортировании жидкостей, таких как, например, жидкие пластмассы или пластмассовые компоненты, при постоянном давлении потери из-за утечек, происходящие в поточной системе, зависят по существу (только) от уровня давления в системе и вязкости жидкости и, таким образом, по меньшей мере в значительной степени не зависят от объемного потока, перемещаемого в тот или иной момент. Таким образом, потери из-за утечек также происходят в линии избыточного давления, когда отключающий элемент в системе линии закрыт, то есть в те интервалы, когда материал не транспортируется. В рабочем состоянии, при котором перемещения материала не происходит, то есть при закрытом отключающем элементе, степень потерь из-за утечек может быть определена сравнительно просто путем регулирования давления в поточной системе линии для поддержания его на уровне целевого давления. Целевое давление может представлять собой, в частности, давление транспортирования, которое должно действовать во время операции дозирования. Целевое давление в поточной системе достигается, когда объемный насос оказывает дополнительное воздействие с соответствующим уменьшенным расходом (потерь), в результате чего компенсируются потери из-за утечек. Эта мера позволяет обеспечивать немедленную подачу жидкости при требуемом давлении и, кроме того, с правильным расходом в последующее устройство, например смесительную головку, при открытом отключающем элементе в начале очередной операции дозирования. В особенно предпочтительном дополнительном усовершенствовании способа в соответствии с изобретением результирующий расход для компенсации потерь, то есть объемный расход материала, перемещаемого в системе насосом при закрытом отключающем элементе и выходящего из системы в виде потери из-за утечек в местах, которые даже потенциально невозможно проверить, может быть добавлен в виде компенсационной переменной к целевому расходу при открытом отключающем элементе, то есть, например, открытом впускном клапане на смесительной головке, поскольку можно допустить, что потеря из-за утечек за единицу времени также остается постоянной во время транспортирования материала через поточную систему, если давление в системе во время операции транспортирования не изменяется вообще или не изменяется существенно относительно давления в системе при закрытом отключающем клапане. Таким образом, в соответствии с изобретением при транспортировании материала также могут быть учтены значения фактически происходящих потерь из-за утечек, подлежащих определению в установившемся состоянии системы при закрытом отключающем элементе, в результате чего возможно особенно точное перемещение объемного потока.
В соответствии с изобретением в качестве объемного насоса предпочтительно применена поворотная объемная машина, в частности шестеренный насос. Поточная система предпочтительно характеризуется наличием по меньшей мере в значительной степени постоянного объема по меньшей мере между объемным насосом и отключающим элементом.
Способ в соответствии с изобретением может быть применен преимущественно при транспортировании тиксотропных жидкостей, то есть жидкостей, вязкость которых в движении (при напряжении сдвига) ниже, нежели в состоянии покоя. Например, некоторые полиоловые компоненты демонстрируют свойства таких тиксотропных материалов, поскольку их вязкость существенно падает при сдвиге и снова очевидно увеличивается в зависимости от продолжительности остановки работы или простоя. В результате этого при простоях разной продолжительности жидкость может иметь разные исходные вязкости в начале операции дозирования, что, следовательно, может приводить к отклонениям параметров при запуске дозирования.
Для обеспечения возможности ввода поправки на этот эффект в зависимости от продолжительности времени простоя в соответствии с преимущественным дополнительным вариантом осуществления регулирования в соответствии с изобретением целевое значение давления может быть разбито на две части. В этом случае целевое значение давления состоит из основного давления (например, целевого давления во время операции дозирования) и зависящего от времени смещения. Это смещение может быть представлено в виде апериодического звена первого порядка РТ1, причем увеличение вязкости может быть достаточно точно описано как функция продолжительности времени простоя между операциями дозирования.
Если, например, во время транспортирования тиксотропной жидкости под влиянием эффекта сдвига в текущей жидкости действует (целевое) давление 50 бар, после относительно длительного времени простоя, в течение которого жидкость не течет и ее вязкость увеличивается, необходимо временно повысить исходное давление в начале очередной операции транспортирования или дозирования для ввода поправки на высокую вязкость, например до (исходного) давления 52 бар. Если бы в действительности отключающий элемент открывался при давлении предварительной нагрузки только 50 бар, это привело бы к небольшой задержке начала дозирования. Чтобы этого избежать, целевое значение для регулирования давления при остановке работы повышают с временной зависимостью до увеличенного исходного целевого давления, например до 52 бар. В этом случае исходное целевое давление предпочтительно приближается к максимальному значению по логарифмической кривой по мере увеличения продолжительности остановки работы или простоя.
Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления, проиллюстрированный на чертеже. На единственной фигуре в виде структурной схемы представлена транспортирующая система в соответствии с изобретением на динамической смесительной головке для смешивания полиуретановых или силиконовых пластмассовых компонентов для производства вспененного уплотняющего материала.
Транспортирующая система 10, представленная на чертеже, выполнена с возможностью дозированной подачи двух жидких пластмассовых компонентов А, В в смесительную головку 11, причем указанные два компонента А, В смешиваются друг с другом посредством управляемой мешалки 12 в точно заданном количественном соотношении, после чего выпускаются через выпускное отверстие 13 в виде реактивной смеси под действующим в системе давлением, превышающим давление окружающей среды. Смесь попадает в условия давления окружающей среды только при выходе из выпускного отверстия, т.е. давление внутри смесительной головки по меньшей мере несколько выше давления окружающей среды. При помощи таких систем, например, производят вспененные уплотнения, формирующиеся непосредственно на конструктивной детали.
Для каждого из указанных двух компонентов А, В обеспечена поточная система 14 по существу одной и той же конструкции. Эта система характеризуется наличием шестеренного насоса 15, управляемого двигателем, и отключающего элемента 16, выполненного на смесительной головке 11 в виде клапана с электромагнитным переключением, при помощи которого может открываться или закрываться впуск во внутреннее пространство смесительной головки для соответствующего компонента А, В.
Для запуска операции дозирования указанные два клапана 16 открывают, чтобы посредством шестеренных насосов 15 компоненты А, В переместились из своих соответствующих контейнеров 17 для хранения с требуемым соотношением составляющих смеси в смесительную головку 11, где они смешиваются друг с другом посредством мешалки 12 при поддержании давления, действующего в поточной системе 14, после чего выпускаются через выпускное отверстие 13 в виде реактивной смеси пластмассы.
Для компенсации потерь из-за утечек, происходящих в поточной системе 14 вследствие непредсказуемых утечек, например в области насоса 15, и обозначенных на схематическом чертеже стрелками на пунктирных линиях как Qv, в поточных системах 14 в каждом случае обеспечено устройство 17 для измерения давления, определяющее давление в поточной системе 14 при закрытом клапане 16. Это фактическое давление 18 жидкости сравнивают с целевым значением 20 давления в компараторе 19. При обнаружении падения давления и, следовательно, падения фактического давления жидкости относительно целевого значения давления приводят в действие шестеренный насос 15 даже при закрытом клапане 16 с соответствующе низким расходом (для компенсации потерь) для подачи в поточную систему 14 точного количества компонента, взамен вытекшего из системы в виде утечки Qv.
Этот расход для компенсации потерь, обеспечиваемый насосом 15 при нескольких оборотах за единицу времени, также учитывается во время процесса подачи компонентов в смесительную головку при открытом выключающем элементе, т.е. для компенсации потерь Qv из-за утечек шестеренный насос приводят в действие на такой скорости, чтобы он перемещал компонент из контейнера для хранения с массовым расходом, соответствующим сумме потери Qv из-за утечек, определенной при закрытом клапане, и целевого расхода Qs рассматриваемого компонента. Таким образом, потеря из-за утечек также учитывается во время дозированной подачи компонентов в смесительную головку.