Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung hoch- viskoser Medien bei gleichzeitiger Entgasung. Bei der Herstellung hochviskoser Medien wie z. B. Druckfarben bilden sich bei der Herstellung, beim Mischen verschiedener Komponenten leicht Lufteinschlüsse. Dazu kommen möglicherweise noch zusätzliche Lufteinschlüsse beim portionsweisen Abfüllen in kleinere Behälter. Bisher wurde die Dosierung nämlich meist manuell ausgeführt, durch Einfliessenlassen in eine auf eine Waage gestellte Büchse und Nachhilfe mit dem Spachtel. Diese Arbeitsmethode ist nicht nur zeitraubend, sondern erhöht noch die Gefahr weiterer Luftein schlüsse. Dies ist bei Medien wie Druckfarbe oder Fette unerwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, und eine Vorrichtung zur Ausübung desselben zu schaffen, das die Dosierung rationalisiert, also ein schnelleres Arbeiten gestattet, und zudem das hochviskose Medium vor dem Abfüllen entlüftet oder entgast.
Das erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte:
1. Füllen eines Dosierzylinders aus einem Vorratsbehälter;
2. Vorkomprimieren des Mediums im Dosierzylinder mittels eines in den Zylinder dringenden Dosierkolbens, wobei infolge des Drucks eingeschlossene Luft oder andere Gase zusammen mit einer Teilmenge des Mediums aus Rückström Entlüftungsöffnungen in den Vorratsbehälter zurückströmen, bis die Rückström-Entlüftungsöffnungen geschlossen werden und
3. nach dem Schliessen der Rückström-Entlüftungsöffnungen, Erhöhen des Druckes, bis das Medium entgegen der Vorspannkraft eines Rückschlagventiles aus einer Ausflussöffnung ausfliesst, und Auspressen einer weiteren Teilmenge, die der vorgesehenen Dosis entspricht.
Die Wirkung wird noch verstärkt, wenn mindestens wäh- rend eines Teils des Saughubes des Dosierkolbens ein Vakuum im Dosierzylinder erzeugt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung vereinfacht dargestellt und anschliessend ist anhand derselben das Verfahren erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine Dosiervorrichtung im Schnitt, in
Fig. 2 einen Teil derselben während des Betriebs, in
Fig. 3 einen Teil einer anderen Vorrichtung, die eine Variante zu Fig. 1 darstellt, während des Betriebs, und in
Fig. 4 die Druckverhältnisse im Dosierzylinder während des Betriebes.
In Fig. 1 stellt 1 einen Dosierzylinder und 2 einen Dosierkolben dar. In der Wand des Dosierzylinders sind Rückström Entlüftungsbohrungen 11 angebracht, die in den trichterförmigen Vorratsbehälter 3 münden. Dieser schliesst dazu, unterhalb der Bohrungen 11, an die Zylinderaussenwand an. Der Dosierkolben 2 weist einen Dichtungsring 21 auf und ist mittels einer Kolbenstange 22 mit einer pneumatischen oder hydraulischen Antriebsvorrichtung 4 verbunden, die den Dosierzylinder mit einstellbarem Hub entsprechend der gewünschten Dosiermenge (Dosis) auf- und abwärts bewegen kann.
Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Zylinder 41 und einen zweiseitig beaufschlagbaren Kolben 42, der mit der Kolbenstange 22 in Verbindung steht. Ein Anschlag 43 bestimmt die obere Endlage des Kolbens 42 und damit auch die obere Lage des Dosierkolbens 2. 44 und 45 sind die Zufuhrstutzen für das Antriebsmittel der Antriebsvorrichtung.
Am unteren Ende ist der Dosierzylinder 1 mit einem Verschlussstück 12 versehen, das ein Rückschlagventil 13 und eine Ausflussöffnung 14 enthält. Das Rückschlagventil 13 wird mit einer Feder 15 auf seinen Sitz gedrückt. Das Verschlussstück enthält weiter einen Raum 16 und eine Boh- rung 17, die vom Raum 16 zum Rückschlagventil führt.
Ein verstellbarer Anschlagbolzen 5 durchsetzt den Boden des Raumes 16. Die Lage des Anschlagbolzens, also je nachdem er weiter oder weniger weit in den Dosierzylinder hineinragt, bestimmt den Hub des Dosierkolbens 2 und damit die Dosiermenge. Zwecks Verstellung ist der Bolzen 5 an seinem unteren Ende mit einem Gewinde 51 versehen. Er kann daher mit Hilfe der Kurbel 52 und mittels der beiden Kegelräder 53, 54 verstellt werden. Kegelrad 54 ist dazu mit einem entsprechenden Innengewinde versehen.
Ein durch eine starke strichpunktierte Linie angedeuteter Rahmen verbindet Antriebsvorrichtung 4, Verschlussstück 12 und die Auflage für das Kegelrad 54 miteinander.
Schliesslich ist mit B ein Abfüllbecher angedeutet, der mit einer Dosis des hochviskosen Mediums gefüllt werden soll.
Mit Hilfe dieser einfach aufgebauten Vorrichtung lassen sich sämtliche Verfahrensschritte in richtiger Reihenfolge ausführen. Dies wird anhand der Fig. 2 und 4 erläutert. Beim Betrieb der Vorrichtung ist der Vorratstrichter 3 teilweise mit einem hochviskosen Medium gefüllt wie in Fig. 2 durch M angedeutet und auch im Dosierzylinder sowie in den Hohlräumen des Verschlussstückes befindet sich das Medium. (In Fig. 1 ist die leere Vorrichtung dargestellt.)
Nehmen wir an, der Dosierzylinder befindet sich in der untersten Lage, die im Diagramm Fig. 4 mit U bezeichnet ist, und der Dosierkolben werde nach oben bewegt.
Da sich nach dem vorhergehenden Auspressen das Rückschlagventil sofort schliesst, wird nun unter dem Kolben ein Vakuum > 0 Bar erzeugt, wobei noch vorhandene Gas- oder Lufteinschlüsse in der unter dem Kolben verbleibenden Restmasse sich in grössere Blasen verwandeln, die an die Oberfläche kommen. Gibt der Kolben bei seiner Bewegung nach oben (Saughub) die Entlüftungsöffnungen 11 frei, so steigt der Druck rasch wieder auf Atmosphärendruck (1 Bar) an, weil sofort Masse durch die Öffnungen 11 einströmt. Bei seiner Weiterbewegung nach oben gibt der Kolben schliesslich den ganzen Querschnitt des Dosierzylinders frei und füllt die hochviskose Masse dem Zylinder bis zum Rand. In seiner obersten Lage befindet sich der Dosierkolben 2 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, die im Diagramm mit 0 bezeich- net ist.
Bei einer nachfolgenden Bewegung des Dosierkolbens nach unten (in Fig. 4 als Druckhub bezeichnet) bewegt sich der Dosierkolben zunächst noch ausserhalb des Zylinders und der Druck bleibt gleich dem Atmosphärendruck (1 Bar).
Sowie aber der Kolben in den Dosierzylinder eindringt, steigt der Druck und strömt mit Luft oder Gas stark angereicherte Masse aus den Rückström-Entlüftungsöffnungen 11 aus. Diese Phase ist in Fig. 2 bildlich dargestellt und in Fig. 4 mit Entlüftung bezeichnet. Sowie der Kolben bei seiner Ab wärtsbewegung die Entlüftungsöffnungen verschliesst, steigt der Druck weiter an bis zu einem Wert p 15. Die Höhe des Drucks p 15 wird von der Kraft der Feder 15 (in Fig. 1) bestimmt, die das Rückschlagventil 13 geschlossen hält, bis der Druck p 15 erreicht ist. Dann fliesst weitgehend entgaste bzw. entlüftete hochviskose Masse aus der Öffnung 14 in den Becher B.
In Fig. 3 ist eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 1 bzw. eines der Fig. 2 entsprechenden Teiles derselben dargestellt. Hier sind Rückström-Entlüftungsbohrungen 23 statt in der Zylinderwand im Kolben 20 selber angebracht. Sie durch.
setzen den Kolben von seinem Boden her und münden etwa in halber Höhe des Kolbens an seiner Aussenwand zwischen zwei Dichtungsringen 24, 25.
Der Vorratstrichter 30 schliesst hier an den oberen Rand des Dosierzylinders 10 an.
The invention relates to a method for metering highly viscous media with simultaneous degassing. When producing highly viscous media such as B. Printing inks easily form air pockets during manufacture when various components are mixed. In addition, there may be additional air pockets when filling into smaller containers in portions. So far, the dosage has been mostly done manually, by pouring into a can placed on a scale and tuition with a spatula. This working method is not only time-consuming, it also increases the risk of further air inclusions. This is undesirable with media such as printing ink or grease.
The object of the invention is to find a method and to create a device for carrying out the same, which rationalizes the metering, that is to say allows faster work, and also ventilates or degasses the highly viscous medium before filling.
The method according to the invention solves this problem by the following method steps:
1. Filling a metering cylinder from a storage container;
2. Pre-compression of the medium in the dosing cylinder by means of a dosing piston penetrating into the cylinder, whereby air or other gases trapped as a result of the pressure flow back into the reservoir together with a portion of the medium from backflow vents until the backflow vents are closed and
3. After closing the backflow ventilation openings, increasing the pressure until the medium flows out of an outflow opening against the biasing force of a non-return valve, and squeezing out a further partial amount that corresponds to the intended dose.
The effect is increased if a vacuum is generated in the dosing cylinder during at least part of the suction stroke of the dosing piston.
The invention also relates to an apparatus for practicing this method.
In the drawing, exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in simplified form and the method is then explained with reference to them.
The drawing shows in
Fig. 1 shows a metering device in section, in
Fig. 2 shows part of the same during operation, in
3 shows a part of another device, which represents a variant of FIG. 1, during operation, and in FIG
4 shows the pressure conditions in the metering cylinder during operation.
In FIG. 1, 1 represents a metering cylinder and 2 a metering piston. Backflow ventilation bores 11 are provided in the wall of the metering cylinder and open into the funnel-shaped storage container 3. This connects to the cylinder outer wall below the bores 11. The dosing piston 2 has a sealing ring 21 and is connected by means of a piston rod 22 to a pneumatic or hydraulic drive device 4 which can move the dosing cylinder up and down with an adjustable stroke according to the desired dosing amount (dose).
The drive device comprises a cylinder 41 and a piston 42 which can be acted upon on both sides and which is connected to the piston rod 22. A stop 43 determines the upper end position of the piston 42 and thus also the upper position of the metering piston 2. 44 and 45 are the feed connections for the drive means of the drive device.
At the lower end, the metering cylinder 1 is provided with a closure piece 12 which contains a check valve 13 and an outflow opening 14. The check valve 13 is pressed onto its seat with a spring 15. The closure piece also contains a space 16 and a bore 17 which leads from space 16 to the check valve.
An adjustable stop bolt 5 penetrates the floor of the space 16. The position of the stop bolt, that is, depending on whether it protrudes further or less into the metering cylinder, determines the stroke of the metering piston 2 and thus the metered amount. For the purpose of adjustment, the bolt 5 is provided with a thread 51 at its lower end. It can therefore be adjusted using the crank 52 and the two bevel gears 53, 54. For this purpose, bevel gear 54 is provided with a corresponding internal thread.
A frame indicated by a thick dash-dotted line connects the drive device 4, the locking piece 12 and the support for the bevel gear 54 with one another.
Finally, B indicates a filling cup that is to be filled with a dose of the highly viscous medium.
With the aid of this simply structured device, all process steps can be carried out in the correct order. This is explained with reference to FIGS. 2 and 4. During operation of the device, the storage funnel 3 is partially filled with a highly viscous medium, as indicated by M in FIG. 2, and the medium is also located in the dosing cylinder and in the cavities of the closure piece. (The empty device is shown in Fig. 1.)
Let us assume that the metering cylinder is in the lowest position, which is denoted by U in the diagram in FIG. 4, and the metering piston is moved upwards.
Since the non-return valve closes immediately after the previous squeezing, a vacuum> 0 bar is now created under the piston, whereby any gas or air pockets that are still present in the residual mass below the piston are transformed into larger bubbles that come to the surface. If the piston releases the ventilation openings 11 when it moves upwards (suction stroke), the pressure quickly rises again to atmospheric pressure (1 bar) because mass immediately flows in through the openings 11. As it moves upwards, the piston finally releases the entire cross-section of the metering cylinder and fills the cylinder with the highly viscous mass up to the edge. In its uppermost position, the metering piston 2 is in the position shown in FIG. 1, which is denoted by 0 in the diagram.
During a subsequent downward movement of the metering piston (referred to as the pressure stroke in FIG. 4), the metering piston initially moves outside the cylinder and the pressure remains the same as atmospheric pressure (1 bar).
As soon as the piston penetrates into the metering cylinder, however, the pressure rises and mass heavily enriched with air or gas flows out of the backflow ventilation openings 11. This phase is shown graphically in FIG. 2 and denoted by venting in FIG. 4. As soon as the piston closes the vents during its downward movement, the pressure continues to rise up to a value p 15. The level of pressure p 15 is determined by the force of spring 15 (in FIG. 1), which keeps check valve 13 closed until the pressure p 15 is reached. Then largely degassed or de-aerated highly viscous mass flows out of the opening 14 into the cup B.
FIG. 3 shows a variant of the device according to FIG. 1 or a part thereof corresponding to FIG. 2. Here, backflow ventilation bores 23 are provided in the piston 20 itself instead of in the cylinder wall. You through.
place the piston from its bottom and open approximately halfway up the piston on its outer wall between two sealing rings 24, 25.
The storage funnel 30 adjoins the upper edge of the metering cylinder 10 here.