DE69937827T2

DE69937827T2 - Verfahren und vorrichtung zur abfüllung von flüssigkeiten und feststoffen

Info

Publication number: DE69937827T2
Application number: DE69937827T
Authority: DE
Inventors: David J. Newport Beach CLINE; Timothy S. Mill Valley CLARK; Stephen P. Costa Mesa GORDON; Michael R. Long Beach ENGLE
Original assignee: Fluid Research Corp
Current assignee: Fluid Research Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: EP1080031A4; US6161723A; US20010000611A1; DE69937827D1; US6913166B2; ATE382026T1; US20040104244A1; AU2786299A; EP1080031B1; CA2321818A1; CA2321818C; WO1999043606A1; US6675988B2; US5992686A; EP1080031A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft Vorrichtungen, die einzelne und mehrere Komponenten von Flüssigkeiten- und Feststoffen dosieren und abgeben, und Verfahren zu deren Abgabe.
Systeme zum Mischen und Abgeben von Materialien aus einzelnen oder mehreren Komponenten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine nahezu endlose Vielfalt an Substanzen kann abgegeben werden. Viele Materialien sind durch Abgabe in einem flüssigen oder einem halbflüssigen Zustand komprimiert. Farbe wird gesprüht, Formen werden mit Materialien druckbefüllt und elektronische Einrichtungen werden eingekapselt. Eine Vielzahl von Hilfsmitteln zur Verteilung solcher Materialien sind verfügbar. Wenn mehrere Komponenten beteiligt sind, weisen solche Systeme typischerweise Pumpmechanismen zum Fördern und Dosieren separater Materialien in einem vorgeschriebenen Verhältnis zu einer Mischeinrichtung auf, die diese Materialien gründlich miteinander vermischt. Die vermischte Zusammensetzung strömt dann aus einer Abgabedüse direkt auf eine Anwendungsoberfläche oder -stelle, an der die Zusammensetzug gewünscht wird.
Wenn eine aushärtbare Zusammensetzung gewünscht wird, werden zwei oder mehrere geeignete Materialien vermischt, um sich gegenseitig zu beeinflussen, um eine fließfähige, aushärtbare Zusammensetzung zu erzeugen, welche zu einem nicht-fließfähigen Zustand erstarrt oder aushärtet. Die zum Aushärten einer aushärtbaren Zusammensetzung benötigte Zeit wird als die „Aushärt"-Zeit bezeichnet und beträgt häufig eine kurze Zeitdauer. Solche resultierenden aushärtbaren Zusammensetzungen sind zum Beispiel als Klebemittel, Dichtungsmittel und Einkapselungsmaterialien in einer breiten Vielzahl von industriellen Anwendungen und zur Erzeugung nützlicher Gegenstände verwendet worden.
Die EP 0 558 172 A2 offenbart ein Mehrfach-Lösungsmittel-Fördersystem und -verfahren, wobei zur Steuerung einer Lösungsmittelzusammensetzung in einem superkritischen Flüssigkeitssystem eine erste Pumpe ein erstes Lösungsmittel durch eine erste Leitung hindurch in einen Mischer fördert und eine zweite Pumpe ein zweites Lösungsmittel durch eine zweite Leitung hindurch in den Mischer fördert. Ein erster und ein zweiter Wandler messen den Druck in der ersten und in der zweiten Leitung und erzeugen ein erstes und ein zweites Signal, das proportional zu den Drücken ist. Jedes Drucksignal wird mit einem korrespondierenden programmierten Konzentrationssignal multipliziert und mit dem programmierten Druck in einem Rückkopplungssystem verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird mit Konzentrationssignalen von einem Programmiergerät multipliziert, um die Pumprate jeder Pumpe zu steuern. Die Pumpen setzen jede Flüssigkeit nacheinander zu Beginn eines Durchlaufs unter Druck.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf Abgabesysteme gerichtet, die Exzenterschneckenpumpen und einen geregelten Motorbetrieb verwenden.
Die Erfindung stellt ein Abgabesystem nach Anspruch 1 bereit.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 2 bereit.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Systeme und Verfahren zur genauen Abgabe von fließfähigem Material bereitzustellen. Andere und weitere Ziele und Vorteile werden nachfolgend ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Abgabesystems, das eine einzelne oder mehrere Flüssigkeitskomponenten abgibt.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Abgabekopfes.
3 ist eine Ansicht teilweise im Schnitt von einem Pumpenstator, der einen einzelnen schneckenförmigen Rotor innerhalb der doppelschneckenförmigen Bohrung aufweist.
4 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Motorcontrollers.
5 ist ein Diagramm, das zeigt, wie 6–9 verbunden sind, um ein Software-Ablaufdiagramm zur Steuerung von Gesichtspunkten des Abgabesystems zu erzeugen.
6–9 sind Software-Ablaufdiagramme zur Steuerung von Gesichtspunkten des Abgabesystems.
10 ist ein Software-Flussdiagramm, das die RS232- und die DIP-Schaltersoftware für den Motorcontroller beschreibt.
11 ist ein Software-Ablaufdiagramm, das den RS232- Datenfluss im Motorcontroller beschreibt.
12 ist ein Software-Ablaufdiagramm, das die Motorcontroller-Zeitgeber-Unterbrechungssoftware beschreibt.
13 ist ein Blockdiagramm eines Abgabesystems, das mit einer Spritzpistole verwendbar ist.
14 ist ein Software-Ablaufdiagramm, das die Steuerung des Motors der Einrichtung von 13 beschreibt.
15 ist ein Software-Ablaufdiagramm einer Oszillationsroutine zur Beibehaltung von Material in einer Exzenterschneckenpumpe.
16 ist ein Blockdiagramm eines Abgabesystems zur Druckbefüllung einer Form.
17 ist ein Software-Ablaufdiagramm für die Einrichtung von 16.
18 ist ein Ablaufdiagramm eines Systems mit konstantem Druck.
19 ist ein Ablaufdiagramm einer Kalibrierroutine.
20 ist ein Ablaufdiagramm eines virtuellen Abdrosselungssystems.
21 ist eine Vorderansicht einer Abgabekopfanordnung.
22 ist eine Seitenansicht eines Hochfluss-Verteilers.
23 ist ein Querschnitt des Verteilers von 22.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 stellt ein Blockdiagramm eines bisher eingesetzten Abgabesystems dar, das die Basis für das vorliegende System bildet. Das Abgabesystem 1 gibt eine einzelne oder mehrere Flüssigkeitskomponenten ab. In 1 weist das Abgabesystem 1 eine Vielzahl von Wannen 2, 4 auf, die jeweils eine Flüssigkeit 6, 8 enthalten, die ein Komponentenmaterial des gewünschten Enderzeugnisses darstellen. Rührwerke 9, 10 rühren die Flüssigkeiten 6, 8 um, um die Flüssigkeiten so homogen wie möglich beizubehalten. Das Abgabesystem 1 umfasst eine Hauptsteuerungseinheit 14, die eine CPU, ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, eine arithmetische Logikeinheit, eine ASIC, ein feldprogrammierbarer Gate-Array oder ein anderer Logik-Steuerungsschaltkreis sein kann. Die Hauptsteuerungseinheit 14 empfängt Daten und Befehle über Datenverbindungen 16, 18 von einer Benutzereingabeeinrichtung 20 und/oder von einer Programmiereingabeeinrichtung 22. Die Benutzereingabeeinrichtung 20 kann ein Tastenfeld, Tasten, Schalter, ein Barcode-Lesegerät oder eine andere Eingabeeinrichtung sein.
Abhängig von der Eingabe steuert die Hauptsteuerungseinheit 14 verschiedene Gesichtspunkte des Abgabesystems 1. Zum Beispiel umfasst die Hauptsteuerungseinheit 14 Leitungen 26, 28 zur Übertragung von Befehlen und zum Empfangen von Daten von den Pumpencontrollern 30, 32, die im Gegenzug die Pumpen 34, 36 anweisen und steuern bzw. regeln. Die Steuerungseinheit 14 errechnet gewünschte Pumpenparameter, wie Beschleunigung, Drehzahl und Zeitdauer auf Basis von Daten, die durch vorher erwähnte Benutzereingabeeinrichtungen und vom Datenresidenten in die Software und die Hardware der Steuerungseinheit eingegeben werden.
Die Hauptelemente der in der residenten Software gespeicherten Information sind das Abgabevolumen jeder Pumpenumdrehung und das Verhältnis zwischen Motorumdrehung und Pumpenumdrehung. Die Software berechnet dann die Anzahl von Motorumdrehungen, einschließlich Geschwindigkeit oder Drehzahl, um die gewünschte Menge an Material zu fördern. Wenn eine Umdrehung der Pumpe ein bekanntes Volumen einer Flüssigkeit abgibt, berechnet die Steuerungseinheit 14 die Tickanzahl bzw. Umdrehungsanzahl, um die Anzahl von Umdrehungen und Teilumdrehungen zu steuern, welche die Pumpe macht, und um folglich die Menge der abzugebenden Flüssigkeit zu regeln. Die gewünschten Pumpenparameter werden dann über die Datenleitungen 26, 28 an die Pumpencontroller 30, 32 herunter geladen und gespeichert.
Ein Signal, um einen Zyklus zu beginnen, wird von der Steuerungseinheit 14 gleichzeitig an jeden Pumpencontroller 30, 32 gesendet, wobei beide Pumpen 34, 36 gemäß ihrer jeweiligen Programme aktiviert werden. Die Motorcontroller 30, 32 zählen dann die Ticks bzw. Umdrehungen, die von Absolutpositions-Gebern 38, 40 über der Zeit empfangen werden, um die Drehzahl oder Beschleunigung der Pumpen 34, 36 zu regeln. Die Absolutpositions-Geber 38, 40 sind mechanisch mit den Wellen der Motoren 39, 41 verbunden und können optisch, mechanisch, elektrisch oder magnetisch arbeiten. Die Geber 38, 40 zählen die Tick- bzw. Umdrehungsmarkierungen, um die Position der Wellen zu ermitteln, wenn sie sich drehen. Die Geber 38, 40 senden Impulse (d. h. eine Anzahl von Ticks über der Zeit), welche die Wellenpositionsinformation darstellen, an die Motorcontroller 30, 32. Wie später in 4 beschrieben wird, fließen die Impulse in eine Steuerschaltung 190 (innerhalb der Motorcontroller) ein und werden von der Steuerschaltung 190 verwendet, um Leistungstreiber 200 und die Motoren 39, 41 zu steuern. Daher werden die Impulse der Geber von den Motorcontrollern verwendet, um den Betrieb der Motoren 39, 41 einzustellen oder fein abzustimmen. Die Motorcontroller 30, 32 können den Status und eine andere Information, die eine Geberinformation umfasst, an die Hauptsteuerungseinheit 14 senden. Daher werden die Motoren 39, 41 und im Gegenzug die Pumpen 34, 36 von einem Pumpensteuerungssystem gesteuert, das die Hauptsteuerungseinheit 14, die Motorcontroller 30, 32 und die Geber 38, 40 umfasst.
Wenn eine Umdrehung der Pumpe ein bekanntes Volumen einer Flüssigkeit abgibt, kann das Pumpensteuerungssystem und entweder die Hauptsteuerungseinheit 14 oder der Motorcontroller, in Abhängigkeit davon, welche Einheit eine Rückkopplungssteuerung bei einer bestimmten Ausgestaltung aufweist, die Gebertick-Messung der durch die Pumpe erfolgenden Anzahl von Umdrehungen und Teilumdrehungen verwenden und folglich das erwartete Volumen der abgegebenen Flüssigkeit berechnen. Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann die Ticks bzw. Umdrehungen von den Gebern 38, 40 über der Zeit zählen, um die Drehzahl oder die Beschleunigung der Pumpen 34, 36 zu bestimmen. Daher misst das Pumpensteuerungssystem einschließlich der Geber 38, 40, die als Pumpenbewegungssensoren dienen, die Pumpenverdrängung und -rate.
Die Tätigkeit der Pumpen 34, 36 saugt durch Wannenflüssigkeitsleitungen 42, 44 Flüssigkeiten 6, 8 in die Pumpen. Die Flüssigkeiten 6, 8 strömen in Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 und in einen Abgabekopf 49, der eine separate Kammer 51 für jede der Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 aufweist. Von dem Abgabekopf 49 strömen die Flüssigkeiten in ein statisches Mischerrohr 50. Das statische Mischerrohr 50 weist interne Vorsprünge auf, die die Flüssigkeiten 6, 8 miteinander vermischen, und gibt durch die Abgabedüse 53 des statischen Mischerrohres 50 hindurch ein Enderzeugnis 52 ab. Das Enderzeugnis 52 kann auf eine Waage 54 abgegeben werden, die das Enderzeugnis wiegt. Das Abgabesystem 1 nimmt von einer Gleichstromzuleitung 56 Gleichstrom auf.
Daher ist das Abgabesystem, wie in 1 gezeigt, ein Zwei-Wegesystem, bei dem jeder Kanal die Abgabe einer Flüssigkeit handhabt. Der erste Kanal (Kanal A) umfasst die Wanne 2, die Wannenflüssigkeitsleitung 42, die Pumpe 34, den Pumpencontroller 30, den Geber 38, die Pumpenflüssigkeitsleitung 46 und den Abgabekopf 49. Der zweite Kanal (Kanal B) umfasst die Wanne 4, die Wannenflüssigkeitsleitung 44, die Pumpe 36, den Pumpencontroller 32, den Geber 40, die Pumpenflüssigkeitsleitung 48 und den Abgabekopf 49. Das Abgabesystem kann ferner modifiziert werden, um zusätzliche Kanäle und zusätzliche Wannen, Rührwerke, Pumpen, Flüssigkeitsleitungen und weitere Komponenten, wenn gewünscht, zu umfassen, um drei oder mehrere Komponentengemische oder Mehrfachgemische durch separate Abgabeköpfe an gleicher Stelle oder an entfernten Stellen abzugeben.
Druckwandler 58, 60 senden Rückkopplungsinformationen über den Druck in den Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 an die Hauptsteuerungseinheit 14, so dass die Hauptsteuerungseinheit 14 den Druck in den Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 von dem Ausgang der Pumpen 34, 36 bis zum Abgabekopf 49 überwachen kann. Die Fähigkeit, einen konstanten Druck vom Ausgang jeder Pumpe 34, 36 bis zu dem Abgabekopf 49 aufrecht zu erhalten, hilft dabei sicherzustellen, dass die Flüssigkeit gleichmäßig und konstant komprimiert wird, so dass eine genaue Menge an Flüssigkeit abgegeben wird. Wenn zusätzlich eine Blockierung oder eine Störung auftritt, signalisiert der Druckwandler eine voreingestellte Überdrucksituation und das System wird abgestellt. In ähnlicher Weise messen Durchflussmesser 66, 68 die Durchflüsse innerhalb der Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 und übertragen die Durchflussinformationen an die Hauptsteuerungseinheit 14, wodurch es der Hauptsteuerungseinheit 14 ermöglicht wird, die Durchflussraten zu überwachen. Sollten sich die Durchflussraten von den Kalibrierungsdaten unterscheiden, kann das System abgestellt werden und eine Störung berichtet werden.
Das Abgabesystem kann ferner Informationen von den Pumpencontrollern 30, 32 und den Durchflussmessern 66, 68 und anderen Rückkopplungssensoren verwenden, um die Pumpe und die Installation auf Leckagen und auf eingeschlossene Luft zu überprüfen. Entsprechende Fehlermeldungen können an den Benutzer ausgegeben werden, um eine optimale Leistung zu sichern. Das Abgabesystem kann die zugeführte Materialzusammensetzung von Schuss zu Schuss oder während der Zeitdauer, während welcher das Material abgegeben wird, verändern, um zum Beispiel die Voraushärtungs- und Nachaushärtungseigenschaften des Materials wie Viskosität, Farbe und thixotropische Faktoren des Materials einzustellen.
Der Abgabekopf 49 hat positive Absperrventile 70, die symbolisch in 1 gezeigt sind. Die positiven Absperrventile 70 werden von der Hauptsteuerungseinheit 14 gesteuert und dienen dazu, den Fluss an Flüssigkeiten in dem Abgabekopf 49 abzusperren, wann immer es angemessen ist (d. h. wenn der Abgabezyklus abgeschlossen ist). Die Steuerungsleitungen zwischen der Hauptsteuerungseinheit 14 und den positiven Absperrventilen 70 sind in 1 nicht gezeigt.
Die Rührwerke 9, 10 in den Wannen 2, 4 werden von Rührwerksmotoren 11, 12 angetrieben. Die Rührwerke 9, 10 sind als Rührschaufeln dargestellt, sie können aber irgendein Typ von Rührwerk sein, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Rührwerke 9, 10 laufen mit einer konstanten gewünschten Drehzahl. Wenn jedoch das Niveau der Flüssigkeit in einer Wanne sinkt 2, 4, wird weniger Strom benötigt, um das Rührwerk mit der gleichen Drehzahl anzutreiben. Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann den verringerten Stromfluss ermitteln und die Menge an Flüssigkeit bestimmen, die in der Wanne zurückbleibt. Alternativ kann das System ausgebildet sein, um einen konstanten Strom anstelle einer konstanten Motordrehzahl beizubehalten. Ein zusätzlicher Geber und ein Motorcontroller, ähnlich zu jenen, die zuvor beschrieben wurden, sind mit jedem Rührwerksmotor verbunden, so dass der Motorcontroller (und die Hauptsteuerungseinheit 14) die Umdrehungspositionsinformation von den Rührwerksmotoren empfangen kann. Dementsprechend kann die Hauptsteuerungseinheit 14 die Drehzahl jedes Rührwerks feststellen, um das Niveau der Flüssigkeit, die in der Wanne verbleibt, zu bestimmen. Wenn das Flüssigkeitsniveau in der Wanne sinkt und wenn der Stromfluss zu dem Rührwerksmotor konstant gehalten wird, erhöht sich die Drehzahl des Rührwerksmotors. Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann die Drehzahl des Rührwerksmotors messen, um das Niveau der in der Wanne verbliebenen Flüssigkeit zu bestimmen. Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann auch den Strom an dem Rührwerksmotor verringern, wenn die Hauptsteuerungseinheit 14 ermittelt, dass die Motordrehzahl sich erhöht hat. Jede Wanne 2, 4 kann einen Schwimmer aufweisen, der mit einem normalerweise geschlossenen Schalter verbunden ist. Wenn das Flüssigkeitsniveau unterhalb eines bestimmten Niveaus fällt, fällt der Schwimmer und löst den Schalter aus, um diesen zu öffnen.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Abgabekopfes 49. Der Abgabekopf 49 ist eine Kombination aus Verteiler/Ein-Aus-Ventil, die den Durchfluss von Flüssigkeiten steuert. Der Abgabekopf 49 umfasst eine Balganordnung 80 als Dichtung. Die Balganordnung 80 weist einen Balg 82 auf. Eine Ventilstange 88 ist in ein Mittelloch des Balgs 82 eingesetzt. Der Balg 82 gleitet entlang der Länge der Ventilstange 88 frei. Die Ventilstange 88 ist auch in eine Öffnung eines Stangendichtungsrings 90 eingesetzt. Der Stangendichtungsring 90 ist nicht an der Ventilstange 88 befestigt und ist auch frei, um entlang der Länge der Ventilstange 88 hin und her zu gleiten.
Ein Sitz/eine Stangendichtung 94 gleitet über und um ein Ende der Ventilstange 88 und stößt an die erhöhte Lippe 92 der Ventilstange 88 an. Eine Halteschraube 96 dringt in die Öffnung des Sitzes/der Stangendichtung 94 ein und ist in ein passendes Gewinde 98 der Ventilstange 88 eingeschraubt. Die Halteschraube 96 hält den Sitz/die Stangendichtung 94 in Position.
Jede Balganordnung 80 ist gezeigt, wie sie in einer separaten Kammer 51 innerhalb des Abgabekopfes 49 angebracht ist. Der Abgabekopf 49 weist zwei Einlässe 100 auf. Die Einlässe 100 nehmen Flüssigkeiten 6, 8 von den Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 auf und verlaufen in der Darstellung von 2 senkrecht.
Ein pneumatisches Betätigungsventil weist einen Luftzylinder 101 mit einem Kolben 102 auf, der sich frei innerhalb des Luftzylinders 101 bewegt. Schrauben 103 verlaufen durch die Passagen in dem Freikolben 102 und stehen mit den passenden Schraubengewinden 99 der Ventilstangen 88 in Eingriff, um die Ventilstangen 88 an dem Luftzylinder 101 anzubringen. Jede Luftkammer 104 des Luftzylinders 101 umfasst wenigstens einen Luftanschluss (nicht dargestellt), der es ermöglicht, dass Luft in oder aus der Kammer heraus gefördert wird. Wie in 2 gezeigt ist, befindet sich der Kolben 102 in seiner am weitesten rechts liegenden Position (d. h. in einer Position, die weiter weg von der Ventilnase 106 liegt). Der Kolben 102 weist eine O-Ring-Nut 108 zur Halterung eines dynamischen O-Rings auf, der als eine Luftdichtung zwischen Kammern des Luftzylinders 101 dient.
Wenn Luft wahlweise in die Kammern 104 gefördert wird, so dass der Luftdruck in der am weitesten rechts liegenden Kammer den Luftdruck in der am weitesten links liegenden Kammer ausreichend übersteigt, bewegt sich der Kolben 102 nach links in Richtung zu der Ventilnase 106. Diese Linksbewegung des Kolbens 102 drückt die Ventilstange 88 nach links und erweitert den Balg 82. Wenn der Kolben 102 die Ventilstange 88 nach links verlagert, wird der Sitz/die Stangendichtung 94 in die sich verjüngende Bohrung des Ventilsitzes 110 gedrückt, wodurch sie den Durchfluss von Flüssigkeiten in dem Abgabekopf 49 versperrt. Der Stangendichtungsring 90 wird innerhalb eines Hohlraums des Abgabekopfes 49 in Position gehalten und weist eine O-Ring-Nut 112 zur Halterung eines statischen O-Rings auf. Der statische O-Ring dient als eine Flüssigkeitsdichtung, um zu verhindern, dass Flüssigkeit im Abgabekopf 49 um den Stangendichtungsring 90 herum austritt. Anstelle eines pneumatischen Aktuators, wie der Luftzylinder, kann das System einen elektronischen Aktuator wie einen Elektromagneten aufweisen, um die Ventilstangen 88 zu bewegen. Das System kann auch jeden anderen Aktuator verwenden, der aus dem Stand der Technik bekannt ist.
3 stellt einen Stator 130 und einen Rotor 134 einer Exzenterschneckenpumpe dar. Der Stator 130 kann aus PTFE oder aus einem anderen geeigneten deformierbaren, haltbaren, chemisch hochgradig resistenten und abriebsfesten Material hergestellt sein. Solche Materialien können mit verschleißfestem Material wie Graphit, Glas oder Molybdän-Disulfid gefüllt sein. Der Stator 130 weist eine konzentrische Doppelschneckenbohrung 132 auf, die durch sein Zentrum verläuft. Ein erstes Schneckengewinde und ein zweites Schneckengewinde, die sich nach unten entlang der Länge der Bohrung 132 winden, liegen einander um 180 Grad gegenüber und kreuzen sich alle 180 Grad.
Der Rotor oder die Schraube 134, die ein einziges Schneckengewinde aufweist, ist durch die doppelte Schneckenbohrung 132 eingesetzt. Die Interaktion des einzelnen Schneckenrotors 134 und der doppelten Schneckenbohrung 132 verursacht die pumpende bzw. fördernde Bewegung.
Das einzige Schneckengewinde des Rotors 134 steht mit Abschnitten des doppelten Schneckengewindes der Bohrung 132 in Eingriff, um Dichtungsleitungen zu erzeugen. Eine Flüssigkeit kann zwischen einem Paar von Dichtungsleitungen gefördert werden. Wenn sich der Rotor 134 innerhalb der doppelten Schneckenbohrung 132 dreht, bewegen sich die Dichtungsleitungen entlang der Bohrung nach unten, wodurch die Flüssigkeit transportiert wird und eine Exzenterschneckenpumpe erzeugt wird. Die gewünschte Gesamtanzahl an Umdrehungen des doppelten Schneckengewindes der Bohrung des Stators 130 hängt von den gewünschten Pumpeigenschaften ab.
Weil die Pumpe eine konstante Verdrängerpumpe ist, steigt der Druck des Systems oder fällt auf einen stationären Zustand in Abhängigkeit der Viskosität und der Durchflussrate des geförderten Materials und des dynamischen Gegendrucks des Systems, durch den die Flüssigkeit zugeführt wird. Wenn dieser Druck für jede Abgabeanforderung unterschiedlich ist, ist es geboten, dass der Druck zwischen Zyklen aufrechterhalten wird, um eine genaue Schuss-zu-Schuss-Abgabe reproduzierbar beizubehalten.
4 zeigt ein elektrisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Motorcontrollers 180. Der Motorcontroller 180 kann verwendet werden, um jeden möglichen, hierin beschriebenen Motor anzutreiben. Der Motor 182 ist ein Dauermagnet-Gleichstrom-Motor mit oder ohne Bürste und insbesondere ein 48 Volt 1/2 PS Motor. Der Motor 182 ist mit einem Geber 186 mechanisch verbunden. Der Geber ermittelt die absolute Position der Motorwelle und sendet diese Positionsinformation 188 an die Steuerschaltung 190. Die Steuerschaltung 190 kann die Positionsinformation verwenden, um die Drehzahl oder die Beschleunigung des Motors zu bestimmen. Die Steuerschaltung 190 sendet verschiedene Steuersignale 192 und „Betriebsbereit"-Steuersignale 194 an einen Multiplexer 196. Die Betriebsbereit-Signale 194 ermöglichen, dass die Steuerschaltung 190 jeden spezifischen Leistungstreiber 200 abstellt, falls der Leistungstreiber einen nicht-katastrophalen Ausfall erleidet. Signale vom Multiplexer 196 gelangen zu verschiedenen Leistungstreibern 200. Ein Gleichspannungswandler 212 wandelt eine 48 Volt-Leistung in 5 Volt um, die verschiedene Elektronik in dem System durchläuft und auch 48 Volt an die Leistungstreiber 200 sendet. Die Leistungstreiber 200 sind Halbleiterbauelemente, die Niedrig-Level-Eingänge (d. h. Signale von dem Multiplexer 196) verwenden, um relative Hoch-Level-Ausgänge (d. h. Leitungen 220, 222) zu steuern, um den Motor 182 zu steuern.
Drei der Eingangssignale sind das Bremssteuersignal 202, das Richtungssteuersignal 204 und das Pulsbreiten-Modulator-(PWM)-Steuersignal 206. Das Bremssteuersignal 202 bewirkt, dass die Leistungstreiber 200 die Leitungen 220, 222 kurzschließen, die zu dem Motor 182 verlaufen, die eine elektromotorische Rückkraft (emf) verwendet, um den Motor 182 so schnell wie möglich dynamisch zu bremsen oder zu stoppen. Das Richtungssteuersignal 204 sagt den Leistungs-treibern 200, ob die Richtung des Motors 182 umzukehren ist. Das Pulsbreiten-Modulator-Steuersignal 206 trägt eine Kette von Impulsen und die Leistungstreiber 200 zählen die Anzahl an Impulsen über der Zeit. Wenn sich die Anzahl an Impulsen pro Zeiteinheit erhöht, geben die Leistungstreiber 200 höhere Spannungen bis zu einem Maximum von 48 Volt aus, um den Motor 182 dementsprechend zu beschleunigen. Wenn die Anzahl an Impulsen pro Zeiteinheit sinkt, verringern die Leistungstreiber 200 die Ausgangspannung, um den Motor 182 zu verlangsamen.
Die Leistungstreiber 200 weisen Stromrückkopplungsleitungen 224 auf, die die Stromflussinformation an die Steuerschaltung 190 zurückbringen. Die Steuerschaltung 190 verwendet die Stromflussinformation, um zu sehen, wie hart der Motor 182 arbeiten muss, um eine gegebene Geschwindigkeit beizubehalten. Diese Information kann verwendet werden, um das Drehmoment abzuleiten.
Die Steuerschaltung 190 kann analoge oder digitale Information von Einrichtungen empfangen, die mit dem Monitoranschluss 228 verbunden sind. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor mit dem Monitoranschluss 228 verbunden sein, um Temperaturdaten der Steuerschaltung 190 zur Verfügung zu stellen. Ein RS232 Steueranschluss 230 erleichtert für Motorinformationen und -befehle die Kommunikation zwischen der Steuerschaltung 190 und der Hauptsteuereinheit 14. Der RS232 Steueranschluss 230 ermöglicht, dass das System die Motorcontroller 180 für solche Information wie die gewünschte Motordrehzahl, die aktuelle Motordrehzahl, die gewünschte Anzahl an Gesamtmotorumdrehungen, die aktuelle Anzahl an Gesamtmotorumdrehungen und den Stromfluss an jedem Leistungstreiber 200 überwacht. Ein DIP-Schalter 232 kann optional verwendet werden, um manuell die Drehzahl der Rührwerke einzustellen, was ansonsten von der Steuerschaltung 190 eingestellt werden würden. Die DIP-Schaltereinstellungen werden über Leitungen 234 an die Steuerschaltung 190 gesendet.
Somit weist das Abgabesystem verschiedene Kommunikationfähigkeiten auf. Das Abgabesystem kann an einer Außenseite einer Telefonleitung angebracht sein, um dem Bedienungspersonal an einer Außenstelle zu ermöglichen, die Systemleistung zu überwachen und mögliche Störungen zu bestimmen. Ein Strichcodeleser kann an dem Abgabesystem angebracht sein, wobei das System den Strichcodeleser zur Identifizierung eines Teils verwendet, sich automatisch konfiguriert, um entsprechend eines bekannten Programms eine Abgabe durchzuführen, und einen Teil des Bildes anzeigt, so dass der Benutzer überprüfen kann, dass das Programm das korrekte Programm für den angezeigten Teil ist. Das System kann den Materialverbrauch überwachen, im Speicher das verwendete Gesamtmaterial speichern und mit dem Produktionsnetzwerk kommunizieren, um Materialverwendungsinformationen einem externen Computersystem zur Verfügung zu stellen.
Daher weisen die hierin beschriebenen Abgabesysteme verschiedene Typen von Rückkopplungskomponenten auf. Zum Beispiel können die Rückkopplungskomponenten Motorcontroller, Druckwandler, Strömungsmesser, Spannungsdetektoren und alle möglichen anderen Komponenten umfassen, die Informationen über eine Einrichtung (wie eine Pumpe, ein Motor, ein Rührwerk, eine Flüssigkeitsleitung) erlangen und die Informationen verwenden (oder von einer Steuereinrichtung verwenden lassen), um die Einrichtung zu steuern. Die Rückkopplungskomponenten ermöglichen, dass das Abgabesystem genauer abgibt, misst und mischt.
Während die Pumpen 34, 36 unabhängig von der Dichte der Flüssigkeit das gleiche Volumen an Flüssigkeit pro Pumpenumdrehung abgeben, kann das Abgabesystem vor Produktionsdurchläufen eine Kalibrierung benötigen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Abgabesysteme erfordern, dass der Benutzer durch Änderung der Geschwindigkeit oder der Zeitdauer der Pumpe experimentiert.
Das Abgabesystem der vorliegenden Erfindung setzt ein Kalibrierungsverfahren ein, das separat jeden Kanal (Kanal A, Kanal B, Kanal C, etc.) des Systems kalibriert. Vor dem Kalibrierungsdurchlauf ersetzt der Benutzer das statische Mischerrohr 50 durch eine Kalibrierdüse (nicht gezeigt). Die Kalibrierdüse mischt nicht die Flüssigkeiten der beiden Kanäle in eine Abgabedüse, sondern hat stattdessen mehrere Abgabedüsen, eine für jeden Kanal. Der Benutzer wiegt dann einen ersten Behälter auf der Waage 54 ab und stellt die Waage auf Null ein. Der erste Behälter wird unter eine der Abgabedüsen gestellt. Der Benutzer drückt ein Fußpedal, um den Abgabezyklus zu beginnen. Die Hauptsteuerungseinheit 14 weist die Pumpe 34, 36 jedes Kanals an, ein bestimmtes Volumen an Flüssigkeit abzugeben. Tatsächlich geben die Pumpen mit einer Rate gleich 35% von der Maximal-Nennmotordrehzahl ab, um die Genauigkeit von kleinen Schussgrößen besser zu „wiegen". Die Flüssigkeit vom Kanal A wird in den ersten Behälter abgegeben. Der Benutzer wiegt den ersten Behälter auf der Waage 54 und gibt das Gewicht in Gramm in den Tastaturblock ein. Basierend auf der Anzahl von Umdrehungen, die von der Pumpe erzeugt werden, und dem Gewicht der abgegebenen Flüssigkeit kann die Hauptsteuerungseinheit 14 das erwartete Gewicht der abgegebenen Flüssigkeit mit dem tatsächlich zugeführten Gewicht vergleichen. Die Hauptsteuerungseinheit 14 berechnet eine Zahl, die die Zahl der Geberticks pro Gramm für Kanal A darstellt. Dieses Kalibrierverfahren ist unabhängig vom Pumpentyp, vom Zahnradverhältnis, von der Geberauflösung, von der Motorleistung und dergleichen. Alle diese Variablen werden bei der einzeln errechneten Zahl in Betracht gezogen. Das Verfahren wird mit einem zweiten Behälter für Kanal B wiederholt.
Vorteilhafterweise werden die Effekte der Temperatur, des variierenden Drucks, der transienten Ungleichgewichtsphänomene und anderer Variablen auf das tatsächliche Volumen der abgegebenen Flüssigkeit beseitigt. Ein solches System ermöglicht dem Benutzer auch eine genaue Abgabe nach Gewicht oder nach Volumen. Zusätzlich können die Systeme für unterschiedliche Flüssigkeiten, Abgabemengen, Durchflussraten, Verhältnisse und dergleichen kalibriert werden. Dieses Kalibriersystem ist schnell und einfach durchzuführen.
Das Abgabesystem ist leicht von einem Benutzer zu programmieren, um die Durchflussrate, die Menge und/oder andere Abgabekriterien auf irgendeine Weise zu steuern oder zu verändern. 5 stellt dar, wie die Software-Ablaufdiagramme der 6–9 zusammenpassen. Das Software-Ablaufdiagramm der 6–9 steuert die Gesamtgesichtspunkte des Abgabesystems. Zuerst initialisiert das System in Block 300 verschiedene Hardware-Komponenten wie Kommunikationsanschlüsse, serielle Schnittstellen und andere Verbindungen. In Block 302 lädt das System einen Maschinendatenfile ein, der spezielle Informationen über das System wie Pumpentyp und Verhältnis des Getriebes enthält. In Block 304 überprüft das System, um zu sehen, ob der Benutzer den Druckentlastungsschalter (d. h. den Sicherheitsabschalter) aktiviert hat. Falls er aktiviert ist, wird das System das System abschalten, irgendwelche Abgabezyklen unterbrechen, die Pumpenmotoren 34, 36 stoppen und den Abgabekopf 49 öffnen (Schritt 306), um den Überdruckzustand abzubauen. Andernfalls überprüft das System die Flüssigkeitsniveaus in den Wannen 2, 4 (Schritt 308). Falls leer oder niedrig, wird eine Leer-Markierung gesetzt (Schritt 310). Falls nicht leer, liest das System den Druck in den Pumpenflüssigkeitsleitungen 46, 48 ein, wie er von den Druckwandlern 58, 60 zur Verfügung gestellt wird (Schritt 312). Falls der ermittelte Druck ein voreingestelltes Drucklimit übersteigt, stellt das System einen Überdruck fest (Schritt 314), stoppt die Pumpenmotoren und beleuchtet LEDs, um den Benutzer zu warnen (Schritt 316). Wenn der Druck innerhalb der normalen Betriebsbedingungen liegt, kann der Benutzer in einem zeitgesteuerten Abgabemodus oder in einem kontinuierlichen Durchlaufmodus dispensieren. Das System überprüft in Schritt 318, ob der Benutzer eine Zeitdauer für den Abgabezyklus (zeitgesteuerter Abgabemodus) eingegeben hat. Falls JA, wartet das System, dass der Benutzer das Fußpedal betätigt (Schritt 320) und in Erwiderung startet das System den Abgabezyklus und das System fragt die gewünschte Zeit ab, errechnet die Stoppzeit, öffnet den Abgabekopf und startet die Pumpenmotoren (Schritt 322). Falls das System in einem zeitgesteuerten Durchlaufmodus war und die Zeit abgelaufen ist (Schritt 324), wird das System die Pumpenmotoren 39, 41 anhalten und den Abgabekopf schließen (Schritt 326).
Falls der Benutzer den kontinuierlichen Durchlaufmodus anstelle des zeitgesteuerten Modus gewählt hat, wartet das System, dass der Benutzer das Fußpedal niederdrückt (Schritte 328, 332), was bewirkt, dass das System den Abgabekopf öffnet und die Pumpenmotoren startet (Schritte 330, 334). In Schritt 336 überprüft das System, um zu sehen, ob irgendwelche Benutzereingaben auf der LCD-Anzeige gemacht wurden. Zu anderer Zeit als zu der des Abgabezyklus kann der Benutzer die Einstellparameterroutine über die Dateneingabetastatur 20 oder 22 eingeben.
Das Herabdrücken der Verhältnistaste durch den Benutzer (Schritt 338) ermöglicht, dass der Benutzer die gewünschten Verhältnisse für jede Komponentenflüssigkeit eingeben kann (Schritt 340). Falls die gewünschten Verhältnisse insgesamt nicht 100% ergeben, fordert das System den Benutzer auf, die gewünschten Verhältnisse nochmals einzugeben (Schritt 342). Wenn korrekte Verhältnisse eingegeben worden sind, berechnet das System die neuen Mengen der gewünschten Flüssigkeiten und berechnet nochmals die zu verwendenden korrekten Pumpendrehzahlen (Schritt 344).
Falls der Benutzer die Zeittaste drückt (Schritt 346), kann der Benutzer die gewünschte Laufzeit eingeben (Schritt 348). Das System berechnet dann die korrekten Pumpendrehzahlen während dieser gewünschten Laufzeit (Schritt 350).
Falls der Benutzer die Mengentaste drückt (Schritt 352), kann der Benutzer die gewünschte Gesamtmenge des Enderzeugnisses in Gramm eingeben (Schritt 354). Basierend auf dem gewünschten Gewicht des Enderzeugnisses errechnet das System neue Mengen und Pumpendrehzahlen (Schritt 356).
Falls der Benutzer die Kalibriertaste drückt (Schritt 358), kann der Benutzer das Kalibrierverfahren starten. In dem Kalibrierverfahren legt der Benutzer einen Behälter unter die Abgabedüse von Kanal A (Schritt 360). Der Benutzer startet den Abgabezyklus durch das Niederdrücken des Fußpedals (Schritt 362), was bewirkt, dass der Abgabekopf sich öffnet und die Pumpenmotoren starten (Schritt 364). In Schritt 366 überprüft das System, um zu sehen, ob der Abgabezyklus abgeschlossen ist. Falls JA, werden die Pumpenmotoren gestoppt und der Abgabekopf geschlossen (Schritt 368). Der Benutzer nimmt den Behälter mit der abgegebenen Flüssigkeit von Kanal A, wiegt ihn auf der Waage 54 und gibt das Gewicht in Gramm an dem Tastaturblock ein (Schritt 370). Das System nimmt die Gewichtsinformation auf und berechnet die Anzahl an Geberticks pro Gramm (Schritt 372). Alternativ könnte das System die Dichte der Flüssigkeit in gramm/cc berechnen. Die kalibrierte Anzahl an Ticks pro Gramm für Kanal A wird in dem Maschinendatenfile gespeichert (Schritt 374). Dieses Kalibrierverfahren wird für jede Flüssigkeit wiederholt (Schritt 376).
Falls der Benutzer die Programmtaste drückt (Schritt 378), kann der Benutzer ein Programm auswählen (Schritt 380), das zuvor in dem Maschinendatenfile gespeichert wurde. Dieses ausgewählte Programm, das die am häufigsten verwendeten Verhältnisse oder die Mengen des Benutzers enthalten kann, wird in das System geladen (Schritt 382).
Falls der Benutzer wünscht, ein Programm in dem Maschinendatenfile zu speichern, drückt der Benutzer die Speichertaste (Schritt 384) und speichert das Programm unter einer Identifizierungsprogrammnummer (Schritt 386). Dieses neue Programm wird von dem System in dem Maschinendatenfile gespeichert (Schritt 388).
Mit Bezug auf 10 ist das Software-Ablaufdiagramm zur Steuerung des Motorcontrollers 180 über die RS232 Anschlüsse 230 und den DIP-Schalter 232 gezeigt. Wie zuvor angezeigt kann der Motorcontroller die Drehzahl, die Richtung und den EIN/AUS-Zustand des Motors steuern. Beginnend in Schritt 400 überprüft das System, um zu sehen, ob eine Information über den RS232 Anschluss oder den DIP-Schalter empfangen wurde. Falls die Information vom DIP-Schalter kam, werden die DIP-Schaltereinstellungen eingelesen (Schritt 402). Falls die Information über den RS232 Anschluss empfangen wurde, fragt das System die letzten gespeicherten Werte für die Drehzahl, die Richtung und die gewünschte Anzahl an Geberticks für den Motorcontroller ab. In Schritt 406 vergleicht das System die neuen Werte mit den alten Werten. Falls die neuen Werte verschieden sind, werden die neuen Werte gespeichert und von den Leistungstreibern 200 zur Steuerung des Motors verwendet (Schritt 408).
Das Software-Flussdiagramm von 11 stellt dar, wie die Hauptsteuerungseinheit 14 des Systems die Motorcontroller 180 steuert und abfragt. Die Hauptsteuerungseinheit 14 verwendet den RS232 Anschluss 230 entweder zum Festlegen neuer Werte in dem Motorcontroller oder zum Abfragen der Motorcontroller für diese Werte. Falls die Hauptsteuerungseinheit 14 neue Werte in dem Motorcontroller einstellen möchte, sendet die Hauptsteuerungseinheit einen Befehl zum Motorcontroller, der nicht durch das Zeichen „?" eingeleitet wird (Schritt 420). Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann die gewünschte Geschwindigkeit des Motors (Schritt 422) mittels eines „V" Befehls (Schritt 424), die Geberticks (Schritt 426) mittels eines „E" Befehls (Schritt 428) oder die Richtung des Motors (Schritt 430) mittels eines „D" Befehls (Schritt 432) einstellen. Die Hauptsteuerungseinheit 14 kann den Motorcontroller anweisen, den Motor mit einem „LAUF" Befehl (Schritt 436) zu starten (Schritt 434) oder den Motor mit einem „STOPP" Befehl (Schritt 440) anzuhalten (Schritt 438).
Falls die Hauptsteuerungseinheit 14 den Motorcontroller hinsichtlich der Geschwindigkeit des Motors abfragen möchte (Schritt 444), sendet die Hauptsteuerungseinheit 14 einen „V" Befehl mit einem vorangestellten „?" (Schritt 446), was bewirkt, dass der Motorcontroller die Geschwindigkeitsinformation auf die RS232 Leitung ausgibt (Schritt 448). Ähnlich kann die Hauptsteuerungseinheit 14 die gelesenen Geberticks (Schritt 450) mit einem „E" Befehl (Schritt 452), die Richtung des Motors (Schritt 454) mit einem „D" Befehl (Schritt 456) oder den Stromfluss zum Motor (Schritt 458) mit einem „C" Befehl (Schritt 460) erhalten. Fehlerhafte Befehle werden von den Schritten 442 und 446 angezeigt.
Der Motorcontroller 180 verwendet ein Zeitgeber-Unterbrechungs-Schema, um sicher zu stellen, dass der Motor exakt gesteuert wird. 12 zeigt das Software-Ablaufdiagramm für diese Zeitgeber-Unterbrechung. Ein Zeitgeber wird auf die Zeitabschaltungsperiode eingestellt (Schritt 480), die ungefähr 6 Millisekunden sein kann. Wenn dieser Zeitgeber abläuft (Schritt 482), liest der Motorcontroller die Anzahl der eingelesenen Geberticks während der 6 Millisekunden Periode ein (Schritt 484) und aktualisiert die bisherige Gesamtanzahl eingelesener Ticks mit dieser Anzahl (Schritt 486). Der Motorcontroller vergleicht dann die Gesamtanzahl der eingelesenen Ticks gegenüber der gewünschten Anzahl an einzulesenden Ticks (Schritt 488). Falls die Anzahlen übereinstimmen, ordnet der Motorcontroller an, dass der Motor abgebremst und angehalten werden sollte (Schritt 490). Falls die Anzahlen noch nicht übereinstimmen, vergleicht der Motorcontroller die Anzahl der eingelesenen Ticks während der 6 Millisekunden mit der gewünschten Anzahl von einzulesenden Ticks während der 6 Millisekunden und bestimmt, ob die aktuelle Motordrehzahl zu langsam oder zu schnell ist (Schritt 492). Falls die aktuelle Geschwindigkeit zu langsam oder zu schnell ist, stellt der Motorcontroller die Geschwindigkeit ein (Schritt 494).
Nachstehend sind verschiedene Systeme aufgeführt, die spezifische Kategorien der Funktion und der Verwendung vorsehen, die auf dem vorhergehenden System aufbauen, wie ein Sprühsystem, ein System zum Zurückhalten von Material in einer Exzenterschneckenpumpe, ein Abgabesystem zur Druckbefüllung von Formen und ein System für einen hohen Durchfluss. Verschiedene Steuerungsmodelle werden eingesetzt, um den Betrieb bei solchen Verwendungen zu erleichtern.
13 und 14 stellen ein System dar, das zum Sprühen von Farbe oder dergleichen eingesetzt werden kann. Das System ist besonders nützlich, wo das Mischen zwischen zwei Elementen des versprühten Materials auftreten soll. Strukturell ist die Vorrichtung ähnlich wie die oben offenbarte. Die Bezugszeichen werden von den vorhergehenden Ausführungsformen übernommen und geben die bekannte Ausstattung wieder. Mit dem statischen Mischerrohr 50 ist eine Abgabeleitung 500 verbunden. Die Abgabeleitung 500 ist in den Bereichen von Drücken elastisch, die bei den Pumpen 34 und 36 anzutreffen sind. Die elastische Qualität der Abgabeleitung 500 kann wie ein Speicher funktionieren, um Druckspitzen zu mindern, damit das Steuerungssystem im Allgemeinen weniger empfindlich ist.
Eine Düse 502 ist mit dem distalen Ende der Abgabeleitung 500 verbunden. Die Düse 502 kann die Einleitung einer Quelle komprimierter Luft 504 umfassen, so dass die abgegebene Flüssigkeit und die unter Druck stehende Luft ein passendes Spray zum Malen oder für andere Verwendung bildet. Ohne die Luft ist eine Flüssigkeitsabscheidung durch eine andere Düse 502 ebenso möglich.
Ein Ventil 506, das einen Auslöser aufweisen kann, steuert den Durchfluss zu der Düse 502. Wenn ebenso komprimierte Luft zugeführt wird, würde die Düse 506 die Quelle komprimierter Luft 504 ebenfalls steuern.
Das Ventil 506 ist nicht mit den Controllern 30 und 32 der Pumpen 34 und 36 verbunden. Wenn Exzenterschneckenpumpen eingesetzt werden, ist es unpraktisch, das System durch Abdrosseln der Pumpen zu steuern. Infolgedessen wird ein Mechanismus benötigt, um die Pumpen 34 und 36 zu steuern, wenn das Ventil 506 geschlossen ist. Nur auf diese Weise befindet sich Überdruck innerhalb des Systems und eine mögliche Beschädigung der Pumpen selbst kann verhindert werden. Eine direkte elektrische Steuerung von den Ventilen 506 bis zu den Pumpcontrollern 30 und 32 ist normalerweise nicht geeignet, weil die Vielzahl von Anwendungen solcher Systeme hochgradig brennbare Materialien in einem verdampften Zustand umfassen.
Eine Steuerung kann von einem oder von mehreren Drucksensoren vorgesehen sein, die verwendet werden, um eine Eingabe zu den Controllern 30 und 32 bereitzustellen, um die Pumpen 34 und 36 zu steuern. Druckwandler 58 und 60 liefern die passende Eingabe. Wenn das Ventil 506 geschlossen ist, erkennen die Druckwandler 58 und 60 eine Zunahme des Drucks. Wenn das Ventil 506 geöffnet ist, wird eine Druckabnahme erkannt. Die Hauptsteuerungseinheit 14 wird eingesetzt, um zu bewirken, dass die Controller 30 und 32 auf die Veränderungen im Druck, die von den Wandlern 58 und 60 festgestellt werden, richtig reagieren.
Mit Blick auf das Software-Ablaufdiagramm von 14 ist die Steuerungslogik dargestellt, die auf die Wandler 58 und 60 eingeht und die Controller 30 und 32 steuert. Bei dem initialisierten System werden die Drücke von einem oder von beiden Wandlern 58 und 60 in eine A/D Eingabe eingelesen (Schritt 510). Ein Schrittweitenlaufzeitgeber (Schritt 512) behält die inkrementale Zeit im Blick. Der Druck von einem oder von beiden der Wandler 58 und 60 wird mit einem vorgewählten hohen Sollwert verglichen (Schritt 514), wenn die Pumpen abgeben. Falls der Druck größer als der hohe Sollwert ist und die Pumpen abgeben, wird das Abgeben abgebrochen und eine Schrittweitenlaufzeit wird mit dem Abwürgungszähler gestartet, der auf Eins gesetzt wird (Schritt 516). Wenn der Druck entweder über dem hohen Sollwert liegt, die Pumpen aber nicht abgeben, oder der Druck unterhalb des hohen Sollwerts unabhängig davon liegt, ob die Pumpen abgeben oder nicht, dann wird der Druck mit einem vorgewählten Sollwert des niedrigen Drucks verglichen (Schritt 518). Falls der Druck niedriger als der niedrige Sollwert ist, wird ein Startabgabesignal gegeben (Schritt 520) und der Abdrosselungszähler wird auf Null zurückgestellt. Falls der Druck größer als der niedrige Sollwert ist, verändert sich nichts. Falls infolgedessen die Pumpen abgeben, setzen sie das Abgeben fort. Falls die Pumpen nicht abgeben, wird der Abdrosselungszähler weiter anwachsen.
Mit dem vorangehenden Softwarelogikablauf kann ein wie in 13 dargestelltes System aktiviert werden, sobald die Abgabeleitung 500 an der richtigen Stelle platziert ist. Das Ventil 506 ist geöffnet und die Controller 30 und 32, die einen Druck unterhalb des niedrigen Sollwerts wahrnehmen (Schritt 518), beginnen mit der Abgabe (Schritt 520). Sobald die Abgabeleitung 500 befüllt ist, kann die Düse 502 geschlossen werden. Bei geschlossenem Ventil 506 bauen die Pumpen 34 und 36 den Druck weiter auf, bis sich der Druck dem hohen Sollwert nähert, diesen erreicht oder übersteigt (Schritt 514), bei dem die Abgabe gestoppt wird (Schritt 516). Wenn das System verwendet werden soll, wird dem Ventil 506 Luft zur Verfügung gestellt und das Flüssigkeitsgemisch nimmt den Druck an. Wenn das Ventil 506 geöffnet ist, wird ein Spray von der Düse abgegeben und der Druck innerhalb des Systems beginnt zu fallen. Wenn sich der Druck dem niedrigen Sollwert nähert, diesen erreicht oder unter diesen fällt (Schritt 518), werden die Controller 30 und 32 energetisiert, um die Pumpen 34 und 36 zu aktivieren. Die Pumpen 34 und 36 laufen, bis der Druck wieder über den hohen Sollwert ansteigt (Schritt 514). Der Schrittweitenlaufzeitgeber (Schritt 512) kann verwendet werden, um die Zeitspanne zu bestimmen, da ein Durchfluss innerhalb des Systems zu der Zeit der letzten Initialisierung wahrgenommen wurde. In Abhängigkeit vom Material kann eine vorgewählte Zeitdauer ausgewählt werden, um eine Warnung vorzusehen, bevor die abzugebende Substanz aushärtet oder sich anders mechanisch verbindet. Ein Signalerzeuger kann von dem Schrittweitenlaufzeitgeber abhängig sein, um das passende Warnsignal zur Verfügung zu stellen.
Wie zuvor anhand vorheriger Ausführungsformen diskutiert wurde, werden die Motoren 34 und 36 gesteuert, um zur gleichen Zeit und bei unterschiedlichen Durchflussmengen zu arbeiten, so dass ein geeignetes Verhältnis erzeugt und immer abgegeben wird. Bei der druckaktivierten Steuerung sind die Motoren gestaltet, um gemeinsam zu starten und sich abzuschalten und um bei einem etablierten Verhältnis zu laufen. Dies sichert gleich bleibende Gemische, unabhängig von der Taktung und dem Betrieb des Ventils 506.
Ein System zur Aufrechterhaltung konstanter Bedingungen bei einem Gemisch von Materialien in einer Exzenterschneckenpumpe wird betrachtet, während der Auslass geschlossen ist. Das System zieht eine periodische Bewegung in Erwägung, die Ablagerungen oder mechanische Verbindungen der Materialien verhindern kann und die Bildung einer Festsetzung in dem flexiblen Statormaterial hemmen kann. Diese Bedingungen könnten andernfalls die Leistung erhöhen, die zum Starten der Rotation der Pumpe benötigt wird. Der Pumpenrotor wird in eine Richtung für eine Teilumdrehung gedreht und dann in die andere Richtung für eine Teilumdrehung gedreht. Die zweite Drehung wird gesteuert, um den entsprechenden statischen Druck innerhalb der Vorrichtung zu erzeugen. In dem Beispielprogramm von 15 werden die Pumpen zuerst rückwärts und dann vorwärts gedreht. Die umgekehrte Reihenfolge ist auch anwendbar.
Mit Bezug auf das Software-Ablaufdiagramm von 15 wird eine Routine aufgerufen, bei der sich die Pumpe oder die Pumpen in dem Nicht-Abgabemodus befinden. Eine Uhr innerhalb des Controllers 14 nimmt die Zeit (Schritt 522). Die Zeit wird periodisch abgefragt (Schritt 524), entweder für spezifische Zeitpunkte vom Anfang der Routine oder in Intervallen vom letzten Zyklus. Wenn es Zeit ist, den Zyklus zu beginnen, drehen die Pumpen einsechzehntel einer Umdrehung rückwärts (Schritt 526). Dann werden die Pumpen eine Teilumdrehung vorwärts gedreht, die nominell einsechzehntel einer Umdrehung ist, jedoch für die nachstehend gemachten Ermittlungen erfolgt. Sobald der Zyklus der Rückwärts- und Vorwärtsumdrehung vervollständigt ist, wird der Druck vor dem Zyklus mit dem Druck nach dem Zyklus verglichen. Falls der neue Druck größer als der vorherige Druck vor dem Zyklus ist (Schritt 530), wird die Vorwärtsumdrehung der Pumpe um einvierundsechzigstel einer Umdrehung verringert (Schritt 532). Falls andererseits der Druck kleiner als der Druck vor dem Zyklus ist (Schritt 534), dann wird die Vorwärtsumdrehung um einvierundsechzigstel einer Umdrehung erhöht (Schritt 536). Es ist selbstverständlich der nachfolgende Zyklus, der von den Schritten 532 und 536 beeinflusst wird. Durch den Wechsel zu der Vorwärtsumdrehung können geeignete Druckniveaus beibehalten werden, während ein Rühren der Materialien innerhalb der Pumpenhohlräume vorgesehen ist. Auf keinen Fall kann sich der Druck über die höhere Sollwertbegrenzung hinaus erhöhen.
Alternativ kann ein Rückkopplungssystem eingesetzt werden, um konstante Bedingungen bei solchen periodischen Oszillationszyklen aufrechtzuerhalten. Bei der Verwendung einer Rückwärts- und Vorwärtsmaßnahme kann die Begrenzung der Vorwärtsbewegung durch einen Drucksensor 58, 60 erfolgen, wobei die Vorwärtsbewegung beendet wird, wenn der Druck von einer Teilvorwärtsumdrehung erzielt wird.
Wenn Abgabesysteme hinsichtlich der Genauigkeit von der Druckvollständigkeit abhängig sind, hängt es vom Wert ab, um das System hinsichtlich Leckstellen ständig zu überwachen. Bei normalen Abgabemodi wird das System bei einem charakteristischen Druck in jedem Kanal in Abhängigkeit von der Viskosität und der Durchflussrate, die nicht die Leckage bedingt, betrieben. Ein Abgabesystem, das Exzenterschneckenpumpen verwendet, kann einen exakten Druck durch das beschriebene Oszillationsverfahren beim Nichtabgeben aufrechterhalten. Es kann auch Leckstellen ermitteln, indem es feststellt, um wie viel sich die Pumpe vom Startpunkt aus bewegen muss, um den Druck über eine Reihe solcher Oszillationen beizubehalten. Wenn die Oszillation rückwärts und dann vorwärts bei einem festgelegten Druck ein sich fortsetzendes, entweder schrittweises oder stufenloses Vorrücken zu einer neuen Radialposition umfasst, dann gibt es entweder an der Pumpen-Stator/-Rotor-Schnittstelle oder an einer anderen Position im System eine Leckstelle. Diese Selbstdiagnose kann von dem Controller ermittelt werden und an die Benutzerschnittstelle im Hinblick auf eine Aktion des Benutzers gemeldet werden. Entweder wird eine große Vorwärtsverstellung oder eine große Akkumulation von schrittweisen Verstellungen wahrgenommen, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn die Vorwärtsverstellung einen voreingestellten Umfang übersteigt.
Das Abgabesystem kann für eine Verwendung bei einer Befüllungsform konfiguriert werden. Bezug wird auf 16 genommen. Formen kommen in einer großen Vielzahl von Typen, Konfigurationen und Größen vor. Die Formhohlräume werden aus einer großen Vielzahl von Materialien und mittels einer großen Vielzahl von Techniken hergestellt. Einige Formen sind in dem Sinne verhältnismäßig zerbrechlich, dass es möglich ist, die Form durch die Anwendung von übermäßigem Druck bei Befüllung zu beschädigen. Ferner werden häufig viskose Materialien als Befüllungsmaterial verwendet. Druck wird benötigt, um die Formen mit solchen Materialien zu füllen, um einen solchen Betrieb auf einer ökonomisch entwicklungsfähigen Grundlage laufen zu lassen. Folglich ist es vorteilhaft, ein System zur Verfügung zu stellen, das eine Form, ohne zwingende Druckanforderungen zu übersteigen, schnell befüllen kann.
Ein Abgabesystem wird erläutert, das die Basismechanismen, wie zuvor offenbart, aufweist. Eine Abgabeleitung 550 führt von dem statischen Mischerrohr 50 zu einer Form 552. Die Abgabeleitung 550 steht zwischen dem statischen Mischerrohr 50 und der Form 552 in Druckdurchflussverbindung. Eine Entlastung zur Verdrängung der Luft aus dem Hohlraum existiert innerhalb der Form 552, wenn die Befüllung eingeleitet wird.
Beim Befüllen einer Form mit viskosem Material kann der Druck am Befüllungsanschluss aufgebaut werden, bevor die Form gefüllt wird. Ein solcher Druck kann die Formfestigkeit bei zerbrechlichen Formen übersteigen. Infolgedessen kann der maximale Druck, der zu erreichen ist, mit mehr Befüllung erzielt werden. Jedoch wird der Druck abfallen, wenn das Material in die Teile der Form fließt. Wenn dies eintritt, kann die Befüllung wieder aufgenommen werden. Wenn die Form sich einer vollen Befüllung nähert, steigt der Befüllungsdruck schneller an. Die restlichen zu füllenden Bereiche sind proportional zur Durchflussrate der Befüllung kleiner. Ferner befinden sich solche Bereiche typischerweise an den Teilen der Form, die leicht entfernt vom Befüllungsanschluss angeordnet sind.
Um die Befüllungsrate zu maximieren kann ein interaktives System verwendet werden. Zwei Befüllungsdrücke können vorgewählt werden. Der erste ist der maximale Befüllungsdruck, mit dem die Formen belastet werden sollen. Der zweite ist ein vorgewählter niedrigerer Druck, bei dem eine Befüllung mit einem guten Effekt fortgesetzt werden kann. Eine erste Befüllung kann in die Form eingeleitet werden, bis die obere Druckbegrenzung erreicht ist. Die Befüllung wird dann abgebrochen, bis der Befüllungsdruck unterhalb des niedrigeren vorbestimmten Drucks fällt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Befüllung wieder aufgenommen. Das Drehen und Nichtdrehen erfolgt, bis eine vorbestimmte Rate der Druckerhöhung abgetastet wird. Sobald die vorbestimmte Druckrate erreicht ist, wird die Durchflussrate der Befüllung verringert. Die verringerte Rate verhindert einen Riss der Form und ein übermäßiges Drehen des Abgabesystems. Indem man mehrere Befüllungsraten hat, die von der Rate der Druckzunahme während der Befüllung gewählt werden, kann ein höherer niedrigerer Druck empirisch bestimmt werden, um die Befüllungszeit herabzusetzen. Eine höhere Anfangsbefüllungsrate kann ebenso verwendet werden. Das System kann auch durch ein Fehlen der Druckminderung am Formanschluss wahrnehmen, wann die Befüllung abgeschlossen ist.
Beim Durchführen des Vorhergehenden steht ein Drucksensor in Verbindung mit dem Druck des Durchflusses an der Form. Die Drucksensoren 58 und 60 können verwendet werden. Wo eine größere Empfindlichkeit gefordert ist, kann der Druck an oder in Nähe des Befüllungsanschlusses an der Form 552 abgefragt werden. Die Motoren 34 und 36 werden von dem Controller 14 auf Basis der Eingabe der Drucksensoren gesteuert. Mit Bezug auf 17 werden die Drücke zuerst eingelesen und der Hauptsteuerungseinheit 14 von A/D-Eingaben zur Verfügung gestellt (Schritt 554). Ein Zeitgeber (Schritt 556) ist vorgesehen, um die inkrementalen Laufzeiten, die von dem System gesteuert werden, zu messen. Der Druck wird mit einem hohen Sollwert verglichen (Schritt 558). Falls der Druck größer als der hohe Sollwert ist und falls das System befüllt wird, tritt der Controller in einen STOPP-Modus ein und ein Befehl zum stoppen der Befüllung wird gegeben (Schritt 560). Der Abdrosselungszähler wird ebenso auf 1 gesetzt (Schritt 561).
Falls entweder der Druck nicht so hoch wie der hohe Sollwert angestiegen ist oder die Einrichtung nicht befüllt wird, wird der Druck mit dem vorgewählten niedrigen Sollwert verglichen (Schritt 562). Falls der Druck unterhalb des niedrigen Sollwerts liegt, tritt der Controller in einen START-Modus ein und ein Befehl wird zum Starten der Abgabe gegeben (Schritt 564). Der Abdrosselungszähler wird auf 0 initialisiert (Schritt 565). Wenn der Druck höher als der Sollwert ist (Schritt 558), wird der Abdrosselungszähler auf 1 eingestellt (Schritt 561), so dass der inkrementale Laufzeitenzähler beginnt, die Zeit zu verfolgen, bei der keine Abgabe stattfindet.
Während der Zeit, während welcher keine Abgabe erfolgt, fällt der Druck innerhalb der Form ab. Der Druck wird periodisch überprüft, um zu bestimmen, wann eine weitere Befüllung erfolgen sollte. Wenn der Druck größer oder gleich dem niedrigen Sollwert ist und keine Abgabe stattfindet (Schritt 566), wird der Abdrosselungszähler mit der vorgewählten Gesamtzeit, der Zeitbeschränkung, zur Bestimmung einer vollen Form verglichen (Schritt 568). Falls die Form voll ist, d. h. wenn der Druck nicht auf den unteren Sollwert innerhalb der vorgewählten zugewiesenen Zeit fällt, übersteigt der Abdrosselungszähler die zugewiesene Zeit, der Zähler tritt in einen ENDE-DES-ZYKLUS-Modus ein und der Zyklus wird abgebrochen (Schritt 570). Der Abdrosselungszähler wird auf 0 gesetzt (Schritt 570). Falls die vorgewählt Zeitbeschränkung nicht überstiegen wird, wird ein Inkrement zu dem inkrementalen Laufzeitgeber hinzugefügt (Schritt 572). Dies setzt sich fort, bis der Druck unter den unteren Sollwert fällt und die Abgabe wieder begonnen wird oder die Zeitbeschränkungsperiode überschritten wird. Mit der wieder begonnenen Abgabe (Schritt 564) steigt der Druck über den unteren Sollwert. Bevor er den hohen Sollwert erreicht, wird der Abdrosselungszähler mit jedem Zyklus inkrementiert (Schritt 574).
Eine Druckanstiegsrate, die größer als eine vorgewählte Menge ist, zeigt an, dass die Form voll wird. Das Fehlen eines Druckabfalls zeigt an, dass die Form voll ist. Bei dem Druck zwischen dem hohen Sollwert und dem niedrigen Sollwert und den Pumpen, die eine Befüllung abgeben, wird der Abdrosselungszähler mit dem Zeitdifferential des Drucks als Prozentsatz der Gesamtzeitmenge, der Zeitbeschränkung (Schritt 576), die verwendet wird, um zu überprüfen, ob die Form voll ist, verglichen. Falls der Druck über eine bestimmte Rate ansteigt, schaltet der Controller auf einen GERINGEN-DURCHFLUSS-Modus um und die Durchflussrate wird reduziert (Schritt 578). Bis die Befüllen abgeschlossen ist, wird das System jetzt mit der niedrigeren Rate befüllen. Dementsprechend wird das Befüllen zyklisch durchgeführt (an/aus), wenn der Druck innerhalb des Befüllungsanschlusses an der Form ansteigt oder abfällt. Wenn die Form fast voll ist, übersteigt die Rate der Druckzunahme einen vorgewählten Wert und die Rate der Befüllung wird verlangsamt. Wenn schließlich der Druck während des Nichtabgabemodus nicht abfällt, was anzeigt, dass die Form voll ist, wird der Befüllungszyklus abgebrochen. Die Gesamtabgabemenge, wenn die Form gefüllt ist, kann überwacht und der Druck auf einer vorgewählten Basis gesteuert oder profiliert werden, um die Form so effizient wie möglich zu füllen. Solche Faktoren wie Materialeinstellzeit, Luftevakuierung und Lückenfüllung können ebenso wie der Druck berücksichtigt werden.
Bei bestimmten Anwendungen, wie Niedrigdruckanstrich, Formbefüllung und anderen Druckerhaltungsanwendungen, können hohe Drücke unerwünscht bis katastrophal sein. Exzenterschneckenpumpen stellen typischerweise eine positive Verdrängung mit einem hohen mechanischen Vorteil bereit, der extrem hohe Drücke erzeugen kann. Wenn die Rate der Druckzunahme höher wird, wird die Möglichkeit des Überschießens entsprechend höher und Niederdruckformen können zum Beispiel beschädigt werden. Infolgedessen sind bei den Anwendungen, die eine genaue Drucksteuerung erfordern, anspruchsvollere Systemsteuerungen angemessen.
Es ist häufig wünschenswert, einen gegebenen Materialzuführdruck anstatt einer spezifischen Durchflussrate aufrechtzuerhalten. Dieses kann für die Anwendung als Mittel, um einen Überdruck zu verhindern, vorteilhaft oder einfach sein. Dies trifft für Lackieranwendungen sowie Formfüllanwendungen zu. Bei einer typischen Formfüllanwendung wird Material mit einem konstanten maximal verfügbaren Druck während des Zyklus geliefert. Wenn die Form leer ist, ist eine ziemlich hohe Durchflussrate möglich, ohne diesen maximalen Druck zu übersteigen. Wenn die Form sich füllt, verringert sich die maximale Durchflussrate, wenn der Gegendruck des die Form füllenden Materials zunimmt, wie vorstehend erläutert.
Eine Rückkopplungsschleife kann durch das Pumpensteuerungssystem zur Steuerung der Durchflussrate einer Form als Funktion des Druckdifferentials eingesetzt werden, um die Durchflussrate zu maximieren, die Befüllungszeit zu minimieren und einen gegebenen Zuführdruck aufrecht zu erhalten. Das Druckdifferential ist die Differenz zwischen dem gewünschten Druck und dem tatsächlichen Druck. Die Schleife ist eine direkte PID (Proportional, Integral, Derivativ) Schleife. Das Druckdifferential wird als Störungsausdruck verwendet, um die korrekte Durchflussrate zu bestimmen, um den Druck aufrecht zu erhalten. Diese Schleife ist in 18 und die Vorrichtung in 13 oder 16 dargestellt.
Der Druck (Pa) wird abgetastet (Schritt 580). Das Abtasten erfolgt am Pumpenauslass, der irgendein Punkt zwischen der Pumpe und dem äußersten Punkt der Abgabe sein kann. Entsprechende Faktoren können einbezogen sein, die auf empirischen Beobachtungen basierend auf der Position des Drucksensors reagieren. Das Druckdifferential (dP) wird dann berechnet (Schritt 581), indem man den vorgewählten Zieldruck (Pd), der zuvor in das System eingegeben wurde, mit dem tatsächlichen Druck (Pa) vergleicht, dP_s = (Pd – Pa_s). Die Indizierung s bezeichnet aufeinander folgende Abtastungen.
Die Durchflussrate (Q), die tatsächlich die Rate ist, zu welcher der Motor oder die Motoren angetrieben werden sollen, wird dann als Funktion des Differentialdrucks berechnet (Schritt 582). Dies wird mit den PID-Verstärkungen erreicht, wobei:

G_p: die proportionale Verstärkung ist,
G_i: die integrale Verstärkung ist,
G_d: die derivative Verstärkung ist.

Der Durchfluss (Q) wird dann wie folgt berechnet: Q = Gp·dPs + Gi·(dPs + dPs-1) + Gd·(dPs – dPs-1).
Diese Berechnung erzeugt eine Durchflussrate (Q), die dann verwendet wird, um die Controller einzustellen, um die Pumpendrehzahl festzulegen (Schritt 583). Die Pumpendrehzahl wird durch Pulsbreitenmodulation (PWM) durch einen Verstärker erzielt, um das Motordrehmoment zu regulieren. Die Rückkopplung durch einen Geber sieht die Drehzahlsteuerung über dem Controller-Regulierdrehmoment vor.
Das Pumpensteuerungssystem kann eine fiktive Abdrosselung des Systems vorsehen. Ein Merkmal vieler Pumpensysteme, die unter Druck stehende Luft zum Antreiben der Pumpe einsetzen, sieht eine Betriebsart vor, bei der die Pumpe von einem Auslassventil gesteuert wird. Der Luftdruck wird während der Nichtverwendung nicht abgestellt. Vielmehr wird ein Abdrosselungszustand durch einen Gegendruck im Pumpenauslass hergestellt. Wenn dieser Gegendruck auf ein Niveau steigt, dass die Luftdruckkräfte und die Flüssigkeitsdruckkräfte gleich sind, wird die Pumpe abgewürgt. Die Pumpe verbleibt dann in diesem Zustand, bis eine weitere Nachfrage am Auslass durch Öffnen des Ventils angebracht wird. Die Pumpe beginnt dann wieder mit dem Betrieb, bis sie wieder abgewürgt wird. Dieser Betrieb kann zwangsläufig nicht zu einem kompletten Stillstand führen. Wo ein viskoser Durchfluss oder ein stark gedrosselte Durchfluss erwartet wird, kann sich der Gegendruck dem Gesamtabwürgungspunkt nähern, jedoch erlaubt er ein langsames Fortsetzen des Pumpenbetriebs. Diese Abwürgungseigenschaft von beispielsweise luftbetriebenen Pumpen ist bei vielen Anwendungen vorteilhaft.
Ein fiktiver Abdrosselungsdruck kann für eine Exzenterschneckenpumpe erzeugt werden, die ansonsten in der Lage ist, Material bei extrem hohen Drücken zu fördern. Das Motordrehmoment wird als die abgetastete Eingabe verwendet. Der/Die Motorcontroller 30, 32, die den/die Motor(en) 39, 41 steuern, verwenden einen Mikrocontroller, um Drehmomentbefehle an einen Pulsbreitenmodulations-Verstärker (PWM) zu senden, der den/die Motor(en) 39, 41 antreibt. Optische Geber bzw. ein optischer Geber 38, 40 ist mit Motoren bzw. dem Motor 39, 41 verbunden, um die Motorposition abzufragen. Signale werden zurück zu dem/den Mikrocontroller(n) 39, 41 der Motorcontroller 30, 32 gesendet. Bei diesem System ist/sind der/die Mikrocontroller in der Lage, das Drehmoment bei jeder gegebenen Drehzahl zu steuern.
Um einen fiktiven Abwürgungsdruck an der Pumpe bzw. den Pumpen 34, 36 durch Messen des Drehmoments und der Drehzahl vorzusehen, wird eine Tabelle oder werden Kurven verwendet, welche die Beziehungen zwischen Drehmoment und Druck bei unterschiedlichen Drehzahlen festlegen. Ein Kalibriermodell wird eingesetzt, um diese Beziehungen festzulegen. Der Controller bzw. die Controller 30, 32 werden programmiert, um die Pumpe(n) 34, 36 bei entsprechenden Betriebsgeschwindigkeiten laufen zu lassen. Bei dieser erhaltenen Geschwindigkeiten wird der Ausgangsdruck der Pumpe bzw. der Pumpen 34, 36 eingestellt. Das Drehmoment wird dann von dem Mikrokontroller bzw. den Mikrocontrollern bei einer Anzahl von Drucksollwerten eingelesen. Um eine konstante Drehzahl beizubehalten erzeugt das Aufzwingen eines höheren Drucks größere Drehmomentanforderungen an den Motor. Eine Schar an Kurven des Drehmoments über dem Druck wird erzeugt, wobei jede Kurve eine andere Pumpengeschwindigkeit darstellt. Um bei gegebener Pumpendrehzahl und benötigtem Drehmoment diese Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, kann der Auslassdruck aus der Tabelle oder den Kurven bestimmt werden. Dieses Kalibrierprogramm ist in 19 dargestellt, wobei eine Pumpengeschwindigkeit festgelegt wird (Schritt 584), ein Ventil an dem Auslass ab der Pumpe positioniert ist, um den Betriebsdruck festzulegen (Schritt 585), und das resultierende Drehmoment abgefragt wird (Schritt 586). Aus dem vorhergehenden wird ein Drehmomentprofil festgelegt (Schritt 587), um die maximalen Drehmomentbeschränkungen bei spezifischen Drehzahlen festzulegen, um als ein fiktiver Abwürgungsdruck zu wirken, der von dem Controller herunter geladen wird (Schritt 588).
Zurückkehrend zu dem Betrieb des fiktiven Abwürgungssystems, wie in 20 dargestellt, wird die Drehzahl die Konstante, bis sich einer Abwürgungsbedingung angenähert wird. Die tatsächliche Drehzahl wird mit der Zieldrehzahl verglichen (Schritt 589). Ein PID-Algorithmus wird verwendet, um einen Drehmomentbefehl für einen PWM-Verstärker zu berechnen (Schritt 590). Dieser Drehmomentbefehl wird mit dem kalibrierten Druck auf Basis der Pumpendrehzahl verglichen (Schritt 591). Falls der Druck die Beschränkung nicht überschreiten würde, wird der Drehmomentbefehl an der Beschränkung festgelegt (Schritt 592). Falls nicht, wird der Drehmomentbefehl nicht verändert und implementiert (Schritt 593). Die Rate der Drehmomentänderung kann auch in Schritt 590 verwendet werden, um die Verhinderung eines Überdrucks zu unterstützen.
Eine abschließende Ausführungsform ist entwickelt worden, um eine hohe Durchflussrate beim Abgeben zur Verfügung zu stellen. Wenn man die höhere Rate zur Verfügung stellt, wird der Abgabekopf 49 der ersten Ausführungsform nicht eingesetzt. Vielmehr werden die Vorrichtungen der 21 bis 23 zwischen den Motoren 34 und 36 und dem statischen Mischerrohr 50 ersetzt. Das statische Mischerrohr 50 kann ebenso neu gestaltet werden, um den höheren Durchfluss unterzubringen. Die Pumpenflüssigkeitsleitungen 46 und 48 treten in ein Gehäuse 600 ein. Kugelventile 602 und 604 werden in den Materialzuläufen 46 bzw. 48 in Position gebracht. Die Kugelventile 602 und 604 weisen Kurbelarme 606 und 608 auf. Diese Kurbelarme sind mit einem Zughaken 610 verbunden. Der Zughaken 610 ist mit einem pneumatischen Kolben 612 verbunden, der den Zughaken 610 in jede Richtung bewegen kann. Bei der Bewegung des Zughakens 610 schwenken die Kurbelarme 606 und 608 über die Kugelventile 602 und 604, um diese zu öffnen und zu schließen.
Ein lösbar verbundener Verteiler 613 nimmt die Pumpenflüssigkeitsleitungen 46 und 48 hinter den Kugelventilen 602 und 604 auf. Der Verteiler 613 weist Durchgänge 614 und 616 durch einen Block 618 auf. Der Durchgang 614 ist mit einem Rohr 620 verbunden, während der Durchgang 616 mit einem Rohr 622 verbunden ist. Die Rohre 620 und 622 sind im Wesentlichen mit unterschiedlichem Durchmesser dargestellt und ziehen die Verwendung von beispielsweise Gemischen von Farben mit Pigmenten und Harze mit Beschleunigern in Erwägung. Das Rohr 620 ist gezeigt, wie es sich bis zu einem konzentrischen Auslauf innerhalb des Rohrs 622 erstreckt. Die Verwendung eines konzentrischen Auslaufs vermeidet die Schwierigkeit des Aufweisens eines hohen Prozentsatzes des kleineren Volumens, das eingeführt wird und an der Wand des größeren Rohrs unvermischt verbleibt. Ein Tellerventil 624 ist in der verschlossenen Position federvorgespannt, so dass nur der Druck innerhalb des Rohrs 620 eine Verbindung zwischen dem Rohr 620 und 622 erlaubt. Ein Mischer 50 kann hinter dem Verteiler 613 entsprechend eingesetzt werden. Der Mischer würde in Druckverbindung mit dem Rohr 622 stehen.
Obgleich die Erfindung für verschiedene Modifizierungen und alternative Formen empfänglich ist, sind spezifische Beispiele davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und sind hierin im Detail beschrieben worden. Es sollte verstanden sein, dass es jedoch nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die bestimmten offenbarten Formen zu beschränken, sondern es ist im Gegenteil beabsichtigt, die Erfindung, alle Modifizierungen, äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geltungsbereich und das Anwendungsgebiet der Erfindung fallen, wie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Abgabesystem (1), umfassend: eine Vielzahl von Exzenterschneckenpumpen (34, 36); einen Mischer (50), der mit der Vielzahl von Exzenterschneckenpumpen (34, 36) in Verbindung steht; eine Düse (53); eine in Strömungsverbindung zwischen dem Mischer (50) und der Düse (53) stehende Rohrleitung; ein Ventil (70), das die Strömungsverbindung zwischen dem Mischer (50) und der Düse (53) steuert; einen Drucksensor (58, 60), der mit dem Durchfluss zwischen zumindest einer der Exzenterschneckenpumpen (34, 36) und dem Ventil (70) in Druckverbindung steht; eine Vielzahl von Motoren (39, 41), wobei die Motoren (39, 41) jeweils mit den Exzenterschneckenpumpen (34, 36) verbunden sind; einen Controller (14), der mit dem Drucksensor (58, 60) und mit den Motoren (39, 41) in Signalverbindung steht, wobei der Controller (14) auf ein Drucksignal des Drucksensors (58, 60) reagiert, um die Motoren (39, 41) zu regeln; wobei der Controller (14) eine sich wiederholende Druckabfrage bei ein- oder ausgeschalteten Motoren (39, 41) aufweist, wobei der Controller (14) einen Motor-Start-Modus bei einem Druck unterhalb eines vorgewählten niedrigeren Druckes und einen Motor-Stopp-Modus bei einem Druck oberhalb eines vorgewählten höheren Druckes aufweist; wobei der Controller (14) einen dem Stopp-Modus folgenden Zeit-Oszillations-Modus aufweist, wobei der Oszillations-Modus mit der Exzenterschneckenpumpe (34, 36) periodisch um Teile einer Umdrehung rückwärts und vorwärts dreht.
Verfahren zur Abgabe eines Stoffgemisches aus jeweils von Motoren (39, 41) angetriebenen Exzenterschneckenpumpen (34, 36) durch eine Rohrleitung (46, 48) und eine ventilgesteuerte Mehrfachverteileranordnung (49) zu einem Auslass (53), umfassend: wiederholtes Abfragen des Druckes zwischen einer der Pumpen (34, 36) und dem Auslass (53); Öffnen der ventilgesteuerten Mehrfachverteileranordnung (49) unabhängig von dem abgefragten Druck; Starten der Motoren (39, 41), wenn der abgefragte Druck unter einen vorgewählten niedrigen Druck fällt; Betreiben der Motoren (39, 41) mit vorgewählten proportionalen Drehzahlen; Verschließen der Mehrfachverteileranordnung (49), unabhängig von dem abgefragten Druck; Stoppen der Motoren (39, 41), wenn der abgefragte Druck über einen vorgewählten hohen Druck ansteigt; und periodisches Durchführen von Zyklen der Exzenterschneckenpumpen (34, 36) bei geschlossener Mehrfachverteileranordnung (49), wobei jeder Zyklus beinhaltet: Messen des abgefragten Druckes ein erstes Mal, Rotieren der Exzenterschneckenpumpen (34, 36) um eine Teilumdrehung in eine erste Richtung, Rotieren der Exzenterschneckenpumpen (34, 36) um eine Teilumdrehung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, Messen des abgefragten Druckes ein zweites Mal und Vergleichen der zweiten Messung des abgefragten Druckes mit der ersten Messung des abgefragten Druckes, wobei die Rotation der Exzenterschneckenpumpen (34, 36) um eine Teilumdrehung in die zweite Richtung einen Wechsel des Rotationsumfangs in die zweite Richtung einschließt, wenn der abgefragte Druck nach der Rotation unterschiedlich zu dem abgefragten Druck vor der Rotation in dem gerade vorausgehenden Zyklus war.