用于确定借助活塞泵输送的体积的方法和起双重作用的能气动驱动的用于实施方法的活塞泵
阅读说明:本技术 用于确定借助活塞泵输送的体积的方法和起双重作用的能气动驱动的用于实施方法的活塞泵 (Method for determining the volume delivered by means of a piston pump and double-acting pneumatically drivable piston pump for carrying out the method ) 是由 U.默斯利 H.费利克斯 A.霍费尔 于 2019-07-24 设计创作,主要内容包括:本发明提出一种用于确定液态的介质、尤其是得到加热的粘合剂的、由起双重作用的气动驱动的活塞泵有效地输送给负载的体积V<Sub>eff</Sub>的方法。此外,本发明提出一种用于执行所述方法的活塞泵(3)。(The invention relates to a volume V for determining a liquid medium, in particular a heated adhesive, which is effectively fed to a load by a double-acting pneumatically driven piston pump eff The method of (1). The invention further relates to a piston pump (3) for carrying out the method.)
技术领域
本发明涉及一种用于确定液态的介质、特别是得到加热的粘合剂的、由起双重作用的气动驱动的活塞泵有效地输送给负载的体积的方法。此外,本发明涉及一种起双重作用的、能气动驱动的用于实施所述方法的活塞泵。
背景技术
在粘合剂的涂覆的领域中、特别是在有粘性的热熔粘合剂的输送的领域中,存在着尽可能准确地了解所涂覆的粘合剂量的愿望。应该能够尽可能为每种产品查明是否涂覆了正确的粘合剂量。从中能够推导出统计信息、趋势显示和产品是否以所要求的质量来制造的评估。对于许多产品来说,所涂覆的粘合剂量非常小,因此这些结论不能应用到每个单个的个体的所加工的产品上,而只能涉及一定数目的产品的平均值。从中产生以下要求,即:所测量的粘合剂体积流量或质量流量的准确度应优于约±7%。
从WO 2016/010597 A1中已知一种用于确定得到加热的粘合剂的输送体积的输出的装置,其中该装置具有起双重作用的气动驱动的活塞泵。为了检测活塞泵的输送体积而设置了用于活塞泵的活塞杆的位置传感器。因此,基于对于相应的活塞位置的了解来计算输送体积。
从EP 2 732 884 A2中已知一种粘合剂输出系统和一种与其相关的方法。所述系统具有诊断模块,该诊断模块尤其用于确定由泵输出的体积流量。运用泄漏测试,以用于检测泵的密封性。所述泵是起双重作用的气动驱动的活塞泵。
在EP 1 907 806 B1中说明了一种具有受到电子监控的空气阀和活塞的往复活塞泵。所述泵包括活塞,此外包括用于探测活塞的位置的传感器。
活塞泵由于其结构而成为容积式输送泵。在实践中使用起双重作用的气动驱动的活塞泵,对于所述活塞泵来说有意识地在活塞和缸之间进行一定的泄漏,并且与活塞泵的压力室邻接的活塞杆的导引机构也不是密封地来构成。
为了能够输送液态的介质、特别是得到加热的粘合剂的尽可能连续的体积流量,活塞泵朝活塞的两个行程方向进行输送。它是起双重作用的活塞泵。为了能够实现这一点,存在两个具有不同的结构形式的止回阀。在活塞的下死点和上死点处进行反转过程的期间、在操纵止回阀的期间,出现细微的体积流量损失。这个损失在上死点处和在下死点处是不一样大的。这个损失特别取决于液态的介质或所使用的粘合剂的粘度和流动性。
为了将磨损最小化、避免保养作业并且实现尽可能长的使用寿命,泵的活塞构造为不密封的结构。因此,在活塞和缸之间进行一定的泄漏。这种泄漏首先取决于液态的介质/液态的粘合剂的粘度和流动特性、活塞周围的环形间隙的大小以及活塞运动的速度。
同样,与压力室邻接的活塞杆的导引机构也构造为不密封的结构。在活塞杆和导引机构之间进行了一定的泄漏。这种泄漏-体积流量优选被导回到储罐/粘合剂罐中。这种泄漏首先取决于液态的介质/粘合剂的粘度和流动特性、活塞杆周围的环形间隙的大小和行程运动的速度、此外取决于液态的介质/液态的粘合剂的消耗或者涂覆装置的多少阀正在打开。
活塞的速度首先通过压缩空气的压力来确定,压缩空气作用于活塞泵的驱动装置。
通常,活塞泵没有用于检测活塞位置的装置。仅仅在切换位置处存在传感器,所述传感器控制活塞泵的驱动装置并且引起行程方向的切换。原则上,活塞位置能够通过两个霍耳传感器来探测。
对于活塞泵的用户来说,重要的是要了解用于每个产品的、液态的介质的所输出的质量或者所涂覆的粘合剂质量。
发明内容
本发明的任务是,说明一种用于精确地确定由带有泄漏的、起双重作用的气动驱动的活塞泵有效地输送给负载的体积的方法。此外,本发明的任务是,说明一种有利地设计的用于实施所述方法的活塞泵。
所述任务通过一种具有权利要求1的特征的方法、此外通过一种具有权利要求9的特征的起双重作用的能气动驱动的活塞泵得到解决。本发明的改进方案是从属权利要求的主题。
本发明提出一种方法,该方法用于确定由起双重作用的气动驱动的活塞泵有效地输送给负载的液态的介质、特别是得到加热的粘合剂的体积流量Veff,其中所述活塞泵带有泄漏,所述方法具有以下特征,在恒定的压力作用于活塞泵的驱动装置并且执行活塞泵的、从其一个死点到其另一个死点并且返回到一个死点的至少一次双行程时:
a.在所述活塞泵不能将介质输送给负载的情况下,测量用于所述活塞泵的、从其下死点直到其上死点的行程的泄漏时间tL auf,
b.在所述活塞泵不能将介质输送给负载的情况下,测量用于所述活塞泵的、从其上死点直到其下死点的行程的泄漏时间tL ab,
c.对于所述活塞泵的从下死点到上死点的行程来说,获取所述活塞泵的介质的理论上无泄漏地输送的体积Vauf与所述泄漏时间tL auf之间的商,
d.对于所述活塞泵的从上死点到下死点的行程来说,获取所述活塞泵的理论上无泄漏地输送的体积Vab与泄漏时间tL ab之间的商,
e.在将介质输送给负载时,为所述活塞泵的从下死点到上死点的行程测量时间tauf并且为所述活塞泵的从上死点到下死点的行程测量时间tab,
f.有效地输送的体积Veff按照
乘以双行程的数目来获取。
因此,在该方法中,作为可以容易地获取的物理参量以接下来应该用于生产的相同的运行条件来获取泄漏时间。关于所述方法在粘合剂类型的得到加热的粘合剂方面的使用,最重要的运行条件是粘合剂温度和用于活塞泵的驱动装置的压缩空气的压力。
因为起双重作用的气动驱动的活塞泵带有泄漏,特别是泵的活塞和止回阀代表着一定的泄漏,所以在准备运行的状态中即使没有消耗液态的介质/粘合剂所述活塞泵也始终轻微地运动。为了考虑到所有损失,要测量下述时间,在所述时间里活塞泵实施一次或多次完整的双行程。将这个泄漏时间与空气的压力一起用于计算有效的泄漏。-优点是能够有效地获取泄漏时间的求取,而不必输送液态的介质/液态的粘合剂并且因此不会损失介质/粘合剂。因此,泄漏时间是直到活塞泵在准备运行的状态下并且在没有输出液态的介质/液态的粘合剂的情况下已经执行一次或多次完整的双行程所经过的时间。
双行程的泄漏时间划分为用于上行程的时间(活塞的从下死点到上死点的运动)和用于下行程的时间(活塞的从上死点直到下死点的运动)。用于这两种行程运动的时间不一样大。可以以简单的方式用这两种时间通过线性关系式来计算用于每个行程方向的有效地输送的体积。
除了获取带有泄漏的活塞泵的有效地输送的体积之外,在实践中经常重要的是,也了解液态的介质的由活塞泵输出的质量、具体来讲就是每个产品所涂覆的粘合剂质量。所述质量优选分两个步骤来获取。首先,借助所计算的泄漏来获取液态的介质的、每时间单位所输送的体积、特别是粘合剂体积和所加工的产品的数量。在第二步骤中,用液态的介质/粘合剂的先前获取的密度来获取所述质量。因此,必须在能够计算输送的质量之前获取关于泄漏和密度的信息。
已经表明,有两个在能够进行计算之前必须予以执行的简单的方法。一方面,应该获取前面所描述的泄漏时间。另一方面应该获取液态的介质/粘合剂的密度。
特别是在使用液态的粘合剂时,其密度取决于粘合剂的温度和粘合剂类型。有效输送的体积取决于活塞泵的制造公差并且可能取决于现有的磨损。为了能够考虑到这一点,在很大程度上能自由选择的、应该包括活塞泵的多个完整的行程周期的持续时间期间输送粘合剂并且同时根据这里描述的方法来计算所述量。为了能够具体地计算出所述量,首先必须测量泄漏时间。收集所输送的粘合剂并且进行称重。在输入所输送的质量之后,能够确定校正因子,其用于对计算进行校准。这个校正因子能够被表述为粘合剂的密度。
借助这两个所测量的参量、泄漏时间和用于质量计算的校正因子,能够将所输送的质量精确地计算到±7%。
一旦用改变的温度设置或者其它液态的介质/其它的粘合剂类型进行生产,就要重复泄漏时间和校正因子的两次测量,以便能够继续遵守所述计算的所期望的±7%的精度。
如果用于活塞泵的驱动装置的空气压力改变,则可以通过适当的计算来容易地对这种影响进行补偿。这种计算尤其是凭经验来进行。因此,在活塞泵的空气压力发生变化时不必进行新的校准。
所确定的泄漏时间和校正因子优选按照粘合剂类型和温度来有意义地加以保存,以便其能够在可比较的条件下再次用于后来的生产,而不需要重新的确定。数据区的获取也能够按照粘合剂类型来首先进行并且加以保存,以便用户在生产中不会受到调准过程的妨碍。
为了产生额外的益处,能够在当前所测量的泄漏时间与所保存的数值之间的巨大偏差中确定活塞泵的磨损。
泄漏时间的测量能够在生产开始之前自动地进行。用户能够给其生产的结束和开始的钟面时间编程。然后在预先规定的生产开始之前及时接通用于使粘合剂熔化的熔化装置,以便在开始生产之前达到运行温度。能够如此对控制机构进行编程,使得接通稍许提早进行,以便能够在生产开始之前的所达到的运行温度时来自动地测量泄漏时间。然后用户不会注意到这个测量过程。只要泄漏时间的测量没有结束,对上级的控制机构来说就不会存在生产放行。泄漏时间的测量也应该能够由操作者手动地开始。
如果只能够测量活塞泵的终端位置,那就不能精确地确定活塞的中间位置。作为用于所计量的粘合剂量的较小的分辨率的补救措施,能够使用自上次切换以来所经过的时间。因此,通常可以足够精确地内插用活塞输送的粘合剂量以及活塞的中间位置。
通过测量泵的活塞位置,可以实现每个所加工的产品所涂覆的粘合剂量的还更大的确定精度。
尤其规定,借助霍耳传感器来检测活塞泵的活塞的反转位置和/或活塞的在其反转点之间的中间位置。
优选根据对于活塞的位置的了解来计算有效地输送的体积Veff和/或所输送的质量m。
在前面所描述的意义上计算粘合剂的所涂覆的质量代表着一种特别简单的可行方案。用少的、大部分由用于软件的开销所组成的额外开销,就能够为用户产生额外的收益。可以容易地并且用少的开销来实现粘合剂涂覆的测量方案的改进。
尤其规定,确定在输送有效地输送的体积Veff的期间所输送的介质的质量m并且按照
来计算所述介质的密度D。优选在将介质输送给负载时连续地计算介质的所输送的质量,方法是:将根据上述方法所计算的体积乘以决定性的密度D。
尤其在每次改变有待输送给负载的介质的温度设置之后并且/或者在每次改变液态的介质、特别是得到加热的粘合剂之后并且/或者在作用于活塞泵的驱动装置的压力的每次改变之后,重复所述方法步骤。尤其在生产开始之前、特别是在生产开始之前自动地测量泄漏时间tL auf和tL ab和/或总泄漏时间tLeck。
尤其保存每种介质类型、特别是粘合剂类型的泄漏时间和/或校正因子并且保存温度,以用于后来在可比较的条件下生产时进行使用,而不需要重新的确定。
尤其在作用于所述活塞泵的驱动装置的压力变化时,借助基于试验的计算模型来校正用于输出压力测量的泄漏时间tL auf和tL ab或者其总泄漏时间tLeck。
尤其在检测到当前所测量的泄漏时间与泄漏时间的所保存的数值的巨大偏差时输出特别是与活塞泵的磨损相关的故障消息。
在按本发明的方法中并且在这种方法的改进方案中所使用的活塞泵尤其构造为起双重作用的能气动驱动的活塞泵,该活塞泵具有相对于缸不密封地构成的活塞、具有相对于导引机构不密封地构成的活塞杆并且具有两个止回阀,其中按活塞的运动方向其中一个止回阀打开并且另一个止回阀关闭。
所述止回阀尤其不同地设计而成。
本发明的另外的特征在从属权利要求、附图说明和附图本身中示出,其中要注意,所有单个特征和单个特征的所有组合对本发明来说都是重要的。
附图说明
在附图中借助实施例来说明本发明,但不限于此。
图1示出了用于热粘合剂的应用单元,其具有粘合剂罐和被安装在所述粘合剂罐中的粘合剂泵,
图2以剖面图示出了在图1中示出的粘合剂泵连同溢流通道,
图3为活塞泵的部分区域示出了该活塞泵的在向上的活塞行程中的图示,
图4为活塞泵的部分区域示出了该活塞泵的在向下的活塞行程中的图示,
图5示出了图表,该图表用于说明在活塞从下死点移到上死点中时并且在从上死点移到下死点中时起双重作用的气动驱动的活塞泵的泄漏行为(Leckageverhaltens)(取决于行程时间的泄漏体积),
图6示出了图表,该图表用于说明取决于作用于活塞泵的驱动装置的压力的、所测量的泄漏时间,这为不同的得到加热的粘合剂、因此液态的介质的不同的粘度而示出,其中从所测量的点算出曲线。
具体实施方式
图1示出了用于接纳比如基于EVA的、有粘性的热熔粘合剂(Schmelzklebstoffes)的粘合剂罐1。粘合剂罐1的加热元件2用于对粘合剂进行加热,使其熔化并且能够使其达到其加工温度(Verarbeitungstemperatur)。在粘合剂罐1中装入活塞泵3并且将其与所述粘合剂罐固定。活塞泵3是起双重作用的、因此朝活塞泵的两个行程方向起作用(wirksame)的泵。活塞泵3气动驱动。在粘合剂的从粘合剂罐1到活塞泵3的流入区域中布置有孔板4,该孔板用于拦住(Zurückhaltung)未完全熔化的固态的粘合剂。粘合剂通过孔板4的孔到达处于活塞泵3的下方的用于粘合剂的抽吸室5中。从那里粘合剂被抽吸到活塞泵3中并且在压力下通过压力接头6被输出。在压力接头6的下游有粘合剂过滤器7。粘合剂从那里朝压力分配器8中到达用于粘合剂负载的出口9。
图2示出了活塞泵3的结构。该活塞泵具有上部气动件,其具有用于驱动装置的活塞10。活塞10固定地与活塞杆11相连接,所述活塞杆代表着用于输送处于压力之下的粘合剂的主动的元件。活塞泵3的这个气动区域此外具有用于用来驱动泵的气动系统的压力分配器36、能手动调节的压力调节器12、压力计(Manometer)13、螺旋管-阀14、环形磁体38和压力传感器39。压力传感器39用于测量作用于活塞泵3的驱动装置的空气压力P。压力传感器39被安装在压力调节器12之后。在空气压力P变化时,在自动的校正计算中需要压力传感器39。两个霍耳传感器16、17用于确定活塞的在反转点中的活塞位置及其中间位置。借助活塞位置,可以计算活塞泵的所输送的体积和所输送的质量,以用于提高计算的准确性或分辨率。
活塞泵3的电子装置此外具有无处理器的印刷电子装置(Elektronikprint)15。
在活塞泵3的气动件的外部、因此在活塞泵3的粘合剂输送区域中,所述活塞泵在活塞杆11的背向活塞10的端部的区域中具有加宽部,该加宽部形成起双重作用的活塞18。活塞18设有轴向的通路(Durchgang)28,在该轴向的通路的区域中布置有止回阀20连同所属的阀座。此外,在活塞18到活塞杆11的直径减小的区域的过渡区中设置有用于粘合剂的直通孔30。活塞18未密封地在构造在粘合剂输送区域的壳体19或缸中的缸孔22中得到导引。在这个区域中,活塞泵3此外具有上止回阀20和下止回阀21。下止回阀21配属于抽吸室5,从而在止回阀21处于所限定的位置中时来自抽吸室5的粘合剂能够从止回阀21的旁边进入到活塞泵3的粘合剂输送室中。如果上止回阀20处于所限定的位置中,那么粘合剂就能够从止回阀20的旁边到达压力接头6处并且从那里到达用于粘合剂负载的出口(Abgängen)9处。
在活塞泵3的气动件与粘合剂输送件之间设置有无压差的动态的密封件33。
图3示出了在将活塞10从下死点转移到上死点时的情况。由于力-和流动关系(Strömungsverhältnisse),下止回阀21的球体23被从球座上提起,并且另一止回阀20的球体24与配属于这个球体24的球座处于接触之中。因此,粘合剂能够按照箭头25被从粘合剂罐1中抽吸并且通过位于打开位置中的止回阀21到达活塞泵3的粘合剂输送区域的缸室中,而由于活塞18的向上的行程运动粘合剂通过布置在侧面的压力通道34和沿着流动方向被连接到所述压力通道上的压力接头6根据箭头35被输出。在活塞18的这种向上运动中,由于活塞18的不密封的布置并且用缸孔22的区域中的这面共同作用的壁体,在活塞18与壳体19之间的环形缝隙中出现按照箭头26的泄漏流动。此外,在粘合剂的流出区域中,在活塞杆11与壳体19之间根据箭头27的图示产生进一步向上的朝壳体19的空间31中的泄漏,在所述空间中存在着环境压力。这个空间31与溢流通道29相连接,所述溢流通道因此用于溢出活塞杆11和壳体19之间的泄漏。该泄漏通过溢流通道29被导回到粘合剂罐1。
因此,在活塞杆11以及因此活塞10和18的从下死点到上死点的行程中,粘合剂同时被输送至出口9处并且粘合剂被从粘合剂罐1中抽吸。在活塞杆11和壳体19之间并且在活塞18和壳体19之间出现泄漏损失。
图4示出了在活塞杆11朝相反方向移动时、因此在活塞杆11以及因此活塞10和18从上死点到下死点运动时的情况。在此仅仅输送粘合剂。没有从粘合剂罐1中抽吸粘合剂。粘合剂根据箭头37通过活塞18的通路28向上流动,通过直通孔30流到活塞杆11和壳体19之间的环形空间中,并且从那里根据箭头35通过压力通道34流到出口9。仅仅在活塞杆11和壳体19之间出现泄漏损失。活塞18和壳体19之间的流动对所输送的粘合剂量没有影响。
详细来讲,在活塞杆11的这种从上往下的运动中,球体23在其下部位置中与球座接触,由此不可能从粘合剂罐1流入。粘合剂在里面在活塞18上向上流动。上止回阀20的球体24被从球座上提起(anheben),由此粘合剂通过直通孔30被输送至压力接头6。在活塞杆11和壳体19之间、因此在压力室和空间31之间产生按照箭头27的泄漏,在所述空间中存在着环境压力。
用附图标记32来表示螺旋塞。
在每次改变温度设置之后并且在每次更换粘合剂之后,根据优选的方法重复接下来的处理方式。在此,接下来的过程以恒定的作用于活塞泵的气动驱动装置的压力来实施。
1.在活塞泵不能将粘合剂提供给负载的情况下,测量用于活塞泵的、从下死点直到上死点的完整行程的时间tL auf。该时间tL auf被称为活塞的向上运动的泄漏时间。
2.在活塞泵不能将粘合剂提供给负载的情况下,测量用于活塞泵的、从上死点直到下死点的完整行程的时间tL ab。这个时间tL ab被称为活塞的向下运动的泄漏时间。
3.用于活塞的完整的双行程的总泄漏时间tLeck通过两个用于上行程和下行程的泄漏时间tL auf和tL ab的相加来得出。
4.对于上行程来说,确定所输送的体积与用于从下死点直到上死点的完整的行程运动的时间之间的比例mauf。为此,将理论上无泄漏地输送的体积Vauf除以泄漏时间tL auf。
5.对于下行程来说,确定所输送的体积与用于从上死点直到下死点的完整行程运动的时间之间的比例mab。为此,将理论上无泄漏地输送的体积Vab除以泄漏时间tL ab。
6.在运行中、因此在将介质输送给负载时,为活塞泵的每次完整的行程运动测量所经过的时间。对于从下死点直到上死点的行程来说确定时间tauf。对于从上死点直到下死点的行程来说确定时间tab。
7.计算有效地输送的体积Veff,方法是:为每次上升程从理论上的输送体积Vauf中减去比例mauf乘以时间tauf并且为每次下升程从理论上的输送体积Vab中减去比例mab乘以时间tab。
8.在任何持续时间t里输送粘合剂并且将其收集在收集容器中。在这个持续时间t里,根据上述方法计算有效地输送的粘合剂体积Veff。在天平上测量所收集的粘合剂的质量m。从中通过将所输送的质量m除以有效地输送的体积Veff来确定密度D。
9.在活塞泵运行的期间连续地计算所输送的质量,方法是:将根据上述方法所计算的体积Veff乘以所述密度D。
能够将从校准过程中所获取的数值保存在关于温度设置、粘合剂类型和粘合剂粘度的数据矩阵中,以便在每次更改之后不必实施新的校准过程。
图5示出了,对于所使用的活塞泵来说如何将用于双行程的泄漏时间划分到用于上行程的时间和用于下行程的时间上。用于所述两种行程运动的时间不一样大。可以以简单的方式用这两种时间通过线性关系来为每个行程方向计算有效地输送的体积。图5在左侧的更为陡峭的曲线中示出了在活塞向上运动中的测量点。对于从下死点到上死点的运动来说,活塞大约需要5秒,泄漏体积大约超过40个单位。对于从上死点到下死点的运动来说,如通过沿着不太倾斜的线条伸展的测量点所表明的那样,需要长得多的时间、也就是将近30秒,。
图6示出了用于在使用不同粘度的粘合剂时所进行的测量的各种曲线,其中每条曲线代表着一种粘度。最下面的曲线表明最小粘度的情况,相应地处于该曲线之上的曲线则表明更高的粘度的粘合剂。对于每条曲线来说,根据作用于驱动装置的活塞的压力P示出了以秒为单位的泄漏时间。测量在图6中所示出的点,计算所述曲线。
在考虑到上述数字1至9的情况下,能够在作用于活塞泵的驱动装置的压力P改变时运用(anwenden)计算模型。计算过程对压力P对所输送的粘合剂量的影响进行补偿。为此,对所测量的泄漏时间tL auf和tL ab进行校正。新的经过校正的泄漏时间又用作用于上述计算方法的输入值。所述计算模型能够借助大量试验来开发并且适合于确定的活塞泵。对于其他泵来说,则适用其他的特定的数值。
因此,分两个步骤来获取粘合剂的质量。首先,借助所计算的泄漏来获取每时间单位所输送的粘合剂体积和所加工的产品的数量。在第二步骤中,用粘合剂的首先获取的密度来获取质量。因此,在能够计算所输送的质量之前,必须获取关于泄漏以及关于密度的信息。根据这种处理方式,用户能够了解每个产品所涂覆的粘合剂质量。
附图标记列表
1粘合剂罐
2加热元件
3活塞泵
4孔板
5抽吸室
6压力接头
7粘合剂过滤器
8压力分配器
9出口
10活塞
11活塞杆
12压力调节器
13压力计
14螺旋管-阀
15印刷电子装置
16霍耳传感器
17霍耳传感器
18活塞
19壳体
20上止回阀
21下止回阀
22缸孔
23球体
24球体
25 箭头
26 箭头
27 箭头
28通路
29溢流通道
30直通孔
31空间
32螺旋塞
33动态的密封件
34压力通道
35 箭头
36压力分配器
37 箭头
38环形磁体
39压力传感器
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