DE19930684C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines viskosen Mediums - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines viskosen Mediums, bei dem das Medium mittels einer Pumpe gefördert wird und die Viskosität des Mediums erfaßt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Verarbeitung des viskosen Mediums, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, mit einer Pumpe zur Förderung des Mediums und Mitteln zur Erfassung der Viskosität des Mediums.

In einer Vielzahl von Prozessen mit viskosen Medien wird deren Viskosität während der Verarbeitung des Mediums erfaßt. Beispielsweise bei Druckverfahren ist es von Bedeutung, die Viskosität der verarbeiteten Farbe zu bestimmen, um eine gleichbleibend hohe Prozeßqualität aufrechterhalten zu können.

Zur Messung der Viskosität während der Verarbeitung werden eine ganze Reihe von Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt. Gebräuchlich sind beispielsweise Kugelfall- und Rotationsviskosimeter, wobei Rotationsviskosimeter insbesondere wegen ihrer Zuverlässigkeit geschätzt werden.

Die bislang eingesetzten Viskositäts-Meßsysteme sind jedoch in mehrerer Hinsicht verbesserungsbedürftig. So verteuert der unabhängig von der Steuerung, einem Rechner und der entsprechenden Software notwendige Meßkopf die Anlage zur Verarbeitung des Mediums bisher wesentlich. Ein solcher Meßkopf ist einmal pro zu messender Substanz erforderlich, d. h. beispielsweise in einer Druckmaschine sind bis zu 10 und mehr solcher Meßköpfe erforderlich.

Die bisher verwendeten Meßeinheiten sind darüber hinaus relativ wartungsintensiv. Werden die erforderlichen Wartungszyklen nicht eingehalten, kann dies zu Fehlmessungen führen. Das Resultat ist eine falsch eingestellte Viskosität trotz automatischer Viskositätsmessung.

Darüber hinaus sind die bekannten Meßeinheiten ungünstig zu installieren. Der Zeitaufwand hierfür ist zum Teil erheblich. Dies wirkt sich insbesondere dann negativ aus, wenn Meßeinheiten ausfallen und ersetzt werden müssen.

Aus DE 196 11 528 C1, DE 197 52 221 C2 und WO 87/01198 ist die Messung der Viskosität mit Hilfe der Leistungsaufnahme eines Mischgerätes bekannt. DE 44 43 5 36 A1 beschreibt zur Bestimmung der Viskosität einen zusätzlichen Meßkanal, durch den das Medium, dessen Viskosität bestimmt werden soll, gepumpt wird. Dieser Meßkanal dient ausschließlich der Viskositätsbestimmung. Nach der Viskositätsbestimmung wird das Medium wieder in das ursprüngliche Reservoir zurückgeführt, so daß das Medium nicht aus dem Reservoir befördert wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden. Insbesondere soll eine einfache, kostengünstige und weitgehend wartungsfreie Erfassung der Viskosität des Mediums während dessen Verarbeitung erreicht werden.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.

Die Bestimmung der Viskosität erfolgt also frei von separaten Viskosimetern bzw. Viskositätserfassungsgeräten. Zur Bestimmung der Viskosität wird der funktionale Zusammenhang zwischen der Viskosität des zu verarbeitenden Mediums und der Belastung der Pumpe ausgenutzt. Ein zäheres Medium induziert eine größere Belastung der Pumpe.

Die direkte Bestimmung der Viskosität unmittelbar aus dem Belastungszustand der Pumpe bringt wesentliche Vorteile mit sich. Es gibt kaum einen Prozeß im Bereich viskoser Medien, der ohne eine Pumpe auskommt. Der "Meßkopf" ist also bereits vorhanden. Er muß weder gekauft, noch gewartet oder zusätzlich installiert werden. Auch ein Ausfall des Meßsystems ist nicht möglich, es sei denn die Pumpe fällt aus. In diesem Fall muß wie bisher die Pumpe ersetzt werden. Wenn das Medium gewechselt wird, wird die Verarbeitungseinrichtung gereinigt. So kann beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit von der ohnehin eingesetzten Pumpe durch den kontaminierten Bereich gefördert werden, wodurch die Pumpe automatisch mit gereinigt wird. Eine zusätzliche Wartung entfällt und damit auch eine mögliche Fehlfunktion aufgrund fehlender Wartung oder Reinigung.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine relative Erfassung der Viskosität. Es werden die Änderungen des Belastungszustandes der Pumpe erfaßt und aus diesen Viskositätsänderungen bestimmt. Diese Viskositätsbestimmung geht davon aus, daß eine Änderung der Viskosität des von der Pumpe geförderten Mediums zu einer Belastungsänderung der entsprechenden Pumpe führt. Es könnte grundsätzlich auch eine absolute Erfassung der Viskosität vorgesehen sein, hierzu könnte beispielsweise für ein Medium der Belastungszustand der Pumpe für die jeweilige Zähigkeit des Mediums empirisch bestimmt werden. Die zuvor beschriebene relative Erfassung ist jedoch einfacher zu bewerkstelligen und in den meisten Fällen für die Prozeßsteuerung ausreichend.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Pumpenbelastung erfaßt, indem die Energieaufnahme der Pumpe erfaßt wird. Vorzugsweise wird eine elektrische Pumpe verwendet und deren Stromaufnahme erfaßt. Die Stromaufnahme ist ein Maß für den Belastungszustand der Pumpe, eine Änderung der Viskosität induziert eine Änderung der Stromaufnahme. Es kann eine elektrische Kreiselpumpe eingesetzt werden. Wird die Viskosität wie üblich mit einem Auslaufbecher gemessen, so ergibt sich, daß Viskositätsänderungen im Sekundenbereich zu Änderungen der Stromaufnahme im Milliamperebereich führen.

In Abhängigkeit der erfaßten Belastungsänderung der Pumpe kann die Viskosität des Mediums geregelt bzw. gesteuert werden. Das Verfahren kann insbesondere dafür vorgesehen sein, die Viskosität von Farbe, insbesondere von Druckfarbe in einer Druckmaschine, zu bestimmen. Hierdurch kann in einfacher Weise die Viskosität der Druckfarbe während deren Verarbeitung erfaßt und bestimmt werden. Viskositätsänderungen können in Abhängigkeit der erfaßten Belastungsänderungen geregelt werden, beispielsweise können geeignete Zusätze zugegeben werden, um die Zähigkeit des Mediums in den gewünschten Bereich zu bringen.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.

Die Vorrichtung kommt also ohne separate Viskositäts-Meßköpfe und dergleichen aus. Mit der Erfassungseinrichtung werden Belastungsänderungen der Pumpe erfaßt, die Einrichtung zur Viskositätsbestimmung bestimmt hieraus die Änderungen der Viskosität des Mediums.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Pumpe eine elektrische, insbesondere eine Kreiselpumpe. Die Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Belastungszustandes umfaßt zweckmäßigerweise einen Strommesser zur Messung der Stromaufnahme der Pumpe.

Die Einrichtung zur Viskositätsbestimmung kann verschiedenartig ausgebildet sein. Vorzugsweise kann sie einen Rechner mit einem entsprechenden Auswerteprogramm umfassen, der die erfaßten Belastungswerte der Pumpe auswertet und hieraus die Viskosität des Mediums bestimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in stark vereinfachter, schematischer Darstellung die Komponenten einer Vorrichtung zur Verarbeitung viskoser Medien.

Die in der Figur gezeigte Vorrichtung bildet den Teil einer Druckmaschine, mit der als viskoses Medium Farbe beispielsweise im Flexo- oder Tiefdruck verarbeitet wird.

Von einem Reservoir 1 wird das Medium, d. h. die Farbe von einer Pumpe 2 über geeignete Leitungen 3 zu einem Bestimmungsort 4 gefördert. Die Pumpe arbeitet elektrisch, sie kann als Kreiselpumpe ausgebildet sein.

Mit der Pumpe 2 ist ein Strommesser 5 verbunden, der die Stromaufnahme der Pumpe 2 erfaßt. Insofern als die Stromaufnahme der Pumpe deren Belastungszustand wiedergibt, dient der Strommesser 5 als Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Belastungszustands der Pumpe.

Mit dem Strommesser 5 verbunden ist eine Steuereinrichtung 6, die eine Einrichtung 7 zur Bestimmung der Viskosität des Mediums aus der erfaßten Stromaufnahme der Pumpe 2 aufweist. Die Bestimmungseinrichtung 6 kann als Rechen- bzw. Auswerteeinheit ausgebildet sein, die ein entsprechendes, abgelegtes Auswerteprogramm ausführt.

Ferner ist eine mit der Bestimmungseinrichtung 7 verbundene Viskositäts- Steuerung bzw. -Regelung 8 vorgesehen, die in Abhängigkeit der erfaßten Viskositätsänderungen diese steuert bzw. regelt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Zugabe von Zusatzstoffen in die zu verarbeitende Farbe erfolgen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verarbeitung eines viskosen Mediums, bei dem das Medium mittels einer Förderpumpe von einem Reservoir zu einem Bestimmungsort gefördert wird und die Viskosität des Mediums erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Fördervorganges von dem Reservoir (1) zu dem Bestimmungsort (4) mit Hilfe der Förderpumpe (2) der Belastungszustand der Förderpumpe (2) erfasst wird, um die Viskosität des Mediums zu bestimmen.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Änderungen des Belastungszustands der Pumpe (2) erfaßt und aus diesen Viskositätsänderungen bestimmt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Pumpenbelastung die Energieaufnahme der Pumpe (2) erfaßt wird, wobei insbesondere eine elektrische Pumpe verwendet und deren Stromaufnahme erfaßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit der erfaßten Belastungsänderung der Pumpe (2) die Viskosität des Mediums geregelt bzw. gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Viskosität von Farbe, insbesondere Druckfarbe in einer Druckmaschine, während der Verarbeitung bestimmt wird.

6. Vorrichtung zur Verarbeitung eines viskosen Mediums zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Förderpumpe (2) zur Förderung des Mediums von einem Reservoir (1) zu einem Bestimmungsort (4), einer Erfassungseinrichtung (5) zur Erfassung des Belastungszustandes der Förderpumpe (2) während des Fördervorganges von dem Reservoir (1) zu dem Bestimmungsort (4) und einer Einrichtung (7) zur Bestimmung der Viskosität des Mediums aus dem erfassten Belastungszustand der Förderpumpe (2).

7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pumpe (2) eine elektrische, insbesondere eine Kreiselpumpe, ist und die Erfassungseinrichtung (5) einen Strommesser zur Messung der Stromaufnahme der Pumpe umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Vorrichtung Teil einer Druckmaschine ist.