Klappankerventile warten und justieren: Es liegt auf der Hand...

...sich im Rahmen der Wartung von Simultandosieranlagen auch mit dem Thema Klappankerventile zu beschäftigen. Mit der Entwicklung einer eigenen Methode ist es gelungen Klappankerventile zu zerlegen, zu reinigen, ggf. zu reparieren und wieder nahe der ursprünglichen Einstellung zu justieren. Damit können auch Dosieranlagen mit Klappankerventilen komplett aufbereitet werden ohne die Ventile durch neue ersetzen zu müssen.

In der Vergangenheit haben sich schon Viele an der Reparatur und Justage der Ventile versucht, doch letztlich ist es meist bei Versuchen geblieben. Waren Klappankerventile doch sehr verbreitet bei Corob- CPS Anlagen, sind seiner Zeit schon Reparaturversuche teils desaströs geendet. Es gab einfach keine zuverlässige Methode, die Ventilsitze wieder auf Fertigungsparameter einzustellen. Nicht zuletzt deshalb, weil die Verfahren zur korrekten Einstellung wohl gehütetes Geheimnis der Hersteller ist. Dabei ist das exakte Zusammenspiel zwischen Klappanker, Ventilsitzen und Aufbau entscheidend und sind zudem für jedes einzelne Exemplar aufgrund von Fertigungstoleranzen individuell. Konstruktionsbedingt war es deshalb noch nicht einmal möglich, Klappankerventile zu reinigen, denn eine gründliche Reinigung setzt das Zerlegen des Ankerraums voraus. Einmal zerlegt ist es mit mechanischen Methoden nicht mehr möglich die Ventile wieder zu justieren.



Zerlegeumfang für die Reinigung



Nach dem zuletzt auch Dromont auf  Klappankerventile für die Simultandosierung setzte erfuhren diese eine weitere Verbreitung. Da nun die Anforderung nach Reparatur und Wartung in diesem Zuge weiter zunahm, mussten wir schließlich selbst eine Methode zur Einstellung von Klappankerventilen erarbeiten.  Bislang haben es die Anwender mangels Alternative vorgezogen bei jeder Wartung oder Reparatur die Ventile komplett gegen neue zu tauschen. Dies ist aber aufgrund der hohen Wiederbeschaffungskosten eine sehr teure Variante.

Wir hätten gerne unser Verfahren näher beschrieben, doch das hätte hier sicher den Rahmen gesprengt zudem hat uns auch der Hersteller signalisiert, dass man das nicht so toll fände. Um möglichen  Ärger aus dem Weg zu gehen verzichte ich lieber darauf, denn mit einer näheren Beschreibung hätte ich möglicherweise ungewollt auch das ein oder andere Betriebsgeheimnis des Herstellers gleich mit publiziert - so meine Mutmaßung.

Nach vielen Testreihen und der Optimierung unserer Montage- und Justagemethoden haben wir gleich ein Testverfahren mit entwickelt, sodass die Ventile nach feststehenden Prüfparametern getestet werden können.

Nach erfolgreichem Abschluss aller Entwicklungsarbeiten haben wir eine erste Serie von überarbeiteten Ventilen in eine Dosieranlage eingebaut.  Wie erwartet nahmen die Ventile äußerst zuverlässig ihren Dienst auf, kein Tropfen, keine Nebenluft und exakte Dosierschaltungen. Die komplette Anlage wurde mit den neu eingestellten Ventilen getestet. Dazu wurden 18 Ventile in einer 18 Kanal Dromont Prima Anlage verbaut. Die Kreisläufe wurden mit Testfluid befüllt und entlüftet und jeweils 3 Probedosierungen je Kreislauf vorgenommen:



Messwerttabelle Probedosierung Dromont 18 Kanal



Anhand der Messwerte für die Probedosierung ist leicht zu erkennen, dass das gesamte System exzellente Ergebnisse hinsichtlich der Genauigkeit und Präzision liefert. Nur mit perfekt abgestimmten und fehlerfrei funktionierenden Klappankerventilen sind diese Ergebnisse erreichbar.

Pumpen unter Druck

Trotz aller Präzision bei der Endmontage von Dispenserpumpen kommt es doch vor, dass eine unbestimmte Anzahl von Pumpen dennoch undichte Stellen im Gefüge aufweisen. Diese Pumpen beginnen nach einiger Zeit zu tropfen. Deshalb wird jede unserer Pumpen auf  Fertigungsgenauigkeit und Dichtigkeit getestet. Dabei muss jede Pumpe mindestens das Doppelte der theoretisch auftretenden Betriebsdrücke aushalten, und dennoch eine 100%ige Dichtigkeit über eine definierte Prüfdauer überstehen. Mit einem Over-Range Test wird jede einzelne Pumpe zusätzlich  mit dem 30-fachen des Betriebsdrucks über einen kurzen Zeitraum getestet:

Vermessung:

Jede Pumpe wird auf axiale Montagegenauigkeit in einem Winkel von 90° gemessen. In der Prüfeinrichtung wird mittels Laserstrahl die Längsachse nivelliert. Gleichzeitig werden durch die Lichtspur des Lasers auch Unebenheiten des Kolbenzylinders sichtbar.

Grafik1: Axialvermessung Pumpe

Nur exakt ausgerichtete Pumpen werden freigegeben. Warum ist das so wichtig? Nicht exakt gefertigte Pumpen stehen oftmals schon mit dem bloßen Auge sichtbar schräg in der Maschine. Dies kann u.A. in der Folge zu einseitig belasteten, nicht gleichmäßigen Kolbenhub  führen. Außerdem sieht es einfach unprofessionell aus, wenn schräge Pumpen in einer Maschine stehen wie die Kerzen auf einer Kindergeburtstagstorte.

Druckprüfung:

In einer Prüfanordnung mit Spannvorrichtung, Drucksensor, Recorder- und Auswertesoftware werden die Pumpen auf Dichtigkeit mit dem Medium Luft geprüft. Während der Prüfung werden alle Daten in Echtzeit erfasst und gespeichert. Zusätzlich erfolgt die grafische Aufzeichnung über die gesamte Prüfung. Die Mess- und Grafikdaten werden in Dateien gespeichert.

 

Grafik 2: Messtechnik -Prüfeinrichtung Dispenserpumpen

Jede einzelne Pumpe wird zunächst mit einem Prüfdruck von 16mWS beaufschlagt. Dies entspricht in etwa dem 30 fachen des zu erwartenden maximalen Betriebsdrucks einer Dispenserpumpe. Unter der folgenden Druckentlastung des Kolbens wird die Dichtigkeit des Kolben- Zylindergefüges über die gesamte Wegstrecke des Kolbens gemessen. Im Entlastungsdiagramm dürfen daher keine plötzlichen Schwankungen auftreten. Ist dies der Fall, könnte beispielsweise eine Unebenheit der Zylinderinnenseite an einer Stelle zu einer Undichtigkeit führen.

Grafik 3: Diagramm Drucktest Pumpe

Nach der Druckentlastung auf das ca.-Vierfache des maximalen Betriebsdrucks der Pumpe, muss diese den eingestellten Druck ohne Druckverlust über einen definierten Zeitraum halten. In Grafik 3 ist gut zu erkennen, wie nach erfolgter Over-Range Druckbeaufschlagung und anschließender Entlastung der sich einstellende Druck linear gehalten wird. Diese Pumpe hat den Drucktest erfolgreich absolviert, die Grafik zeigt keinen Druckverlust über die Entlastungsstufe von 16mWS auf 2mWS und keinen Druckverlust über die Dauer.

Nach Erreichen der vorgegebenen Zeit der Druckkonstanz wird der Kolben auf die 0-Stellung ausgefahren. Jetzt sollte der Ausgangsdruck von 0,00mWS gemessen werden. Wird ein negativer Wert erzeugt, spricht dies für eine minimale Undichtigkeit im Lastbereich der Over-Range Beaufschlagung .

Grafik 4: Drucktest Pumpe, Druckkonstanz

In Grafik 4 ist dargestellt, wie nach Abschluss des Testzyklus der Ausgangsdruck von 0,00mWS erreicht wird. Dieses Testergebnis ist ein 0-Fehler Ergebnis, diese Pumpe ist mit größter Sicherheit als Dicht zu bewerten und für die Verwendung freizugeben.

Pumpen die an einer oder mehreren Stellen des Gefüges Undichtigkeiten aufweisen sind aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Prüfverfahrens leicht nachzuweisen. Da im Prüfverfahren ein gasförmiges Medium eingesetzt wird sind die Prüfbedingungen kritischer als die Realbedingungen. Pumpen, die auch nur minimalste Undichtigkeiten ausweisen stellen sich wie folgt dar:

Grafik 5: Test einer Pumpe mit Druckverlust

Das Druckdiagramm (Grafik 5) zeigt einen deutlichen Druckabfall über den Testzeitraum auf nahe Null. Bei der anschließenden Nullstellung des Kolbens entstand ein Unterdruck von 1,80mWS was den Bruttodruckverlust über den gesamten Prüfzeitraum aufzeigt.

Pumpen mit diesem Prüfergebnis werden mit einem Sperrvermerk versehen und der Pumpenmontageabteilung zur Nacharbeit übergeben.

In einer Serie einer beliebigen Anzahl von Pumpen ( z.B. Fertigungscharge, Kundenauftrag, bestimmte Maschine, Tagesproduktion), können die Pumpen nacheinander geprüft, und die Daten innerhalb einer Datei gespeichert  werden. In Grafik 6 ist ein Ausschnitt des Verlaufs einer Prüfserie dargestellt. Nacheinander sind hier drei Pumpen ohne Mängelfeststellung dargestellt. Aufgrund der hohen Fertigungspräzision und dem Einsatz hochwertiger Materialien wird ohnehin eine sehr geringe Fehlerquote erreicht. Zusammen mit dem Prüfverfahren kann diese als signifikant <0,1% angenommen werden. Die tatsächliche Fehlerquote kann allerdings erst nach dem vorliegen von statistisch relevanten Auslieferungs- und Reklamationsraten bestimmt werden. Eine intern angefertigte, nicht  repräsentative Studie mit einer Serie von 500 geprüften und anschließend mit Wasser unter Realbedingungen getesteten Pumpen zeigte eine Fehlerrate von 0.

Grafik 6: Prüfserie mehrere Pumpen in Folge

Auswertung:

Die Auswertung einer Prüfserie erfolgt unter der Erfassung sämtlicher Messwerte über den Prüfzyklus. Diese werden elektronisch gespeichert, oder können als Prüfprotokoll ausgefertigt werden. Innerhalb eines Prüfprotokolls werden die Prüfbedingungen, die Serienbezeichnung, Herkunft so wie die Namen der Prüfer und Monteure dokumentiert. Es ist auch möglich, zu jeder Serie die Messdaten als Datei, oder als Ausdruck zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung:

Es wurde Methode beschrieben, wie Dispenserpumpen für Farbmischanlagen zuverlässig auf Fertigungsgenauigkeit und Dichtigkeit geprüft werden können. Das Verfahren bietet mehrere Vorteile: Da die Pumpen mit Gasen auf Dichtigkeit geprüft werden können diese trocken ausgeliefert werden, es befinden sich keine Flüssigkeitsreste im Pumpenkörper. Selbst kleinste Undichtigkeiten werden aufgespürt, da das Verfahren kritischer als die Realbedingungen ausgelegt ist. Die Druckparameter überschreiten in einem Kurzzeittest das etwa 30-fache des hydrostatischen Betriebsnenndrucks. Die Pumpen werden über die gesamte Länge des beweglichen Pumpenkolbens getestet. Die Pumpen werden auf Druckkonstanz oberhalb des max. Betriebsnenndrucks über einen definierten Zeitraum geprüft. Selbst kleinste Druckschwankungen werden detektiert. Alle Prüfparameter und Ergebnisse werden elektronisch erfasst und gespeichert. Je nach Anforderung können zu einzelnen Serien oder Pumpen Prüfberichte, Zertifikate oder Datenreports erstellt werden.

Mit der Anwendung der hier beschriebenen Verfahren können Pumpen mit einem Höchstmaß an Fertigungsgenauigkeit und Dichtigkeit ausgeliefert werden.

Auslaufsicher: Für jede Farbmischaschine die passenden O-Ringe

Es brauchte schon einige Jahre Erfahrung um für jeden denkbaren Zweck die richtigen Dichtungs- materialien zu finden. Jeder, der schonmal größere Stückzahlen an Pumpen überholt und gebaut hat kennt den Frust, dass trotz aller Sorgfalt Pumpen hin und wieder tropfen. Damit wollten wir uns nicht zufrieden geben, so sind wir zusammen mit unserem Zulieferer auf die Spurensuche gegangen, haben hunderte von Einzelteilen vermessen geprüft und ausgewertet. Irgendwo in dem auf diese Art frisch zubereiteten Datensalat sind wir dann fündig geworden. Die Fertigungstoleranzen sind die Übeltäter! Nicht jedes Bauteil eines LOT´s will zum Gegenstück eines anderen LOT´s passen. Dies erklärte auch, dass man selbst mit Hersteller- Originalteilen kaum besser fährt. Wer kennt nicht die Story von der Tarantel in der Yucca-Palme oder eben Pumpen die schon bei einer Fabrikneuen Anlage auslaufen? Tja, auch so manche Hersteller haben trotz ihrer Hochglanzfabriken teils die gleichen banalen Problemchen wie unser Einer. Das sollte für uns aber noch längst kein Argument sein das als gegeben hin zu nehmen. Also nahmen wir unseren Zulieferer in die Pflicht, zu jeder Baugruppe ein "one fits all sizes" zu finden.

Die ersten Versuche waren echt deprimierend: Viel zu große Dichtelemente, bewegliche Teile warn nun garnicht mehr so beweglich, selbst Helmut Schmidt hätte schneller einen Sprint zum nächsten Zigarettenautomaten hingelegt, als dass man beispielsweise einen Ventilhebel per Hand umgelegt hätte. Aber immerhin: Dicht gehalten haben die Dinger wie ein KGB Spion beim Verhör, der nach seiner Rückkehr sonst um sein Leben fürchten musste . Nur leider: Praxis untauglich. Nun ging es in die zweite Runde: Form anpassen, etwas verkleinern und schon nach "nur" gefühlten 500 O-Ring Proben unterschiedlichster Form, Größe und Materialeigenschaften hatten wir ihn: Den O-Ring, der alle Fertigungstolerenzen abdeckt und dennoch auf Dauer dicht hält - die Mutter aller O-Ringe so zu sagen. So, nur noch die richtigen Dimensionen und Materialien für die übrigen 24 bei uns in Gebrauch befindlichen O-Ring Größen finden, und schon sind wir gut sortiert. Zugegeben, nach unserer umfassenden Vorarbeit, und dem Wissen wonach man sich richten sollte, gingen die restlichen Materialauswahlen ziemlich locker von der Hand.

Da machte es sich auch bezahlt, dass wir einen ausgesprochenen O-Ring Spezialisten in unseren Reihen wähnen. Unser "Herr der Ringe" ersetzte uns mit vielen Detailinformationen regelrecht in erstaunen, so war es auch mir neu, dass ein und die Selbe O-Ring Dimension herstellerabhängig schon unterschiedliche Dichtungseigenschaften aufweisen kann (wozu gibt´s eigentlich DIN-Normen?). Dazu ist es auch längst nicht egal wie, und unter welchen Bedingungen ein O-Ring eingesetzt wird. Es sind und bleiben nunmal empfindliche Präzisionsbauteile. Wie das am Besten geht behalte ich jetzt aber mal für mich, ein bisschen Betriebsgeheimnis muss sein. Der Erfolg gibt uns Recht: Erst kürzlich haben wir im Rahmen einer Pastenumstellung mehrere Tausend aufgearbeitete Pumpen ausgeliefert, bislang kehrte aber noch nicht Eine davon tränenden Auges wieder Heim.

Alle O-Ring Größen für Ihre Farbmischmaschinen können Sie auch bei uns bestellen, und Dank UPS gehts dann direkt auf die Reise.

Seltener Gast

Es kommt nicht oft vor, dass eine HA-400 Variante mit 1oz. Pumpenausstattung gewartet oder repariert werden muss, da diese nur ganz selten eingesetzt wurden. Hauptsächlich wurden diese Anlagen zur genauen Dosierung von Kleinstmengen eingesetzt. Die Meisten dieser Anlagen befinden sich nach unserer Kenntnis in Benelux im Einsatz und haben dort ein ganz bestimmtes Einsatzprofil.

Die hier abgebildete Anlage wurde durch die OLDUS GmbH komplett überholt. Im Wesentlichen ist eine solche Anlage baugleich zu den HA-400 Standardanlagen. Zur Verringerung der Dosiergrenzen wurden die Standard-Pumpenzylinder in der Querschnittsfläche halbiert. Da der Hub beibehalten wurde ist somit auch das Dosiervolumen pro Step halbiert.

Konstruktiv wurde hierzu ein Reduzierstück, in das der Zylinder per Feingewinde eingeschraubt ist auf Passung der Standard-Ventilkörper Steckverbindung angefertigt. Am Kopfende des Zylinders ist in dieser Ausführung eine Caps-Tube aus Metall mit einer Fixierung mittels dreier Madenschrauben (ähnlich Harbil HA) aufgesetzt. Zwischen Hub- Aufnahmescheibe und Caps Tube ist ein Distanzring eingesetzt um den Abstand Analog zu den 2oz. Ausführungen herzustellen.

Die Wartung der Pumpen stellten uns vor unerwartete Probleme, hatten wir doch keine der ausführungsspezifischen Bauteile auf Lager. So mussten PTFE Dicht- und Distanzscheiben in der entsprechenden Dimension erst angefertigt werden. Bei den anderen Bauteilen Zylinder, Caps Tubes und Distanzring durfte im Rahmen unserer Wartung wirklich nichts schief gehen, die Originalteile Beschaffung hätte vermutlich Wochen beansprucht.

Schließlich ist alles gut gegangen, dennoch wars zum Ende hin eine Gedultsprobe mit der Sensoren Einstellerei, denn die Pumpen hakten irgendwie. Doch Schluss letztendlich wurde auch hier wieder die Lösung gefunden und auch diese Maschine überstand die Endkontrolle ohne Probleme und wurde funktionsbereit dem Kunden übergeben.