CN101229533A - 用于分配液体材料的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和设备，用于向衬底分配液体材料，该设备包括：外壳(10)，具有孔洞(12)和用于从材料源向孔洞(12)供应液体材料的进口(18)；与进口(18)连通的喷嘴(24)，喷嘴(24)具有用于分配液体材料的排放口(26)；可移动柱塞(28)，被安装用于在关闭和打开位置之间往复运动，其中在打开位置中，液体材料从排放口(26)被分配，并且在关闭位置中防止液体材料从排放口(26)被分配；以及致动装置，用于在关闭和打开位置之间移动柱塞(28)。根据本发明，柱塞(28)具有从外周边基本上延伸到柱塞的大致中心的至少一个狭槽(46)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于向衬底分配液体材料的设备，它包括：外壳，该外壳具有孔洞和用于从材料源向孔洞供应液体材料的进口；与进口连通的喷嘴，该喷嘴具有用于分配液体材料的排放口；可移动柱塞，被安装用于在关闭和打开位置之间往复运动，其中在打开位置中，液体材料从排放口被分配，并且在关闭位置中防止液体材料从排放口被分配；以及致动装置，用于在关闭和打开位置之间移动柱塞。
背景技术
这种类型的流体分配器被用于分配流体材料，例如粘结剂、密封剂、热熔粘结剂等。更加具体地，本发明涉及以电磁方式致动的分配设备，也称为电子枪。通常，电子枪包括磁极靴、磁柱塞或者衔铁、被联接用于随着衔铁运动的阀杆和作为用于移动柱塞的致动装置的一部分的电磁线圈。通过对电磁线圈选择性地通电和断电，可相对于极靴移动衔铁。柱塞或者衔铁朝向极靴的运动使得阀杆从阀座脱离并且打开分配模块。当电磁线圈被断电时，偏压装置，优选为复位弹簧，迫使衔铁离开极靴。阀杆被迫接触阀座以关闭该模块。从本申请人拥有的US 6,994,234或者EP 0908240中已知这种模块。
柱塞往复运动的频率被称为循环速率(cycle rate)。循环速率对分配在衬底上的材料的形状具有影响。为了提高循环速率，传统上采用至少一个磁通引导元件以通过提高磁通量而强化磁场。这些磁通引导元件可以是围绕柱塞、电磁线圈和/或极靴的管状结构并且可以由外壳形成。在操作期间，在磁通引导元件中能够产生涡电流，这可降低循环速率。周向电流延迟磁场耗散。为了减少这种涡电流，US 6,994,234提议由外壳形成的磁通引导元件中的间隙。
然而，需要进一步改进性能特征，特别是能够高频操作的流体分配设备的循环速率。因此，本发明的目的在于提供一种上述类型的改进的液体分配设备。
发明内容
利用一种具有权利要求1的特征的设备，本发明实现了这个目的。根据本发明的这个方面，该分配设备包括柱塞，该柱塞具有从外周边基本上延伸到柱塞的大致中心的至少一个狭槽。通过避免柱塞中的涡电流，柱塞中的狭槽或间隙进一步改进了例如循环速率的性能特征。狭槽从外周边基本上延伸到柱塞的内部。狭槽可以延伸到柱塞的大致的中心或者柱塞中的内部孔洞。狭槽或者间隙因此导致柱塞中的涡电流中断，从而在致动装置断电的情况下，柱塞更快地移动到关闭位置中。
在本发明的另一个方面中，利用一种具有权利要求2的特征的设备，本发明实现了这个目的。根据这个方面，该极靴包括从外周边基本上延伸到极靴的大致的中心的至少一个狭槽。从外周边表面基本朝向极靴的中心延伸的狭槽进一步改进了性能特征，例如设备的循环速率。这种改进的原因与上面参考带有狭槽的柱塞或者衔铁解释的基本相同。通过基本上避免在线圈断电期间将产生的涡电流，磁通引导元件中的磁场可被更快地降低。如果柱塞和极靴均包括用于减少涡电流的至少一个狭槽，则循环速率被优化。此外，如果外壳具有从外周边基本延伸到外壳的大致中心的至少一个狭槽，则该模块被改进。
如果狭槽分别在极靴和/或柱塞和/或外壳的整个长度上延伸，则用于减小涡电流的狭槽是特别有效的。
在又一个优选实施例中，柱塞、外壳和极靴的狭槽沿着轴向对准。
根据另一个优选实施例，柱塞具有限定第一直径的第一部分和第一端表面、减小的直径的第二部分的分级的直径(stepped diameter)，并且狭槽基本沿着第一和第二部分延伸。
优选地，柱塞具有直径进一步减小的第三部分，第一和第二部分包含同心孔洞和与该孔洞相交的至少一个倾斜流道。这样，进一步显著改进了该设备中的流体动力学，因为在柱塞运动期间，流体材料能够在孔洞和流道中流动。如果柱塞在柱塞第一部分的外表面上包括至少一个凹槽，则该特征被进一步改进。这种凹槽仅仅具有较小的深度使得它不能有效地用于减小涡电流并且仅仅在液体流动特征和改进的柱塞运动方面是有效的。
在另一个优选实施例中，该柱塞包括用于产生用于柱塞的选定运动的磁场的装置。偏压装置可以由弹簧形成，弹簧将柱塞偏压到关闭位置中并且将阀杆偏压成接触阀座。
在另一个优选实施例中，套筒部件被设于外壳中并且有效地用于引导可移动柱塞执行线性往复运动。优选地，该套筒部件被连接到第一歧管，该第一歧管连接到外壳的上端并且具有用于将液体材料供应到外壳中的进口。该套筒部件可包括沿着轴向方向延伸的狭槽。该狭槽进一步提高了循环速率。进一步的改进和优选实施例是从属权利要求的主题。
附图说明
参考附图更加详细地描述本发明和优选实施例：
图1示出该设备的分解视图；
图2示出柱塞、第一歧管和极靴的分解视图；
图3示出喷嘴；
图4是以横截面和透视视图示出的柱塞详细视图
图5以前视图和横截面视图示出外壳、第一和第二歧管。
具体实施方式
为了当前讨论的目的，结合分配液体材料而描述本发明的方法和设备。这种材料包括用于粘结应用中的热熔聚合材料。热熔材料在室温下通常为固体，但是当被加热时转变成液体状态。应该理解，本发明的方法和设备被认为同样适用于分配其它被加热的流体材料(例如腊)以及在室温或者环境温度下通常为液体并且因此无须加热并且有时称为冷胶的那些粘结剂。
下面的定义适用于包括权利要求的本说明书，其中“轴向的”和“轴向地”在这里用于指基本平行于分配器柱塞的往复运动的轴线的直线或者方向。“径向的”和“径向地”用于表示径向朝向或者离开柱塞运动轴线的方向。在下面对附图的描述中，认为材料流进入进口并且经由排放口离开。在可适用的情形下，部件的相对彼此的位置与流动方向有关。
在图1中，示出用于分配液体材料的设备的基本部件。外壳10形成该设备的中央部分。第一歧管17布置成在流动的上游方向邻近外壳10，并且包含可连接到用于供应液体材料的材料源(未示出)的进口18。沿着下游方向，第二歧管22跟随外壳10。下部歧管22包括用于容纳喷嘴24的装置，在该喷嘴24中形成有排放口26。柱塞28和极靴56可被插入第一歧管和第二歧管17、22中，同时也插入外壳10中。柱塞28设有弹簧62，以用于将柱塞28偏压到中断液体材料的流动的位置中。
极靴56包括狭槽72，外壳10包括狭槽68，柱塞28包括狭槽46。所有的狭槽沿着轴向相互对准。然而，不同的对准方式也是可能的，并且落入本发明的范围中。
参考图2，第一歧管17与柱塞28和极靴56一起以放大分解视图示出。第一歧管17包括引导柱塞28和极靴56的套筒部件20，柱塞28以及极靴56可被引入该套筒部件中。在套筒部件20中，柱塞28被安装用于往复运动。极靴56包括端表面90、凹部88和与狭槽72相交的孔洞58。经由凹部88、孔洞58与进口18流体连通。套筒部件20在其外表面上还包括贯穿其整个壁的狭槽74。狭槽74仅仅部分地在套筒部件20的长度上沿着轴向方向延伸。然而，狭槽74的其它延伸方式也是可能的。狭槽74与柱塞20的狭槽46、外壳10的狭槽68以及极靴56的狭槽72轴向地对准。
在图3中给出喷嘴24的放大视图。喷嘴24包含用于被第二歧管22容纳的装置，例如螺纹。此外，喷嘴包括流动腔室44，在该流动腔室44中可以插入柱塞28的凸起52。沿着下游方向，流道进入阀座86中。它基本上由喷嘴中的锥形渐缩部分构成。此外，喷嘴24形成排放口26，液体材料通过该排放口离开该设备并且可被施加到衬底。
参考图4，图4给出柱塞28的详细视图。柱塞28被再分成三个部分32、34和36并且具有端表面33，该端表面33包含曲柄70。该三个部分32、34和36具有不同的直径。在所示实施例中，第一部分32具有最大直径，第二部分34具有相对于第一部分减小的直径，并且第三部分36具有进一步减小的直径。第一部分的直径很接近套筒部件20的内直径。这有助于当柱塞前后滑动时保持柱塞28被适当地对准。虽然密配合为柱塞28提供良好的引导作用，但它并不提供良好的材料流动路径。因此，为了有助于流体材料流过第一部分32，凹槽50沿着外周边轴向地延伸。以此方式使得流体流经柱塞有助于防止在穿过分配器的液体材料的流动中产生死点，以及有助于减小前后移动柱塞28所需的作用力。在存在死点的情况下，液体材料可能开始氧化以产生不希望有的颗粒或者通常称为焦炭的团块。优选地，凹槽50具有半圆形横截面。具有半圆形横截面可提供更好的磁效率和直侧边的狭槽上的改善的流体流动。可以理解，凹槽50在本发明的范围内可以具有不同布置和横截面。
同心孔洞38贯穿第一和第二部分32、34。此外，柱塞28包括与孔洞38相交的至少一个倾斜流道40。狭槽46在孔洞38的整个长度上延伸，在柱塞28的第一和第二部分32、34上伸展。凸起52包含沿着轴向方向布置的至少一个通孔80。用于容纳例如弹簧62的偏压装置的凸起52布置在柱塞28的第三部分36上。弹簧62提供偏压作用力以用于迫使球体84接合底座86以防止材料从排放出口26流动。
图5示出该设备处于其已安装的结构中。可由电源78供电的电线圈54被布置在外壳10中。
为了进行安装，极靴56被引入第一歧管17(见图2)的套筒部件20中并且利用适当装置(未示出)被牢固地连接。随后，第一歧管17被引入外壳10中，外壳带有线圈54。弹簧62被放置在柱塞28上使得它抵靠凸起52。柱塞被推入套筒部件20中直至弹簧62抵靠外壳10。喷嘴被联结到下部歧管22。第一歧管17、外壳10和第二歧管22现在例如通过螺钉(未示出)相互连接。
液体材料的流动路径如下：液体材料经由进口18进入该设备中并且进一步继续进入极靴56(图2)的凹部88中。凹部88与孔洞58和极靴56的狭槽72流体连通。因此，液体材料被进一步引导通过极靴56直至它达到下端表面90。
在柱塞28的关闭位置中，形成小的中间空间，液体可在此处部分地聚集。它进一步穿过凹槽50和/或孔洞38和流道40，并且经由凸起52的孔80进入流动腔室44中。该流动继续进行直至设备中的所有可用空间被液体材料占据。
在柱塞28的打开位置中，端表面33抵靠极靴56的端表面90从而至少减小经由凹槽50的流量。液体材料的主要部分现在经由孔洞38和通道40流动并且如上所述进一步进入流道44中。因为柱塞28现在处于打开位置，流动进一步继续通过排放口26并在此处离开分配设备。
分配设备的操作
当线圈54被通电时，所产生的磁场将诱发使得柱塞28被吸引到极靴56的电磁场。该作用力将足以克服弹簧62的作用力由此将柱塞28的端表面33拉向极靴56的下端表面90。然后这使得球体84与阀座86间隔开，因此使得流体从流体腔室44流动到排放口26。这允许液体材料从排放口26被分配。当线圈被断电时，电磁场消失并且柱塞28将被弹簧62返回到关闭位置。
因为很多应用期望以短的间隔分配液体材料，故柱塞28的往复运动必须尽可能快地进行。这要求电磁场尽可能快地产生也尽可能快地消失。已经发现磁场的消失是实现短间隔分配循环的限制步骤。柱塞28、外壳10、极靴56和套筒部件20的对准的狭槽46、68、72和74分别用于磁场的加速消失，因此实现更短的分配循环。
当分配时，柱塞28的第一部分32的端表面33将邻近和/或接触极靴56的端表面90。被俘获于柱塞28的端表面33和极靴56的端表面90之间的液体材料将有助于增加开始将柱塞28移动到关闭位置所需的作用力和/或将使得关闭响应时间增加。这种现象类似于增加将两片在其之间具有液滴的玻璃分离所需的作用力。
在柱塞28的端表面33上的曲柄70用于减少端表面33和极靴56的端表面90之间的接触面积使得将柱塞28移动到关闭位置所需的作用力减小。同时，在磁场消失时柱塞的关闭响应时间将减少。
当柱塞从关闭位置移动到打开位置时，在柱塞28的端表面33和极靴56之间存在必须被移开的流体。非常类似于活塞地起作用的端表面33将移动液体材料使之通过凹槽50以及通过孔洞38和流道40并且进入流体腔室44。这种布置进一步有助于减少将柱塞28移动到打开位置所必需的响应时间。
Claims (25)
1.一种用于向衬底分配液体材料的设备，包括：
外壳(10)，所述外壳具有孔洞(12)和用于从材料源向所述孔洞(12)供应液体材料的进口(18)；
与所述进口(18)连通的喷嘴(24)，所述喷嘴(24)具有用于分配所述液体材料的排放口(26)；
可移动柱塞(28)，该可移动柱塞(28)被安装用于在关闭位置和打开位置之间往复运动，其中，在所述打开位置中，从所述排放口(26)分配液体材料，并且在所述关闭位置中，防止从所述排放口(26)分配液体材料；以及
致动装置，用于在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述柱塞(28)，
其特征在于，所述柱塞(28)具有从外周边基本上延伸到所述柱塞的大致中心的至少一个狭槽(46)。
2.根据权利要求1或者权利要求1前序部分所述的设备，其特征在于，用于移动所述柱塞(28)的所述致动装置包括极靴(56)，所述极靴(56)具有从外周边基本上延伸到所述极靴(56)的大致中心的至少一个狭槽(72)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述外壳(10)具有从外周边基本上延伸到所述外壳(10)的大致中心的至少一个狭槽(68)。
4.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述狭槽(72)在所述极靴(56)的整个长度上延伸。
5.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述狭槽(68)在所述外壳(10)的整个长度上延伸。
6.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞(28)具有分级的直径，所述分级的直径限定第一直径的第一部分(32)和第一端表面(33)、减小的直径的第二部分(34)，并且所述狭槽(46)基本沿着所述第一部分和第二部分(32，34)延伸。
7.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞(28)、所述外壳(10)和所述极靴(56)的狭槽(46，68，72)轴向对准。
8.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞具有直径进一步减小的第三部分(36)，所述第一部分和第二部分包含同心孔洞(38)以及与孔洞(38)相交的至少一个倾斜流道(40)。
9.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞(28)在所述柱塞(28)的所述第一部分(32)的外表面上包括至少一个凹槽(50)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述凹槽(50)具有半圆形横截面。
11.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞(28)还包括布置在所述柱塞(28)的所述第三部分(36)上的凸起(52)，所述凸起(52)与偏压装置相配合用于将所述柱塞(28)偏压到所述关闭位置中。
12.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，用于移动所述柱塞(28)的所述致动装置包括用来产生用于所述柱塞(28)的选定运动的磁场的装置。
13.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，用于产生磁场的所述装置包括至少一个电线圈(54)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述电线圈(54)位于所述外壳(10)内。
15.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于第一歧管(17)，所述第一歧管布置在上游并且邻近所述外壳(10)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述第一歧管(17)包括进口(18)和套筒部件(20)，所述套筒部件贯穿所述外壳(10)的孔洞(12)延伸并且与所述进口(18)连通。
17.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述极靴(56)可被引入所述第一歧管(17)的所述套筒部件(20)中。
18.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述极靴(56)包括在所述进口(18)之间流体连通的孔洞(58)。
19.根据权利要求17所述的设备，其特征在于位于所述套筒部件(20)的外周边上的狭槽(74)，该狭槽(74)完全贯穿所述套筒部件(20)的壁延伸。
20.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述狭槽(74)沿着所述套筒部件(20)的轴向方向延伸，并且与所述柱塞(28)、所述外壳(10)和所述极靴(56)的狭槽(46，68，72)对准。
21.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，至少所述柱塞(28)的所述第一部分(32)至少部分地布置在所述套筒部件(20)的内部。
22.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于第二歧管(22)，所述第二歧管布置在下游并且邻近所述外壳(10)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述第二歧管(22)具有用于容纳所述喷嘴(24)的装置以及与所述套筒部件(20)和所述排放口(26)连通的孔洞(76)。
24.根据前面权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述柱塞(28)的上端表面(33)具有曲柄(70)。
25.一种用于向衬底分配例如热熔粘结剂的液体材料的方法，包括以下步骤：
将液体材料流引到外壳(10)的进口(18)，
进一步通过所述外壳(10)内的孔洞将所述流引到流体腔室(44)，该流体腔室(44)位于具有排放口(26)的喷嘴(24)内，
通过偏压装置将位于所述外壳内的柱塞(28)保持在关闭位置中，以防止液体材料的流动，
产生磁场，
使所述磁场穿过所述极靴(56)和所述柱塞(28)，
启动所述致动装置以实现所述柱塞(28)从关闭位置到打开位置的运动，由此使液体材料能流过所述排放口(26)，
其特征在于，使用根据权利要求1到24所述的设备。
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