CN101676195A - 液体材料分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体材料分配器。用于分配液体材料的方法和设备提供了分配精确的并且可重复量或者容积的大的粘度范围内的材料的选项。在一个实施例中，提供了一种能够被同时地填充和排空的计量腔室，从而消除了在分配操作之间的时间延迟。材料可以处于压力下并且该压力被用于填充和排空计量腔室。在另一实施例中，控制装置设有计量腔室，其中该控制装置操作以在通向计量腔室的两个通道之间切换加压流体。在较具体的实施例中，该控制装置可以是例如阀，并且更加具体地在一个实施例中是被以气动方式致动的短管阀。

Description

液体材料分配器

技术领域

本公开大体上涉及用于分配液体材料的设备和方法。更加具体地，本公开涉及能够分配例如在大的粘度范围内的液体的设备和方法。

背景技术

很多不同类型的分配设备被用于分配液体。通过使用材料填充腔室、然后例如作为涂抹材料而将那种材料分配或者喷射到一表面上，通常使已知系统例如喷枪操作。在材料被分配之后，存在一段最小的时间延迟，以在下一次分配操作之前再次填充腔室。特别地对于较高粘度的材料，该延迟能够是有意义的。已知系统还在利用每一次分配操作分配的材料的体积方面具有显著的变化。

发明内容

提供了用于分配液体材料的方法和设备。该方法和设备提供了分配精确的并且可重复的大的粘度范围内的材料量或者容积的选项，即使粘度可能例如由于在设施操作期间的温度变化等等而改变。在一个实施例中，提供了可以被同时地填充和排空从而消除在分配操作之间的时间延迟的计量容积。在特定的示例性实施例中，正被分配的材料处于压力之下并且该压力被用作用于填充和排空计量腔室的起动力。在另一实施例中，定向控制装置设有计量腔室，其中该定向控制装置操作，从而例如以交替或者顺序方式在通向计量腔室的两个通道之间切换加压流体。在更特定的实施例中，该定向控制装置可以是例如阀，并且较具体地在一个实施例中是短管或者滑阀。在又一个实施例中，短管或者滑阀部分地响应于来自正被短管阀控制的流体的流体压力来操作。

通过阅读以下考虑附图的示例性实施例的详细说明，在此公开的发明的这些和其它方面以及优点对本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的创造性方面的分配设备的一实施例的简化示意图；

图2是在如图1中所示的分配设备的一示例性实施例的透视图；

图3是图2的分配设备沿着图2的线3-3的纵向截面的正视图，示出分配部件在第一位置；

图4是图2的分配设备沿着图2的线3-3的纵向截面的正视图，示出分配部件在第二位置；

图5A和5B是图2的分配设备沿着图2的线5-5的纵向截面的正视图，用于示出歧管通道；

图6A是图1、3和4的定向控制装置的简化示意图，也示出使用伺服控制的替代性实施例；

图6B是沿着图6A的线6B-6B截取的阀杆部分的中央部分的截面视图；

图6C是短管阀阀杆的实施例的透视图；并且

图6D是关于两组分分配设备的另一个实施例。

具体实施方式

1.引言

本公开涉及用于分配液体材料的设备和方法。如在这里所使用的术语“分配”指的是涂敷、沉积或者喷射液体材料的概念。例如，液体材料可以被分配到表面上或者用以与其它材料和液体混合，并且可以包括以离散的量分配液体材料(在一些应用中被称作涂抹材料)或者在较连续或者接近连续的分配操作中分配液体材料。虽然各种实施例在这里示意单一的分配设备，但将理解，两个或者更多的分配器可以被集成或者组合到一起以按照图案、顺序分配液体材料或者用于混合多种组分。术语“计量”及其变化在这里指的是以下想法，即，可以分配已知的、可选择的或者可调节的体积或者数量的材料，而与材料所被分配的速率无关并且不受粘度变化约束。

虽然在这里特别地参照其设备和方法的各种特定形式和功能而描述并且示意出本发明，但应该理解，这样的示意和解释本质上旨在是示例性的而不应该在限制性的意义上解释。例如，本发明可以在涉及将液体材料涂敷到表面的任何材料分配系统中运用，无论该分配设备是静止的还是移动的，以及无论该表面是静止的还是移动的。本发明不限于任何具体类型的液体或者液化混合物而是可以包括悬浮液、浆液等等。表面不需要是特定类型的表面或材料，而是可以是内或外表面，并且可以包括大体平坦的、曲线的以及其它的表面几何形状、端表面等等。本发明将找到将液体材料涂敷到表面之外的其它应用。例如，分配设备可以被用于混合两种或者更多种液体组分。

虽然可能在这里描述并且示意了本发明的各种的创造性方面、概念和特征，如结合示例性实施例所体现的那样，但是这些各种方面、概念和特征可以或者单个地或者以各种组合及子组合在许多替代性实施例中使用。除非在这里被特意地排除，否则所有这样的组合和子组合均旨在属于本发明的范围内。再进一步，虽然在这里可能描述了关于本发明的各种方面、概念和特征的各种替代性实施例，例如替代性材料、结构、配置、方法、电路、装置和构件、软件、硬件、控制逻辑、关于形式、装配和功能的替代等等，但这样的说明并非旨在是无论目前已知的或者在以后发展的可利用的替代性实施例的完全的或者详尽性的列表。在本发明的范围内，本领域技术人员可以容易地在另外的实施例和使用中采用一个或者更多个创造性方面、概念或者特征，即便这样的实施例未在这里被特意地公开。另外，即使本发明的某些特征、概念或者方面可能在这里被描述成是一种优选的布置或者方法，但是这种说明并非旨在暗示这种特征所需要或者必需的，除非被特意地如此陈述。再进一步，可能包括示例性或者代表性数值和范围从而有助于理解本公开；然而，这样的数值和范围不应在限制性的意义上解释，并且仅如果被特意地如此陈述时才旨在是关键的数值或者范围。而且，虽然不同的方面、特征和概念可能在这里被特意地确认为发明的创造性的或者形成部分，这种确认并非旨在是唯一，而是可能在这里充分地描述了创造性的方面、概念和特征，但是它们未被特意地确认成这样或者特定发明的部分，而是发明由所附的权利要求阐述。对示例性方法或者过程的说明不限于包括如在所有的情形中要求的所有的步骤，也非所提出的步骤应该被理解成是所需要的或者必需的，除非被特意地如此陈述。

2.详细说明

参照图1，示意出根据本公开的分配设备10的一示例性实施例。分配设备10用于将从源头12提供的液体材料分配到出口14。被分配的材料可以被涂敷到表面或者与其它材料或者液体混合，例如，或者被用于其它目的或者由其它过程和设备使用。分配设备10尤其对于高粘度液体，甚至高达八百万厘泊或者更高粘度的液体是有用的，但是将找到对于具有较低粘度的液体，甚至低至一厘泊或者水的应用。在这里所公开的设备和方法还提供了对于利用每一次分配操作分配的液体材料的体积或者量的可重复控制。

设备10可以包括计量装置或者数量分配装置16以及控制装置18。计量装置16包括计量或者分配腔室20，该计量或者分配腔室20限定了被围在该腔室20的计量容积22(腔室容积也被标注并且在这里被称作“C”)。控制装置18主要功能在于引导被分配的加压液体材料到该分配或者计量装置16，并且以交替的方式例如相对于与计量装置16流体连通的两个通道控制来自计量装置16的流动。因此，控制装置18在这里还被称作定向控制装置18。腔室20可以是例如大致圆筒形的，但是根据需要可以使用其它几何形状。分配部件24被置于腔室20中，并且适于沿着轴线X前后移动。在一个实施例中，分配部件24可以被以活塞的形式实现。计量容积22建立关于每一次分配操作所被分配的、计量的材料量。该计量的体积在实践中是腔室20的容积减去分配部件24的体积。“定向的”指的是控制装置18操作以引导加压液体材料流动进入及离开腔室20。为了在这里讨论的目的，“分配操作”是这样一种操作，其中液体材料作为分配部件24的单一冲程的结果而被分配。然而，这种参考仅仅是为了方便起见，因为分配操作完全地可以包括分配部件24的两个或者更多的连续的冲程。

腔室20包括第一或者上通道26和第二或者下通道28。每一个通道26、28以交替方式起为流动进入及离开腔室20的材料用作进口和出口的作用。然而，该两个通道相对于彼此以180°的异相操作。这意味着，当材料通过通道26、28中的一个通道流动进入腔室20中时，在相同时段期间，该材料还通过另一通道从腔室20流出。只要分配部件24正在移动，材料便同时流动进入腔室20中以及被从腔室20推出或者被分配。以此方式，腔室20同时被填充和排空，所以一旦分配操作得以完成，腔室20便被填充并且准备用于下一次分配操作。

当分配部件24例如朝向第一停止位置30向上移动(如在图1中看到地)时，在分配部件24和第一停止位置30之间的容积A中的任何材料将被从上通道26推出。当分配部件24例如朝向第二停止位置32向下移动(如在图1中看到地)时，在分配部件24和第二停止位置32之间的容积B中的任何材料将被从下通道28推出。在本公开全文中对于“上”和“下”及其变型的参考仅仅是用于在看附图时的参照系，而非旨在暗示分配设备10在使用中要求任何特定的定向。

可选的调节部件34可以被用于允许操作者改变、选择或者以其它方式调节在分配操作期间所被分配的材料的量或者体积。例如，调节部件34可以被以销钉的形式实现，该销钉具有能够相对于分配部件24在腔室20内的不同位置处定位的止挡端36。分配部件24将接合调节部件34，因此限制分配部件24的行进量或者冲程。为了分配最大体积的材料，调节部件34可以从腔室20缩回成止挡端36与第二停止位置32齐平或者从第二停止位置32稍微地凹进。

因此，可选的调节部件34允许分配非常精确的并且可选择的量的材料。调节部件34可以被以基本上允许对于止挡端36的位置进行无限调节的螺钉或者螺栓的形式实现，从而允许操作者将分配容积从零cc调节为腔室20能够分配的液体材料的最大容积。在示例性实施例中，腔室20容纳8cc的材料，但是根据需要可以使用其它尺寸的腔室。

优选地但并不是必要地，使用一种利用所被分配的液体材料施加到分配部件的力的方法移动分配部件24，该液体材料可以在压力下从源头12供应到腔室20。定向控制装置18被用于交替地提供在加压材料和腔室20的通道26、28中的每一个之间的流体连通。定向控制装置18因此包括接收被分配的加压材料的进口38。

定向控制装置18响应于控制信号40操作，该控制信号40确定用于在计量腔室20的两个通道26、28之间切换加压材料的定时。其在图1中利用切换功能42概略地示意出。切换功能42在不同的端口或者通道之间以操作方式引导被分配的材料流动。在该示例性实施例中，这些端口包括经由通道E从源头12接收加压材料的公共进口端口A和利用通道F流体连通到例如分配喷嘴(未示出)的出口14配置的公共出口端口D。切换功能42进一步包括第一和第二定向或者分发端口或通道B和C。

在该实施例中控制信号40具有引起切换功能具有相应的第一和第二状态的第一和第二状态。在如在图1中代表的第一状态中，公共进口端口A与被连接到通向腔室20的下通道28的第二定向端口C连通，因此用作通向腔室20的进口。同时，公共出口端口D与被连接到通向腔室20的上通道26的第一定向端口B连通，因此用作离开腔室20的出口。

当控制信号40在它的第二状态(未示出)中时，切换功能42操作以将A与C断开并且将A连接到B。同时，D与B断开并且被连接到C。然后在控制信号和切换功能42的该第二状态中，加压材料经由上通道26流动进入腔室20中并且经由下通道28从腔室20流出。在图1中由箭头G和H概略地表示出按照交替方式的该切换特征。

当控制信号40在第一状态(如在图1中所示意地)中时，加压材料从A流动到C并且通过下通道28流动进入计量腔室20中。同时，通过控制装置18，相对的上通道26基本上从B到D通到出口14，控制装置18还是用于出口14的定向控制装置，从而在加压材料的起动力下，分配部件24被朝向第一停止位置30推动。(当在图1中看时向上)这引起在上容积A中的任何材料通过起到出口作用的上通道26而被排出。利用这种方法和结构，当容积A中的材料被排出时，因为加压流体是作用于分配部件24上的驱动力，所以当分配部件24移动时，材料还在同时填充容积B。

当控制信号40在第二状态中时，在加压流体和现在用作通向腔室20的进口的上通道26之间建立流体连通。同时，通过也是用于出口14的定向控制装置的控制装置18，对置的通道28基本上通到出口14，从而在加压材料的起动力下，分配部件24被朝向第二停止位置32(当在图1中看时向下)推动，这引起下容积B中的任何材料通过现在起到出口作用的下通道28而被排出。当容积B中的材料被排出时，因为加压流体是作用于分配部件24上的驱动力，所以当分配部件24移动时，材料也同时填充容积A。以此方式和方法，在当前分配操作完成时，分配设备10并且特别地分配或者计量腔室20总是被充填并且准备用于下一次分配操作。

应该指出，例如在这里描述的定向控制装置18的使用仅仅是用于填充和排空计量容积22的很多不同方法和结构中的一个实例。为了方便起见，应注意，端口A在功能上对应于图5A中的端口164，端口B在功能上对应于图3和4中的第一分发空腔114和第一通道98，端口C在功能上对应于图3和4中的第二分发空腔116和第二通道100，端口D在功能上对应于图3和4的出口端口110和出口空腔112，并且切换功能42在功能上对应于图3和4的短管阀布置，这里在下面将对其全部予以更加详细地描述。

控制信号40可以采用任何形式，这将依赖于定向控制装置18的设计和操作。在这里的示例性实施例中，定向控制装置18可以被以短管阀的形式实现，诸如，例如以气动方式致动的短管阀。在这样实施例中，控制信号40可以是如下面将在这里描述的加压气动信号。但是，定向控制装置18不必须是短管阀，而且不必须是以气动方式致动的阀。可替代地包括，但是不限于，以液压方式或者以机电方式致动的阀或者其它控制装置例如螺线管驱动的阀。任何装置或者多个装置可以被用于诸如，例如以交替方式，在计量腔室20的两个通道26、28之间切换加压材料。定向控制装置18还可以提供通向出口14的公共出口流动路径(如在这里的示例性实施例中)，但是并不必须这样，而是通向出口14的出口流动路径可以利用除了定向控制装置18之外的不同的装置或者结构实现。在这种替代性设计中，多个装置可以被用于这种定向流动控制，并且在起到单一装置作用的意义上，它们将具有集成的和同步化的功能，从而利用在腔室20和源头12以及出口14之间的适当的连接切换到腔室20的出/入流动。

控制信号40可以由任何适当的控制电路(未示出)例如被用于控制分配系统、生产设施等等的总的操作的控制电路或者系统产生。例如，在混合系统的情形中，可以从不仅控制用于分配操作的定时而且还控制各种容器的定位、当需要这样时分配设备10的移动等等的控制电路或者系统产生控制信号。优选地，但并不是必须地，控制信号40可以响应于一信号来切换状态，该信号至少部分地是每次分配部件24达到第一或者第二停止位置30、32的函数。在这里的示例性实施例中，可以设置用于检测这些事件的传感器。例如，第一和第二接近传感器(在图1中未示出)可以位于第一和第二停止位置30、32处以检测分配部件24何时到达这些位置，因此发出标志分配操作结束的信号。传感器信号然后能够被用于指示设备10准备执行下一次分配操作，从而使得控制信号40切换状态。

因为在分配操作期间，计量腔室20在被排空的同时被填充，所以如果期望这样，则设备10可以被操作，从而除了用于分配部件24转换方向的最为短暂的延迟之外(产生通常所谓的“闪烁”)在操作之间无显著延迟地执行连续分配操作。因此，如果期望这样，则可以使用设备10来提供基本上连续的分配功能，然而，例如，如果分配设备10需要被重新定位或者如果工件需要被重新定位，则设备10能够容易地适应在分配操作之间的等待时期。通过使用带有公共出口的一前一后延伸的两个分配设备，可以实现连续分配功能，而在分配部件24的瞬间方向转换期间不存在任何闪烁。基本上作为正位移泵使用计量腔室为在每一次分配操作期间分配的材料的容积或者量提供了精确控制和可重复性，而与粘度、温度等等的变化无关。设备10很好地适合于低和高粘度液体材料。

作为另一个实例，假设计量容积20具有8cc的容量，但是分配操作要求13cc的材料。设备10能够容易地利用以下方法适应该要求。调节部件34可以设定成使得腔室的被调节的容量是例如6.5cc，并且然后对设备10两次启动以分配总共13cc。

其余的图示意出对于分配设备10的示例性实施例的较详细的示意。参照图2，总的设备10可以包括分配部分50和可选的歧管部分52。分配设备10优选地但不是必须地具有模块化结构，从而例如可以根据需要更换或者维护各部分。分配部分50可以包括用于分配腔室20的第一部分54和用于定向控制装置18的第二部分56。可以设置具有适当的端接头58a的电缆58，用于在外部接通一个或者更多个传感器，诸如，例如，指示分配部件24的位置的接近传感器。如下面将在这里进一步解释地，作为控制信号40操作的一部分，对置的端盖60、62为加压空气连接提供进入端口。歧管部分52为定向控制装置18提供用于加压材料的流动通道。歧管部分52还可以提供可以接受分配喷嘴(未示出)或者经由软管、连接器等等而与分配喷嘴流体连通的分配出口64。在图2中，可以看到可选调节部件34的一部分，因为在这些示意中，调节部件34在完全缩回位置中。标度或者其它系列可见的分界或者指示器66被设置于观察狭槽或者窗口68处，操作者能够通过狭槽或者窗口68确定调节部件34的设置或者位置，由此调节设备10的分配容积。可替代地，可以使用更加复杂的反馈来读出并且调节分配容积，包括电子反馈、仪表等等。

参照图3和4，分配设备10包括分配器外壳70，分配器外壳70包围定向控制装置18，例如以气动方式致动的短管阀72。计量腔室20也被置于分配器外壳70中，计量腔室20可以被以开口筒体74的形式实现。计量腔室20具有被置于其中的分配部件，在该实施例中，以环形活塞76的形式。该环形活塞76在分配腔室筒体74内以可滑动方式移动。活塞76的向上运动(如在图4中看到并且示出地)受到止挡塞或者盖78的下表面78a(图3)的限制。活塞76的向下运动(见图3)受到容量调节部件34的端面80位置的限制，在该实施例中，容量调节部件34以止挡塞82的形式实现，该止挡塞82能够利用配合装置例如可以被拧入外壳70中的起重螺丝84的旋转沿着轴向移动。在图3和4中，示意出止挡塞82处于其缩回位置从而筒体74的全部可用容积22(减去活塞76的体积)是在分配操作期间分配的材料的分配容积或量。当起重螺丝84转动时，其与止挡塞82的抵靠接合沿着轴向行进到筒体74的内部空间中，从而端面80可以被适当地定位以限制活塞76的冲程，由此设定所期望的分配容积，因为活塞76的冲程限定了在分配操作期间实际上分配多少材料。

活塞76可以利用任何适当的密封装置或多个装置而被密封到筒体74的内壁86上。在该实施例中，使用传统的方形密封环88。利用所被使用的单一密封元件88，并且利用来自被施加到活塞76的液体材料的充分流体压力，活塞76将在加压材料的作用力下移动而几乎不存在任何压力损失或者作用力的降低，仅仅存在少量的来自单一密封88的阻力。

活塞76带有杆90，杆90通过端盖78延伸至传感部分92中。杆90可以利用密封91(图4)，例如唇式密封而被密封到端盖78上。传感部分92内安放了检测杆90的位置的传感器，该位置直接地对应于活塞76在腔室74内的轴向位置。在该实施例中，可以设置两个接近传感器组件94a和94b(也见图2)，在图中部分地示出它们。该两个传感器组件94被用于检测杆90的端部。当活塞76靠着止挡件78在完全上方位置中(图4)时，杆90被两个传感器组件94a、94b检测到。当活塞76靠着止挡件80在完全下方位置中(图3)时，杆90不被任一传感器组件94a或94b检测到。当活塞76在止挡范围之间时，传感器组件中的一个将检测到杆90并且一个将不会检测到。传感器组件94产生适当的电信号，该电信号可以被用于通过发出标志着活塞76在停止位置中的一个位置处的信号以指示分配操作完成的时间，来控制短管阀或者滑阀72的操作。对于其中使用可选调节部件34的替代性实施例，传感器组件94中的每一个均可以被安装有可调节支架装置96(图2)，可调节支架配置96可以被用于调节传感器94的位置，因为在调节部件34已被设定之后，活塞76将并不是必须总是具有相同的冲程。

分配腔室74在一端处与第一流体通道98(在功能上对应于图1的第一通道26)连通并且分配腔室的相对端与第二流体通道100(在功能上对应于图1的第二通道28)连通。加压材料基于以短管阀72的形式的定向控制装置18的位置而被选择性地供给到这些通道98、100中的每一个。当加压材料经过上或第一通道98时，其流动进入分配腔室74中并且朝向下止挡件80向下推动活塞76。在该时间期间，为了所有的实际目的，第二或者下通道100通向出口14，从而已经之前填充了分配腔室74的内部容积22(这里还被称作“内部容积C”)的材料通过第二或下通道100而被排出并且通过通向出口14的各种其它通道(将在下面描述)离开。当加压材料经过下或第二通道100时，其流动进入分配腔室74内并且朝向上止挡件78a向上推动活塞76。在该时间期间，为了所有的实际目的第一或者上通道98通向出口14，从而已经之前填充了分配腔室74的内部容积C的材料通过第一或上通道98排出并且通过通向出口14的各种其它通道(将在下面描述)离开。在这两种分配操作中，因为加压材料被用于移动活塞76，所以腔室20在分配操作期间再次填充并且准备好一旦当前的一个操作完成(利用活塞76到达止挡件78a、80中的一个止挡件或者利用某种其它机构来指示操作完成)便用于下一次分配操作。

分配器外壳70进一步包括定向控制装置18，在该实施例中定向控制装置18可以被以短管阀72的形式实现。外壳70还包括用于材料流动进入计量装置16中和流动离开计量装置16的、相关联的端口和通道。第一阀进口端口102(图4)经由歧管部分52中的通道而与加压材料源连通(关于图5A和5B示出并且描述了歧管通道)，并且开向第一进口空腔104。第二阀进口端口106(图3)经由歧管部分52中的通道而与加压材料源连通，并且开向第二进口空腔108。阀出口端口110经由歧管部分52中的通道而与出口14连通，并且开向出口空腔112(图4)。计量腔室74的第一流体通道98开向第一分发空腔114(图3)，并且计量腔室74的第二流体通道100开向第二分发空腔116(图3)。各种空腔104、108、112、114和116可以是大致环形的。

短管阀72进一步包括阀部件或者短管118，在该示例性实施例中其包括具有上阀杆部分120a和下阀杆部分120b(如在图4中看到地)的两件式阀杆120。该两件式布置对于简化在组件中支承阀杆部分是优选的，但是基于阀的长度，根据需要，也能使用单件式阀杆和另外的部件。每一个阀杆部分均被构造成略微像花键轴，其具有大体圆筒形的端部122、124、126和128以及花键状的轴部分或者臂130、132。圆筒形端部124和126以端对端邻接方式相互接触，并且在短管阀72运动期间保持接触。最上圆筒形端部122接触第一阀推杆134并且最下圆筒形端部128接触第二阀推杆136。推杆134和136分别地联接到气动驱动活塞138、140。气动驱动活塞138和140分别地置于活塞外壳142、144中。上驱动活塞138被置于第一活塞腔室146中并且下驱动活塞被置于第二活塞腔室148中。因此，在一个实施例中，阀部件118是多件式短管，在该实例中，其是包括两个阀杆部分120a和120b以及两个推杆134和136的四件式短管。可替代的，其可以包括用于阀部件的更多部件(例如更多的阀杆部分)、单件式阀部件、三件式阀部件(例如单个阀杆120和两个推杆)等等。

活塞腔室146、148中的每一个均包括到加压空气源150、152的连接。在该实例中，控制信号40(图1)是气动信号，其使上连接150和下连接152之间交替。气动控制信号可以由适当的控制电路(未示出)提供，诸如，例如，在适当的时刻向两个端口150、152输送加压空气的一个或者更多个控制阀。每一个阀腔室146、148均还可以被通气或者抽空以允许通过相同的端口150、152易于阀致动。弹簧139或者其它适当的偏压部件被设置于上驱动活塞138的加压侧上，并且另一弹簧141或者其它适当的偏压部件被设置于下驱动活塞140的加压侧上。如下面将在这里更加充分解释地，这些弹簧有助于与所被施加的空气压力相结合地上下移动短管阀。

短管阀72进一步包括略微支承阀的阀杆120的轴衬154、156、158和160，并且与短管阀的阀杆120的圆筒形端部122、124、126和128的相应的部分一起提供不透流体的密封。在阀杆120和轴衬之间保持紧密公差以实现这些不透流体的密封。

通过比较图3和4，可以注意到气动驱动活塞138、140相配合以根据哪一个驱动活塞受压而上、下地移动阀部件118。因此在图3中，空气压力已经施加到下或第二活塞腔室148，该下或第二活塞腔室148已经向上推动下驱动活塞140，因此将阀部件118定位在它的最上位置。在图4中，空气压力已经施加到上或第一活塞腔室146，该上或第一活塞腔室146已经向下推动上驱动活塞138，因此将阀部件118定位在它的最下位置。当空气压力施加到驱动活塞之一时，另一驱动活塞腔室不被加压，从而活塞移动彼此以及阀部件118。弹簧139、141向活塞138、140提供偏压作用力以减小移动阀部件118所需要的活塞尺寸。如下面将在这里进一步解释地，由于阀部件118的多件式结构，所以可利用弹簧偏压。

参照图3，施加到下活塞腔室148的空气压力已经向上推动相关联的活塞140(以及上活塞138)。这导致使阀的阀杆120定位为如所示意的那样。最下圆筒形端部128以不透流体密封滑动进入最下轴衬160中，以从第二分发空腔116密封并且分开最下进口空腔108。因此，防止被提供给第二阀进口端口106的任何加压流体进入腔室20的下或第二流体通道100中，从而在第二阀进口端口106处的加压流体并不作用于活塞76上。在阀杆132上与最下圆筒形端部128对置的圆筒形端部126滑动脱离与其相应轴衬158的不透流体密封。这允许在第二流体通道100和出口空腔112以及阀出口端口110之间的流体连通。当分配部件或者活塞76向下移动时，材料通过第二流体通道100(起出口作用)，并且通过第二分发空腔116，通过在阀杆132和轴衬158之间的间隙(沿着如下面将进一步解释的轴132的花键部分)流动离开腔室20，并且从阀出口端口110流出(图4)。最上圆筒形端部122已经滑动离开其相应的轴衬154，从而加压流体可以从第一阀进口102经过，沿着阀杆130的花键部分，进入第一分发空腔114和第一流体通道98(现在用作通向腔室20的进口)中从而作用于活塞76上并且将活塞向下驱动到图3所示的位置。与最上圆筒形端部122对置的圆筒形端部124滑动进入其相应的轴衬156并且与其形成密封，以从出口空腔112密封并且隔离第一分发空腔114。

参照图4，施加到上活塞腔室146的空气压力已经向下推动相关联的活塞138(以及下活塞140)。这导致使阀的阀杆120定位成如所示意的那样。最下圆筒形端部128从与最下轴衬160中的不透流体密封滑出，以在最下进口空腔108和第二分发空腔116之间提供流体连通。因此，提供给第二阀进口端口106的任何加压流体通过进口空腔108，通过阀杆132的花键部分流动进入第二分发空腔116中并且进入第二流体通道100(现在起到通向腔室20的进口的作用)，以作用于活塞76上并且向上推动活塞76。在阀杆132上与最下圆筒形端部128对置的圆筒形端部126滑动进入与其相应的轴衬158的不透流体密封，这将第二分发空腔116与出口空腔112隔离。当活塞76向上移动时，材料通过第一流体通道98(现在起到腔室20的出口的作用)，通过第二分发空腔116，通过在阀杆132和轴衬158之间的间隙(沿着阀杆132的花键部分)流动离开腔室20并且离开阀出口端口110。最上圆筒形端部122已经滑入其相应的轴衬154并且与其形成密封，以从第一分发空腔114和第一流体通道98隔开第一阀进口102。这允许在第一流体通道98、第一分发空腔114、出口空腔112和阀出口端口110之间流体连通。流体材料通过活塞76的向上运动到图4的位置而被排出，使得材料被迫离开腔室容积C并且通过第一流体通道98，沿着阀杆130的花键部分流动并且离开出口端口110。与最上圆筒形端部122对置的圆筒形端部124已经移动脱开与其相应的轴衬156的接合，以在第一分发空腔114和出口空腔112之间提供流体连通。

以此方式，如在图3和4中所示，短管阀72控制加压流体是否被施加，以向上或向下推动活塞76(如在图中看到地)。

因此，利用驱动活塞138、140的简单气动控制，具有气动短管阀72的示例性形式的定向控制装置18向计量装置16交替地施加流体压力，从而推动分配部件76上下，而同时在材料正被分配时对腔室填充材料。计量腔室74在其最简单的形式中具有两个流体通道，它们根据定向控制装置18的状态而切换起到计量腔室74的进口和出口的作用。

图5A和5B示意用以向和从计量装置16和定向控制装置18提供加压流体的许多方式中的一种方式。在该实例中，歧管部分52包括歧管块162。图5A示意进流并且图5B示意出流。歧管块162可以包括单一进口164，用于允许加压材料进入歧管中(注意进口164在功能上对应于图1的进口38和端口A)。该公共进口164与公共供给通道168连通。公共进给通道168通过两个通道170、172连通到分配部分50中，并且具体地分别为第一和第二阀进口端口102、106。对于出口流动(图5B)，出口14与具有进入分配部分50中的交叉通道176的公共出口通道174流体连通并且具休地与出口端口110流体连通。注意，关于图5A和5B这两幅图，短管阀72的位置对应于在图4中示出的位置。

参照图6A，提供了短管阀72操作的简化示意图图。该图示包括具有两件式阀杆120a和120b的阀部件118。通过气动驱动活塞138、140和推杆134、136的操作，阀部件118沿着轴向(当在图6A中看时的上下方向)移动。气动作用力受到相应的偏压弹簧139、141辅助。轴衬154、156、158和160也被示意性地示出。

在图6A中示意的位置对应于在图3中示意的位置，从而上弹簧139被压缩并且下弹簧141被拉伸。

设置多件式阀杆120，在该实施例中两个部分120a、120b，以代替单件式阀杆，从而简化在轴衬154、156、158和160中支承和支撑阀杆120。四个轴衬在单一腔室中并且位于公共轴线上。如果阀杆120相反是单件式的，则应该几乎完好地沿着中心线排列全部的轴衬，从而适当地密封阀杆120的圆筒形端部，以及防止阀杆120例如，由于任何侧向负载或者错位而结合。因此，每一个阀杆部分120a、120b均通过仅两个轴衬支撑从而阀杆轴限定中心线。这显著地简化了组装和排列，并且对于在圆筒形端部122、124、126、128和它们的相应的轴衬154、156、158和160之间允许紧密密封公差，例如，金属到金属密封(金属轴衬和金属阀杆部分)而言是特别有用的。

推杆134、136利用它们的相应的圆筒形阀杆端部122、128以端对端的方式抵靠。这允许来自进口102、106的流体压力作用于每一个推杆上以抵消与驱动推杆的活塞相关联的弹簧的作用力。例如，在下进口106处的流体压力将向下压迫推杆136。当空气压力被施加到上活塞138时，在推杆136上的该液压力将有助于克服下弹簧141的弹簧偏压(记住下活塞140腔室将被通气)。如果不借助于液压力，则两个弹簧139、141将简单地相互抵消。理想地需要弹簧139、141是因为它们帮助施加的空气压力移动驱动活塞138、140，由此允许较小的活塞和用于分配设备10的较小的组件。

因此，从图6A的位置，假定空气压力现在施加到上活塞138。下活塞腔室被通气并且来自作用于下推杆136上的液体材料的液压(由箭头143指示)克服下弹簧141的偏压并且短管阀72向下移动。当利用作用于上推杆134上的液压力145向上移动短管阀时，发生相反的情形。该流体压力有助于弹簧在活塞138、140上的偏压，因此便于短管阀72运动。注意在正常操作期间，在进口102、106处总是存在系统流体压力。推杆134、136的截面面积可以被选择，使得液压力正好抵消相关联的弹簧139、141的作用力。

使用来自进口102、106处的流体材料的液压也可以利用包括单件阀杆120和两个推杆134、136的三件式短管阀(未示出)来实现。阀杆120可以可替代地具有比所图示的两个更多的部分。

虽然利用轴承支撑的多件式轴可能是大体上已知的，但该常识并不易于转到短管阀技术，因为发明人发现在短管阀中使用多件式阀杆120引入了液压特征，其将实际上使得较大的活塞和/或增加的空气压力(这在实际使用中经常被限制于车间气源)成为必要。而且，虽然利用弹簧辅助的空气活塞可能是大体上已知的，但是同样这种知识并不易于转到双端驱动的短管阀，因为弹簧自身将相互抵消。但是在本发明的示例性实施例中，使用弹簧有助于克服该液压力并且因此允许设计者利用液压的优点，同时保持活塞尺寸小于在其它情形中将需要的尺寸。在短管阀运动期间，通过与作用于阀部件118上的液压力一起地使用弹簧而实现了增效。因此，当弹簧之一正在延伸(添加到作用于其相关联活塞上的气动作用力)并且有助于补偿作用于其相关联的推杆上的液压力时，在同时，作用于对置的推杆上的液压力被有利地用于克服弹簧作用力，以便弹簧被对置活塞压缩。

继续参照图6A，提出另一可选特征，其可以消除由于在每一次分配操作之后活塞76转换方向引起的输出或者分配流动中的闪烁效果。注意在图6A中在内部圆筒形端部124、126之间的尺寸为X和在围绕出口端口110的内部轴衬156、158的面对的密封端部之间的尺寸为Y。如果使所述尺寸为X＞Y，则出口110总是与在进口102和106处提供的液体材料的进口压力隔离。这是用于这里示例性实施例的配置。

另一方面，如果使所述尺寸为X＜Y(未示出)，则与轴衬密封点202相对的圆筒形部分124的密封点200将在另一圆筒形部分126的密封点204密封在另一轴衬密封点206上之前打开。这将即刻地将输入压力和流动从进口102直接连接或者跨接到出口110。该跨接流动能够被用于取消或者抵消否则当X＞Y时对于隔离输出发生的闪烁。虽然该瞬间状态对出口产生未被计量的量，但是能够通过充分控制短管阀的运动速度而减轻该效果。

参照图6B和6C，在这里的示例性实施例中，每一个阀杆部分120(图6B和6C图示在图3和4的两件式阀杆实施例中使用的两个阀杆部分之一)均是具有对置圆筒形端部122、124的大体圆筒形的轴。所以中央部分210被形成得非常类似花键，其中形成凹部212。在该实例中，设置了三个凹部212，从而留下三个弓形脊214。当短管阀72轴向移动时，这些脊214保持在阀杆轴130和相关联轴衬之间的接触，因此保持阀杆120在轴衬中定中。这对于在轴衬和阀杆的圆筒形端部之间的紧密公差的金属对金属密封而言是特别有用的。凹部212导致允许流体材料沿着轴流动并且通过轴衬的中央的凹槽216。注意图6B包括诸如，例如，用于图3中的轴衬154轴衬内壁。

基于图3和4的实施例的压力的特征之一在于，材料分配流率可以作为系统压力、粘度、密封阻力等等的函数而改变。即使材料量得以准确地计量，分配速率也可以改变。据此，设备10对于离散量分配而言是高度理想的，但是并不利用已知的分配速率的控制操作。再次参照图6A，在另一替代性实施例中，可以利用速率机构例如分配速率控制装置300替代传感部分92。在图6A的示例性实施例中，分配速率控制装置300可以被以伺服马达的形式实现，但是根据需要可以使用任何其它装置从而实现对于分配部件24的行进速率及因此从分配设备分配材料的速率的有效控制。

伺服马达的使用提供了一种方式，从而不仅具有精确计量的材料量而且还具有受控制的分配速率。不使用(或者可替代地除了)传感器92(其检测分配部件24何时达到它的停止位置但是并非检测分配部件24如何快速地行进)，而是伺服马达或者其它机电、气动或者液压装置可以被用于不仅确定分配部件24在分配操作期间何时已经完成其行进，而且还可以用于控制部件24行进的速率及因此液体材料被分配的速率。

在图6A的示例性实施例中，伺服马达302通过适当的联接机构304以可操作方式连接到活塞杆90，该活塞杆90随着分配部件或者活塞76行进。如在这里描述的其它实施例中，在活塞76上的原始起动力是来自供应12(图1)的液体材料的流体压力，并且控制装置18可以以类似的方式发挥起作用，以对于将加压流体引导到进出腔室20的第一流体通道98或者第二流体通道100进行控制。然而，在此情形中，气动控制信号40(图1)现在将例如响应于，例如来自伺服马达控制电路306的基于位置的信号而改变状态，该基于位置的信号指示分配操作何时已经完成。该基于位置的信号可以是，例如来自位置或者接近传感器的硬件信号，或者可以是例如由伺服马达的软件控制产生的“软件”信号，因为控制电路306基于伺服马达302的精确已知的位置而精确地确定分配部件24的位置。例如，控制电路306可以在分配部件24方向被改变的相同时刻向控制装置18发出方向改变信号40(图1)。控制电路306还可以或者可替代地基于伺服马达302的运行基础上的加速和减速信息产生用于控制装置18的控制信号40。伺服马达302和相关控制电路306可以是本领域技术人员公知的任何适当的装置。控制电路306通常可与马达302一起使用。适合的伺服马达系统的一个实例是可从明尼苏达州Chanhassen的EXLAR公司获得的旋转到线性致动器系列(例如，TRITEX^tm系列)。

如所指出的，流体压力是在分配操作期间(即活塞76从腔室20的端部到端部的每一次行进，或者多次行进)移动活塞76的原始起动力。据此，伺服马达302可以起在活塞76上的机电制动器的作用，从而保证活塞76以所期望速率行进并且因此实现所期望分配速率。如公知的，伺服控制306非常准确地确定伺服马达的线性位置。因此在该实施例中，该信息然后能够被与活塞76位置直接地相关以确定分配操作的开始和结束。

伺服马达控制306可以产生适当的控制信号，以引起短管阀72的气动装置在分配操作结束时切换短管阀的定向运动。可替代地，传感器(未示出)可以被用于检测短管阀72何时已经达到其行进端点，并且对伺服马达控制306产生信号以释放活塞76用于下一次随后的分配操作运动。因为伺服马达实施例对于压力不敏感(假设对于短管阀72施加足够的进口压力)，所以该实施例可以被用于如果需要利用具有接近连续分配的受控分配速率而产生具有受控的或者计量的容积的分配操作。即使当活塞76转换方向时在每一次分配操作之间可能仍然存在闪烁，但是该闪烁可以例如通过使用从分配器10到喷嘴较长的出口路径(例如较长软管)而被减小或者被消除，或者作为另一实例使用上面在这里描述的X＜Y的跨接特征。特别地在替代性实施例中，使用活塞76的受控位置和行进速率(诸如，例如这里的伺服马达实施例)，跨接特征是有用的，因为跨接的持续时间能够是精确地已知的并且利用伺服马达控制，以使当进口之一被直接地连接到出口时(例如，在图1中将利用在A和D之间的瞬间连接实现状态X＜Y)，由在跨接时间期间分配的、瞬间“未被计量的”量的液体材料的带来的任何影响减少到最小。

作为另一替代性实施例，不使用伺服马达，而是可以使用压力调节器(在图1中用虚线示出的400)控制作用于分配部件24上(图1)的、来自供应源12的液体材料的压力。通过控制压力(以弥补例如粘度变化)，实际上活塞76将以受控速率行进，并且传感器94可以如这里的图3和4的实施例中那样被用于引起短管阀72切换方向。该替代性配置实际上提供了一种活塞式流量计。

参照图6D，图示出一种两组分分配设备或者系统450。在该实施例中，系统450可以利用两个分配设备452、454，它们各自地可以类似于以上在这里描述的实施例的分配设备10。因此，每一个分配设备452、454均可以包括控制装置456和计量装置458(在图6D中，控制装置456被表示为包括可选歧管装置和在图6D中不可见的控制装置18)。而且，该两组分系统450可以使用两个分配速率控制装置460、462，它们类似于这里的图6A的实施例，例如伺服马达或者步进马达，以控制每一种材料的分配速率。马达460、462可以共享公共控制系统464。图6D的两个分配速率控制装置460、462的优点在于，控制系统464可以被用于独立地控制两种材料的分配速率。分配速率的该独立控制可以因此被用于控制或者选择随后被混合到一起的两种组分的混合比率。分配速率可以受到控制以实现所期望的混合比率，同时补偿两种材料的压缩率差异、粘度差异、压力差等等。可替代地，在其它系统中，其可能不用必须对于两个分配设备452、454进行独立的分配速率控制，而是相反控制系统464可以操作分配设备452、454在相同的速率下运行。

使用用于控制涂敷材料的分配速率的装置，例如，使用伺服马达或者步进马达，可以便于图6D的实施例。如果不对分配部件24的运动速度或者位移进行速率控制，则可能更加难以准确地或者精确地控制两种材料的混合比率达到所期望精度的程度。该困难可能由于所被分配和混合的材料的粘度、进口压力、温度等等的变化而产生。

作为另一替代性实施例，单一分配速率控制装置，诸如例如单一伺服马达或者步进马达，可以被用于控制两种材料的分配速率。例如，当两种材料的比率被预定和固定时可以使用这种构造。在这种情形中，例如通过适当齿轮传动或者位移调节(例如，位移调节部件34的位置)，两个计量装置458可以被单一马达驱动但是在不同速率下分配以实现预定的固定比率。在以下意义上，该比率是被固定的，即，为了改变或者选择不同的比率，将要调节齿轮传动，或者调节一个或者两个位移调节部件34(图1)的位置，从而改变两种材料的比率。例如，在使用两个独立的分配速率控制装置460、462(如在图6D中)时，这将是相反的，由此能够通过经由控制306的可编程变化选择和改变两种材料的比率，以调节或者改变一个或者两个计量装置458的分配速率。

在总的系统450中，第一供应466可以被用于第一组分并且第二供应468可以被用于第二组分。两组分系统的典型实例是被用作例如填料材料或者粘结剂的两组分环氧基树脂。相应的泵470a、470b可以被用于将每一种组分从其相应的供应466、468给付到相应的分配设备452、454的进口164(见图2和5A)。每一个分配设备452、454均具有相应的输出470、472，它们通过传输软管474、476连接到混合站478。可替代地，传输软管可以将两种组分材料给付到手喷枪，其在涂敷到表面之前将材料混合到一起。混合站478可以是例如静态混合站，其在涂敷之前使用混合器元件480来混合两种组分。混合器元件480可以被用作喷嘴，以将已被混合的组分给付到涂敷表面，或者混合器元件480可以适合柔性软管，从而将已被混合的材料传输到远程位置处的喷嘴。

通过简单地添加较多的分配单元并且设计用于分配速率的理想控制来实现理想的混合比率，图6D的两组分实施例可以容易地延伸至不止两种组分。

已经参照示例性实施例描述了本发明。在阅读并且理解该说明书时，其它人将会想到修改和改变。意于包括进入所附权利要求的范围或其等同物的范围内的所有的这些修改和改变。

Claims (20)

1.一种用于液体材料的分配设备，包括：

计量腔室和设置于所述腔室中的分配部件，所述腔室具有第一材料通道和第二材料通道，

所述分配部件能够以交替方式在第一位置和第二位置之间移动，其中当所述分配部件朝向所述第一位置移动时，材料从所述第一材料通道流出，并且当所述分配部件朝向所述第二位置移动时，所述材料从所述第二材料通道流出，

所述分配部件响应于在所述第一材料通道和第二材料通道处的流体压力而移动，使得当所述材料通道中的一个材料通道用作用于所述腔室的进口时，另一材料通道用作用于所述腔室的出口。

2.根据权利要求1的设备，其中所述分配部件以如下方式朝向所述第一位置移动：(a)响应于作用于所述分配部件上的、来自所述第一材料通道的材料的流体压力，并且所述分配部件响应于作用于所述分配部件上的、来自所述第二材料通道的材料的流体压力朝向所述第二位置移动；或者(b)材料从所述第一材料通道进入所述计量腔室以便填充所述计量腔室并且将所述分配部件驱动到所述第一位置。

3.根据权利要求1的设备，包括以下之一：(a)调节部件，所述调节部件能够相对于所述分配部件定位，以选择利用所述分配部件的每一个冲程分配的材料容积；或者(b)材料控制装置，所述材料控制装置响应于控制信号使加压材料源输送至所述第一材料通道和第二材料通道，所述材料控制装置包括具有第一阀位置和第二阀位置的阀，其中当所述阀处于所述第一阀位置中时，加压材料流动到所述第一材料通道，并且当所述阀处于所述第二阀位置时，加压材料流动到所述第二材料通道。

4.根据权利要求1的设备，其中所述分配部件包括具有可检测部件的活塞，利用传感部件检测该可检测部件，以便当所述活塞处于所述第一位置和第二位置时发出信号。

5.根据权利要求3的设备，其中所述控制信号是表示何时所述分配部件处于所述第一位置或者第二位置的传感器信号的函数。

6.根据权利要求1的分配设备，包括：

控制装置，所述控制装置具有将加压材料输送到所述第一材料通道的第一状态和将加压材料输送到所述第二材料通道的第二状态，所述分配部件响应于在所述第一材料通道处的加压材料而从所述第一位置移动到所述第二位置。

7.根据权利要求6的设备，其中从所述材料通道流出的材料通过所述控制装置中的公共孔口流动。

8.根据权利要求6的设备，其中所述控制装置包括阀，该阀具有第一阀位置，该第一阀位置提供在加压材料源和所述第一材料通道之间的流体连通，并且该阀具有第二阀位置，该第二阀位置提供在所述加压材料源和所述第二材料通道之间的流体连通。

9.根据权利要求6的设备，其中所述控制装置(a)将加压材料交替地输送到所述第一材料通道和第二材料通道；或者(b)响应于控制信号而切换状态。

10.一种用于分配液体材料的方法，包括以下步骤：

将计量容积的材料排空到第一材料通道，同时从第二材料通道填充计量容积；以及将计量容积的材料排空到所述第二材料通道，同时从第一材料通道填充所述计量容积。

11.根据权利要求10的方法，包括使用加压材料以便以计量容积分配材料，并且同时利用另外的材料填充所述计量容积。

12.根据权利要求11的方法，包括使用加压流体以便切换交替地输送到所述第一材料通道和第二材料通道的加压材料。

13.根据权利要求10的方法，包括以下步骤：以交替方式向所述第一材料通道和第二材料通道提供加压材料，以及将输入压力和材料流瞬间连接到出口而不是所述材料通道。

14.根据权利要求1的设备，包括速率机构，该速率机构在所述分配部件在所述第一位置和第二位置之间行进时控制所述分配部件的速度。

15.根据权利要求14的设备，其中所述速率机构包括伺服马达。

16.根据权利要求1的设备，包括压力调节器，该压力调节器控制作用于所述分配部件上的流体材料的压力，使得所述设备起到活塞驱动流量计的作用。

17.根据权利要求1的设备，包括第二计量腔室，所述第一计量腔室和第二计量腔室包括分别用于分配第一材料和第二材料的第一分配部件和第二分配部件，以及混合设备，该混合设备用于组合所述第一材料和第二材料以用于涂敷到一表面。

18.根据权利要求17的设备，其中所述第一分配部件和第二分配部件基于期望的混合比率以不同的速率分配材料。

19.根据权利要求17的设备，包括速率机构，该速率机构当所述分配部件在所述第一位置和第二位置之间行进时控制所述第一分配部件和第二分配部件，以便产生第一材料和第二材料的预定的混合比率。

20.根据权利要求17的设备，包括第一速率机构和第二速率机构，当所述分配部件在所述第一位置和第二位置之间行进时所述第一速率机构和第二速率机构分别控制所述第一分配部件和第二分配部件，以便产生第一材料和第二材料的可选择的混合比率。

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