DE102006035367A1

DE102006035367A1 - Dosierventil und Verfahren zu dessen Reinigung

Info

Publication number: DE102006035367A1
Application number: DE102006035367A
Authority: DE
Inventors: Christian Pringal
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil (1) zur Portionierung von einem fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoff (2), insbesondere Kleber, Heißkleber oder dergleichen, mit einem in einem Trägerkörper (3) angeordneten Ventilkörper (4), der eine durchgehende Bohrung (5) mit einem Anschluss an eine Zufuhröffnung (7) zur Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff (2) aufweist und der einen zwischen einer Betriebsposition (B) und einer Ruheposition (R) bewegbaren, in der Bohrung (5) axial verschiebbar gelagerten und antreibbaren Dosierkolben (8) aufweist, und mit einer einen sich verjüngenden Düsenraum (12) und eine Austrittsöffnung (13) aufweisenden Düse (11), die an dem Trägerkörper (3) vorzugsweise austauschbar angebracht ist und in die die durchgehende Bohrung (5) in ihrem Austrittsbereich (14) mündet. Das erfindungsgemäße Dosierventil (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens (8) in seine Ruheposition (R) mit einem Reinigungsfluid (15) zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines einen Düsenraum (12) aufweisenden Dosierventils (1).

Description

Stand der Technik
Ein derartiges Dosierventil wird beispielsweise in der Papier- und Kartonindustrie zur Anfangs- bzw. Endverklebung von Materialteilbahnen verwendet. Der dabei zur Dosierung und Auftragung auf die Materialteilbahnen vorgesehene Stoff kann Leim, beispielsweise Hot Melt, sein.
Der Nachteil dieser Art des Stoffauftrags besteht darin, dass nach dem Schließen der Bohrung durch den Dosierkolben Stoff in dem Düsenraum, das heißt zwischen dem Dosierkolben und der Austrittsöffnung der Düse verbleibt. Ein Schließen der Bohrung kann beispielsweise aufgrund eines Betriebsstillstands oder anderer Zwangsumstände, wie beispielsweise eine Änderung eines Schnittsverlaufs auf dem Trägermaterial, notwendig werden. Beispielsweise führt bei der Verwendung eines wasserbasierten Leims, beispielsweise eines Gelatine-Leims, ein längerer Stillstand des Dosierventils zum Austrocknen des wasserbasierten Leims infolge der Verdunstung des Wasseranteils. Bei einer Wiederinbetriebnahme des Dosierventils ist somit eine Störung des Leimflusses die Folge, die unter anderem auch zu einer Verschmutzung der Düsenumgebung führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Arten derart weiterzubilden, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik vermieden werden. Insbesondere soll das Dosierventil zuverlässig arbeiten, das heißt so beschaffen sein, dass ein Verkleben des Düsenraums insbesondere während einer Arbeitspause zuverlässig verhindert wird. Darüber hinaus soll das Dosierventil besonders wartungsfreundlich sowie leicht montierbar und kostengünstig herstellbar sein. Diese Aufgabe wird bei einem Dosierventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Düsenraum der Düse zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens in seine Ruheposition mit einem Reinigungsfluid zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die nach der Abschaltung des Dosierventils vorzugsweise umgehende Beaufschlagung des Düsenraums der Düse mit dem Reinigungsfluid erbringt den Vorteil einer effektiven Reinigung des Düsenraums der Düse von Stoffrückständen. Somit können diese nicht mehr im Düsenraum der Düse aushärten und folglich den Stofffluss bei einer Wiederinbetriebnahme des Dosierventils nicht stören. Die Portionierung des fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoffs wird also wesentlich prozesssicherer gemacht. Auch ist das Dosierventil besonders wartungsfreundlich sowie leicht montierbar und kostengünstig herstellbar.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Düsenkopf mit mehreren, in den Düsenraum der Düse mündenden Reinigungsbohrungen mit dem Reinigungsfluid beaufschlagbar ist. Hierbei sind bevorzugt zwischen zwei und neun, vorzugsweise zwischen drei und sechs, Reinigungsbohrungen zur Beaufschlagung des Düsenraums der Düse mit dem Reinigungsfluid vorgesehen. Dadurch wird gewährleistet, dass der gesamte Düsenraum des Düsenkopfs schnell und gründlich von etwaigen Stoffrückständen befreit wird.
Die Reinigungsbohrungen weisen bevorzugt einen jeweiligen Bohrungsenddurchmesser im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm, auf.
Ferner sind die Reinigungsbohrungen zur Austrittsöffnung der Düse hin gerichtet und weisen einen jeweiligen Austrittswinkel aus dem Trägerkörper heraus im Bereich von 40 bis 160 °, vorzugsweise von 60 bis 90 °, auf. Dadurch wird eine hinsichtlich der Reinigung des Düsenraums der Düse optimale und wirksame Durchströmung desselbigen mit Reinigungsfluid gewährleistet.
Die Reinigungsbohrungen münden in günstiger Weise entlang einer Kreislinie um den Austrittsbereich der Bohrung herum in den Düsenraum der Düse. Bevorzugt sind sie hierbei in gleichen oder annähernd gleichen Abständen zwischen zwei benachbarten Reinigungsbohrungen verteilt. Somit wird der Düsenraum der Düse gleichmäßig und wirkungseffektiv mit dem Reinigungsfluid durchströmt.
Damit der in dem Düsenraum der Düse befindliche Stoff schnell, effektiv und umfassend ausgetragen werden kann, weist das in den Düsenraum der Düse eingebrachte Reinigungsfluid bevorzugt einen Reinigungsdruck im Bereich von 1 bis 12 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, und/oder eine Reinigungstemperatur im Bereich von 40 bis 160 °C, vorzugsweise von 60 bis 90 °C, auf.
Das in den Düsenraum der Düse eingebrachte Reinigungsfluid besteht unter wirtschaftlichen und prozesstechnologischen Gründen bevorzugt aus einem Gas oder einem Gasgemisch, insbesondere Luft, oder aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder einem Flüssigkeitsgemisch. Diese Art des Reinigungsfluids ist günstig in der Beschaffung, problemlos in der Lagerung und leicht handhabbar im Betrieb.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Düsenraum der Düse zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens in seine Ruheposition mit einem Reinigungsfluid zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagt wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch auf diese Weise vollkommen gelöst. Auch hier ergeben sich die bereits genannten erfindungsgemäßen Vorteile, wie beispielsweise eine wesentlich prozesssicherer gemachte Portionierung des Stoffs.
Der Düsenraum der Düse wird überdies bevorzugt gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig mit dem Reinigungsfluid beaufschlagt, so dass der gesamte Düsenraum der Düse schnell und gründlich von etwaigen Stoffrückständen befreit werden kann.
Damit der in dem Düsenraum der Düse befindliche Stoff schnell, effektiv und umfassend ausgetragen wird, wird der Düsenraum der Düse von dem Reinigungsfluid bevorzugt mit einem Reinigungsdruck im Bereich von 1 bis 12 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, mit einer Reinigungstemperatur im Bereich von 40 bis 160 °C, vorzugsweise von 60 bis 90 °C, und/oder für eine Reinigungsdauer im Bereich von 5 bis 60 s, vorzugsweise von 10 bis 30 s, beaufschlagt.
Als in den Düsenraum der Düse eingebrachtes Reinigungsfluid wird unter wirtschaftlichen und prozesstechnologischen Gründen bevorzugt ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft, oder eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder ein Flüssigkeitsgemisch verwendet. Diese Art des Reinigungsfluids ist günstig in der Beschaffung, problemlos in der Lagerung und leicht handhabbar im Betrieb.
Beispiel
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1 eine schematische und ausschnittsweise Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Dosierventils; und
2 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A der 1.
Die 1 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Dosierventil 1 zur Portionierung von einem fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoff 2, insbesondere Kleber, Heißkleber oder dergleichen.
Das Dosierventil 1 umfasst einen in einem Trägerkörper 3 angeordneten Ventilkörper 4, der eine durchgehende Bohrung 5 mit einem Anschluss 6 an eine nicht dargestellte Zufuhröffnung 7 zur Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff 2 aufweist. Der Ventilkörper 4 selbst weist einen Dosierkolben 8 auf, der zwischen einer Betriebsposition B und einer Ruheposition R bewegbar ist. Die Bewegung des Dosierkolbens 8 ist mit einem Doppelpfeil C angedeutet. Somit ist der Dosierkolben 8 in der Bohrung 5 axial verschiebbar gelagert und in bekannter Weise angetrieben.
Der Dosierkolben 8 weist auslaufseitig der Bohrung 5 einen sich erweiternden Kolbenkopf 9 auf, der formschlüssig in einen sich erweiternden, auslaufseitig angeordneten Bohrungsendabschnitt 10 der Bohrung 5 passt. In der Ruheposition R liegt der Kolbenkopf 9 formschlüssig im Bohrungsendabschnitt 10, wohingegen in der Betriebsposition B der am Dosierkolben 8 angebrachte Kolbenkopf 9 aus dem Bohrungsendabschnitt 10 axial herausbewegt ist, also ein Abstand E zwischen dem Bohrungsendabschnitt 10 und dem Dosierkolben 8 vorhanden ist. Somit wird eine Portionierung des Stoffs 2 ermöglicht.
Das Dosierventil 1 umfasst weiterhin eine einen sich verjüngenden Düsenraum 12 und eine Austrittsöffnung 13 aufweisende Düse 11, die an dem Trägerkörper 3 vorzugsweise austauschbar, insbesondere an- beziehungsweise abschraubbar angebracht ist und in die die durchgehende Bohrung 5 in ihrem Austrittsbereich 14 mündet. Der Austrittsbereich 14 der Bohrung 5 ist Teil des sich erweiternden Bohrungsendabschnitts 10.
In alternativer, für den Fachmann selbstverständlicher Weise kann sich die Bohrung 5 auslaufseitig auch verjüngen und der Dosierkolben 8 zumindest zeitweise wiederum formschlüssig im sich verjüngenden Bohrungsendabschnitt 10 anliegen.
Der Düsenraum 12 der Düse 11 ist nunmehr zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens 8 und damit des Kolbenkopfs 9 in seine Ruheposition R mit einem Reinigungsfluid 15 (Zuführpfeile Z) zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagbar. Das Reinigungsfluid 15 besteht bevorzugt aus einem Gas oder einem Gasgemisch, insbesondere Luft, oder aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder einem Flüssigkeitsgemisch.
Der Düsenkopf 17 ist mit mehreren, in den Düsenraum 12 der Düse 11 mündenden Reinigungsbohrungen 16 mit dem Reinigungsfluid 15 beaufschlagbar. Im Regelfall sind zwischen zwei und neun, vorzugsweise zwischen drei und sechs, Reinigungsbohrungen 16 zur Beaufschlagung des Düsenraums 12 der Düse 11 mit dem Reinigungsfluid 15 vorgesehen.
Die Reinigungsbohrungen 16 sind zur Austrittsöffnung 13 der Düse 11 hin gerichtet und weisen einen jeweiligen Austrittswinkel alpha aus dem Trägerkörper 3 heraus im Bereich von 40 bis 160 °, vorzugsweise von 60 bis 90 °, auf.
Ferner weist das in den Düsenraum 12 der Düse 11 eingebrachte Reinigungsfluid 15 einen Reinigungsdruck p im Bereich von 1 bis 12 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, und eine Reinigungstemperatur T im Bereich von 40 bis 160 °C, vorzugsweise von 60 bis 90 °C, auf. Die Erzeugung sowohl des Reinigungsdrucks p als auch der Reinigungstemperatur T erfolgt im Regelfall außerhalb des Dosierventils 1 unter Einsatz entsprechender, dem Fachmann bekannter Aggregate.
Der Düsenraum 12 der Düse 11 wird von dem Reinigungsfluid 15 für eine Reinigungsdauer t im Bereich von 5 bis 60 s, vorzugsweise von 10 bis 30 s, beaufschlagt. Die Steuerung der Reinigungsdauer t kann von einer entsprechenden Steuerung übernommen werden.
Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A der 1.
Die vier dargestellten Reinigungsbohrungen 16.1 bis 16.4 weisen einen jeweiligen Bohrungsenddurchmesser D16 im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm, auf.
Zudem münden die Reinigungsbohrungen 16.1 bis 16.4 entlang einer Kreislinie K um den Austrittsbereich 14 der Bohrung 5 herum in den Düsenraum 12 der Düse 11. In der Darstellung sind die Reinigungsbohrungen 16.1 bis 16.4 in gleichen oder annähernd gleichen Abständen A zwischen zwei benachbarten Reinigungsbohrungen 16.1, 16.2; 16.2, 16.3; 16.3, 16.4; 16.4, 16.1 verteilt.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Arten derart weitergebildet werden, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik vermieden werden.

1: Dosierventil
2: Stoff
3: Trägerkörper
4: Ventilkörper
5: Bohrung
6: Anschluss
7: Zufuhröffnung
8: Dosierkolben
9: Kolbenkopf
10: Bohrungsendabschnitt
11: Düse
12: Düsenraum
13: Austrittsöffnung
14: Austrittsbereich
15: Reinigungsfluid
16; 16.1 bis 16.4: Reinigungsbohrung
17: Düsenkopf
A: Abstand
A-A: Schnittlinie
B: Betriebsposition
C: Doppelpfeil
D16: Bohrungsenddurchmesser
E: Abstand
K: Kreislinie
p: Reinigungsdruck
R: Ruheposition
T: Reinigungstemperatur
t: Reinigungsdauer
Z: Zuführpfeil
alpha: Austrittswinkel

Claims

Dosierventil (1) zur Portionierung von einem fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoff (2), insbesondere Kleber, Heißkleber oder dergleichen, mit einem in einem Trägerkörper (3) angeordneten Ventilkörper (4), der eine durchgehende Bohrung (5) mit einem Anschluss an eine Zufuhröffnung (7) zur Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff (2) aufweist und der einen zwischen einer Betriebsposition (B) und einer Ruheposition (R) bewegbaren, in der Bohrung (5) axial verschiebbar gelagerten und antreibbaren Dosierkolben (8) aufweist, und mit einer einen sich verjüngenden Düsenraum (12) und eine Austrittsöffnung (13) aufweisenden Düse (11), die an dem Trägerkörper (3) vorzugsweise austauschbar angebracht ist und in die die durchgehende Bohrung (5) in ihrem Austrittsbereich (14) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens (8) in seine Ruheposition (R) mit einem Reinigungsfluid (15) zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagbar ist.
Dosierventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (17) mit mehreren, in den Düsenraum (12) der Düse (11) mündenden Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) mit dem Reinigungsfluid (15) beaufschlagbar ist.
Dosierventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei und neun, vorzugsweise zwischen drei und sechs, Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) zur Beaufschlagung des Düsenraums (12) der Düse (11) mit dem Reinigungsfluid (15) vorgesehen sind.
Dosierventil (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) einen jeweiligen Bohrungsenddurchmesser (D16) im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm, aufweisen.
Dosierventil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) zur Austrittsöffnung (13) der Düse (11) hin gerichtet sind und einen jeweiligen Austrittswinkel (alpha) aus dem Trägerkörper (3) heraus im Bereich von 30 bis 90 °, vorzugsweise von 45 bis 75 °, aufweisen.
Dosierventil (1) nach einem der Ansprache 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) entlang einer Kreislinie (K) um den Austrittsbereich (14) der Bohrung (5) herum in den Düsenraum (12) der Düse (11) münden.
Dosierventil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbohrungen (16; 16.1 bis 16.4) entlang der Kreislinie (K) um den Austrittsbereich (14) der Bohrung (5) herum in gleichen oder annähernd gleichen Abständen (A) zwischen zwei benachbarten Reinigungsbohrungen (16,1, 16.2; 16.2, 16.3; 16.3, 16.4; 16.4, 16.1) verteilt sind.
Dosierventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Düsenraum (12) der Düse (11) eingebrachte Reinigungsfluid (15) einen Reinigungsdruck (p) im Bereich von 1 bis 12 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, aufweist.
Dosierventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Düsenraum (12) der Düse (11) eingebrachte Reinigungsfluid (15) eine Reinigungstemperatur (T) im Bereich von 40 bis 160 °C, vorzugsweise von 60 bis 90 °C, aufweist.
Dosierventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Düsenraum (12) der Düse (11) eingebrachte Reinigungsfluid (15) aus einem Gas oder einem Gasgemisch, insbesondere Luft, oder aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder einem Flüssigkeitsgemisch besteht. 11. Verfahren zur Reinigung eines einen Düsenraum (12) aufweisenden Dosierventils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) zumindest zeitweise, vorzugsweise nach Bewegung des Dosierkolbens (8) in seine Ruheposition (R) mit einem Reinigungsfluid (15) zwecks dessen Reinigung von Stoffrückständen beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig mit dem Reinigungsfluid (15) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) von dem Reinigungsfluid (15) mit einem Reinigungsdruck (p) im Bereich von 1 bis 12 bar, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, beaufschlagt wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) von dem Reinigungsfluid (15) mit einer Reinigungstemperatur (T) im Bereich von 40 bis 160 °C, vorzugsweise von 60 bis 90 °C, beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (12) der Düse (11) von dem Reinigungsfluid (15) für eine Reinigungsdauer (t) im Bereich von 5 bis 60 s, vorzugsweise von 10 bis 30 s, beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsfluid (15) ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft, oder eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder ein Flüssigkeitsgemisch verwendet wird.