DE1650431A1

DE1650431A1 - Mehrfachventilanordnung

Info

Publication number: DE1650431A1
Application number: DE19671650431
Authority: DE
Inventors: Locke Charles Henry
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-10-10
Filing date: 1967-09-30
Publication date: 1972-10-26
Also published as: CH463218A; FR1603336A; NL158902B; SE316057B; US3476152A; DE1650431C3; DE1650431B2; GB1184669A; JPS5028875B1; NL6713716A; BE702588A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. H. E. BÖHMER

703 BGBLINGEN SINDELFINGEB STRASSE 49 FER NS P REC HE Π (07031)6 6130 40

Böblingen, 25. September 1967 wi-oc

Anmelderini

Amtliches Aktenzeichen·

Aktenzeichen der Anmelderin:

International Business Machines Corporation, "Armonk, N. Y. 10 504

Neuanmeldung Docket FI 966 009

Mehrfachventilanordnung

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachventilanordnung mit einer Anzahl mittels eines einzelnen Steuerschiebers an eine gemeinsame Zufuhrleitung anschließbarer Auslaßkanäle,

Zum gleichzeitigen Abfüllen von Flüssigkeiten in eine Anzahl Behälter, z»B. Dosen, Gläser usw., oder zum Verteilen von Flüssigkeiten auf mehrere Stellen, z. B. bei der Herstellung von Teilen, bei der eine Anzahl von Formen gleichzeitig gefüllt werden muß, oder neuerdings auch zur Versiegelung von einer größeren,Anzahl elektrischer Schaltungsmoduln, benützt man Verteiler systeme, die eine genaue Dosierung der zu geführten. Flüssigkeit ermöglichen. Solche Verteiler sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Im allgemeinen sind sie als über eine Zufuhrleitung gespeiste Mehrfachventilanordnung ausgebildet,

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die durch eine rotierende oder lineare Antriebsbewegung gesteuert wird und die zu verteilende Flüssigkeit im Takt des Steuerschieber-* antriebes in vorgegebenen Mengen über eine Anzahl Auslaßkanäle den zu versorgenden Stellen zuführt. Die Dosierung der einzelnen Flüssigkeitsmengen hängt im wesentlichen vom wirksamen Druck und der Öff« nungszeit der Ventile ab. ^

Man kann ein solches Verteiler sy stern durch Parallelschaltung von mehreren Einzelventilen_ aufbauen, jedoch ist diese Lösung teuer und insbesondere hinsichtlich der genauen Übereinstimmung der von den einzelnen Ventilen abgegebenen Volumina unzuverlässig. Bei Mehrfachanordnungen von Ventilen, die zu einer Baueinheit zusammengesetzt sind, haben sich andere Schwierigkeiten herausgestellt. So bietet die ^: vollständige Abdichtung der Flüssigkeitswege im Bereich der aneinander«

gleitenden Flächen zwischen Steuerschieber und Leitungsmündungen erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere wenn die Steuerschieber bei einer größeren Anzahl von Leitungen eine größere Baulänge aufweisen. Will man bei einer solchen Ventilaüsführung dennoch eine einwandfreie Abdichtung erreichen, so müssen entsprechend große Kräfte aufgewendet werden, um zwischen den sichberührenden Flächen einen ausreichenden Abdichtungsdruck zu erhalten. Das hat aber zur Folge, daß bei der Betätigung des Ventils eine große Verstellkraft erforderlich ist und sich--die aneinandergleitenden Flächen in relativ kurzer Zeit abnutzen. Außerdem ist bei den bekannten Anordnungen dieser Art eine gesonderte Eins teil-■■ ' :\ _si^oP _ 2098U/0U9 . „ ^ ORIGINAL

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mö'gliehkeii der einzelnen Ventilwege zur übereinstiinmenden Dosierung dvr Flüssigkeit svolumina infolge der Bauart nicht gegeben.

Als weiterhin nachteilig wurde" bei den bekannten Mehrfachventilanordnuugen festgestellt, daß sie relativ schwer zu warten und außerdem zur Anwendung für Flüssigkeiten unterschiedlicher oder wechselnder physikalische r eigenschaften nicht geeignet sind; so konnten für Flüssigkeiten mit wesentlich voneinander abweichenden Viskositätswerten bisher nicht "

die gleichen \ entilanordnungen verwendet werden, und bei Flüssigkeiten, deren Viskosität sich infolge von Temperaturschwankungen während des Betriebes wesentlich ändert, mußten hinsichtlich <ler zuverlässigen Irbeitsweise und Dosierung der Verteilersysteme erhebliche Nachteile in Kauf' muiomnien werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine· Mehrfachventilanordrmng

zu schaffen, mit der die vorher beschriebenen Nachteile beseitigt werden. ,

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß nach der Erfindung die Ventile in einem gemeinsamen \"erteilerkopf angeordnet sind und je einen axial zum Ausgangskanal elastischen Einsatz aufweisen, der mit seiner auslaßseitigeii Fläche auf einer die Auslaßöffnung in übereinstimmendem Abstand enthaltende Schließplatte elastisch aufliegt, wobei die Schließplatte und der Verteilerkopf mit den elastischen Einsätzen relativ zueinander -begrenzt parallel verschiebbar gelagert sind.

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" ■' Die erfindurigsgemäße Mehrfachventilaiiördhung bringt zahlreiche Vorteile. Zunächst sind die einzelnen Ventile der vorgeschlagenen Anordnung so abgedichtet, daß zum Öffnen bzw» Schließen der Ventile nur eine außerordentlich geringe Verstellkraft erforderlich ist* Weiterhin arbeitet die Anordnung gemäß der Erfindung über einen sehr weiten Vi'skositätsbereich einwandfrei, so daß sowohl Flüssigkeiten mit geringster Viskosität, z.B. Wasser, als auch mit Flüssigkeiten extrem hoher Viskosität, z.B. flüssiges Siliziumgummi, verarbeitet werden können. Gleichzeitig ist die Ventilanordnung nach der Erfindung auch gegen aggressive Flüssigkeiten unempfindlich, da ohne weiteres für den elastischen Einsatz ein entsprechend geeigneter Werkstoff, z.B. Polytetrafluoräthylen, gewählt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgernäßen Ventilanordnung besteht darin, daß die Schließplatte stationär gelagert ist und der ψ Verteilerkopf mit den elastischen Einsätzen beweglich geführt und als

Steuerschieber wirksam ist. Weiterhin können die elastischen Einsätze ■ unter der Kraft je einer Feder auf der Schließplatte aufliegen, wofür sie zweckmäßig je einen im Verteilerkopf befindlichen Gewindeteil, einen Balgteil und einen in einem gemeinsamen Gehäuse geführten, auslaßseitigen Schaftteil aufweisen. '

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilanordnung besteht in der Möglichkeit, mit einfachsten Mitteln, nämlich mittels eines leichtverstellbaren Vej},tijLk..Qnus, die Durchflußquerschnitte der einzelnen Ventile

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zu verstellen, um eine genau gleichmäßige Dosierung der einzelnen Ventilauslässe zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Mehriachventilanordnung, j

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht der Mehrfachventilanordnung

gemäß Fig. 1 in auseinandergezogener Anordnung, wobei zur Verdeutlichung der Darstellung einige Teile weggelassen sind,

Fig. 3 eine Schnittansicht in der Linie 3-3 der Fig₄ 2 und

Fig. 4 einen Schaltplan für eine pneumatische Steuerung zur Betätigung der Ventilanordnung gemäß den Fig, I bis 3.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ventilanordnung 10 weist gemäß Fig. 1 und 3 einen Verteilerkopf 12 auf, dessen längs verlaufende Vei>teilerkammer 14 über eine Leitung 15 an ein Drucksystem angeschlossen ist. Der Leitungsanschluß ist so ausgebildet, daß er eine geringfügige Längsbewegung des Verteilerkopfes 12 ermöglicht. Von der Verteilerkammer 14 führen eine Anzahl Bohrungen 16 nach unten (Fig. 3).

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In den Bohrungen 16 befinden sich elastische Einsätze 18, bestehend aus· einem Gewindeteil 19, einem Balgteil 20, einem Schaftteil 21 und einer anschließenden ringförmigen Dichtfläche 22, die zentrisch zu einem Ausgangskanal 23 angeordnet ist. Der elastische Einsatz 18 besteht aus plastischem Werkstoff, z.B. Polytetrafluoräthylen, der gegen das zu verteilende Medium unempfindlich ist. Der Balgteil 20 des elastischen Einsatzes 18 ermöglicht infolge seiner Gestaltung ein gewisses Zusammendrücken des Einsatzes 18 in seiner Längsrichtung. An einer Ringfläche 24 des elastischen Einsatzes 18 liegt eine Druckfeder 26 an, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Diese drückt das untere Ende des Einsatzes 18 nach unten. Die Einsätze 18 befinden sich in einem Gehäuse 28, das am Verteilerkopf 12 befestigt ist und an seiner Unter«. seite eine Anzahl Öffnungen zur Aufnahme der Schaftteile 21 aufweist. Die Führung der Schaftteile 21 in diesen Öffnungen ist so gestaltet, daß das untere Ende der Einsätze 18 eine begrenzte Längsbewegung ausführen kann.. ·

An der Unterseite der Ventilanordnung 10 befindet sich eine Schließplatte 30, deren Oberseite als ebene Fläche 31 ausgebildet ist, und die mit einer Anzahl mit den Ausgangskanälen 23 der Einsätze 18 ausgerichteten Auslaßöffnungen 32 versehen ist. An diesen befinden sich Röhrchen (Fig. 2), durch die das zu verteilende Medium an die gewünschte Stelle, z.B. auf die Oberfläche eines Moduls 36, geführt wird. Es können auch mehrere Röhrchen 34 mit einer einzigen Auslaßöffnung 32 verbunden sein. ;:■&; *■·:. -:.^~ 2 0 9 8 A 4 / 0 U 9 ^;

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Die Durchflußmenge jedes Ventiläuslasses kann durch ein Drosselventil 40 geregelt werden, bestehend aus einem Gewindeteil 41,, einem Ventil« konus 42 und einem Schaft 44 mit einem Schlitz 45 am oberen Ende, Der Ventilkonus 42 ist in geringem Abstand vom oberen Ende des Durchstrdmkanales im elastischen Einsatz 18 angeordnet. Zum Ausgleich von evtl. Veränderungen im Einsatz 18, von Flüssigkeitsreibungsverlusten innerhalb der Verteilerkammer 14 und anderer Faktoren kann das Drossel» g ventil 40 in entsprechender Weise eingestellt werden. Zur Fixierung der Einstellage des Drosselventils 40 dient eine Kontermütter 46 im Verteilerkopf 12; eine ringförmige Dichtung sorgt für den mediumdichten Abschluß.

Die Lagerung der vorher beschriebenen Teile ist so angeordnet, daß zwischen dem Verteilerkopf 12 und den zugehörigen Einzelteilen 2inerseits und der Schließplatte 30 andererseits eine Relativbewegung mög-

lieh ist, durch welche die Ausgangskanäle 23 der Einsätze 18. relativ zu den Auslaßöffnungen 32 in der Schließplatte 30 verschoben werden können. Hierzu dient eine Grundplatte 50 mit einem an ihr befestigtem Haltebügel 52, auf dem die Schließplatte 30 mit beiderseitigen Auflagekanten 54 aufliegt. Anschlagleisten 67 an den Innenseiten des Haltebügels 52 dienen zur Sicherung der zentrischen Lage des Gehäuses 28 mit dem Verteilerkopf 12 und den zugehörigen Ventilelementen. .

Auf der Grundplatte 50 sind Schraubenbolzen 56 mit. je einem Längs schlitz

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58 an der Innenseite paarweise montiert. In den Längssehlitzen 58 be«, finden sich durch Muttern 61 gesicherte flexible Querleisten 60, Diese sind an ihrer Unterseite in Schlitzen 62 im Verteilerkopf 12 (Fig. 2) geführt. Am Grund der Schlitze 62 befinden sich Stifte 66, die der Zentrierung des Verteilerkopfes 12 bezüglich der Grundplatte 50 dienen. Im Zusammenwirken mit den Dichtflächen 22 der elastischen Einsätze 18 bilden die Stifte 66 eine Dreipunktlagerung für den Verteilerkopf 12 und die elastischen Einsätze 18. Befinden sich die Querleisten 60 in einer unbelasteten Lage, so stellen sie den Verteilerkopf 12 bezüglich der Schließplatte 30 in eine Mittelstellung ein.

Die Stelleinrichtung zur Betätigung der Ventilanordnung 10 gemäß Fig. besteht aus einem pneumatischen Antriebszylinder 65, der den Verteile rkopf 12 und die an ihm gelagerten Elemente relativ zur Schließplatte 30 zur unterschiedlichen Ausrichtung der Ausgangskanäle 23 mit den Auslaß öffnungen 32 entsprechend zugeführten Taktsteuersignalen längs· verschiebt. Der Kolbenschaft der Stelleinrichtung ist hierzu mit dem Verteilerkopf 12 mittels eines in eine Nut 69 eingeschobenen Kopfes 69a '■ verbunden (Fig. 2), und diese Kupplung ermöglicht eine begrenzte vertikale Relativbewegung des Verteilerkopfes 12 zur Verstelleinrichtung.

Das Schaltbild für die pneumatische Steuerung der Ventilanordnung 10 gemäß Fig. 4 zeigt einen doppelt wirkenden Antriebs zylinder 65, dessen Kolben 65a in der vorher erläuterten Weise mit dem Verteilerkopf der

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Ventilanordnung 10 gekoppelt ist. Der Antriebs zylinder 65 wird mittels eines pneumatischen Vie rwe ge ventile s 76 gesteuert, das seinerseits unter der Steuerung von pneumatischen Schaltventilen 78 und 80 steht. Diese werden mittels der Kolbenstange des Kolbens 82a eines Pneuma» tikzylinders 82 umgeschaltet, der als Zeitsteuerelement wirksam ist und die Zeitdauer des Öffnens der Ventilanordnung 10 bestimmt. Die Beaufschlagung des Kolbens 82a des Zylinders 82 erfolgt über ein pneumatisch gesteuertes Vierwegeventil 84, dessen Umschaltung jeweils durch einerypneumatischen Taktimpuls in der Leitung 72 ausgelöst wird. Die durch die Leitung 72 zugeführten Taktimpulse bestimmen somit die Arbeitsfrequenz der Ventilanordnung 10.

Zum Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Steuereinrichtung wird über eine weitere Leitung 86 Druckmedium ständig zugeführt. Ein Druckregler 89 regelt den zugeführten Druck auf einen in den Leitungen 88 und 90 konstanten Druck von 4 at. Der Druck in der Leitung 88 wird sodann von einem weiteren Druckregler 91 auf einen Druck von 3 at reduziert, und dieser Druck wird in den anschließenden Leitungen 92 und 93 konstant gehalten. Ein dritter Druckregler 94 regelt schließlich den Druck für die Leitung 95, die zu einem Druckbehälter 96 führt, der seinerseits mit der Ver'teilerkammer 14 der Ventilanordnung 10 in Verbindung steht. Der Druckregler 94 sorgt somit dafür, daß das zu verteilende Medium im Druckbehälter 96 unter einem konstanten Druck gespeichert wird,

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Beim Betrieb der in Fig. 4 dargestellten Schaltung bleibt, solange durch die Leitung 72 kein pneumatischer Taktimpuls zugeführt wird, das Vierwegeventil 84 unter der Wirkung der Feder 84a in der gezeigten Lage, in der dem Zylinder 82 Druckluft aus der Leitung 92 zugeführt wird, unter dessen Wirkung der Kolben 82a die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt. Gelangt durch die Leitung 72 tl· ein pneumatischer Impuls zum Vierwegeventil 84, so wird dieses zur

Umsteuerung des Zylinders 82 umgeschaltet und der Kolben 82a wird (im Sinne der Fig. 4) nach links verstellt. Mit Beendigung des durch die Leitung 72 zugeführten pneumatischen Impuses stellt sich das Vierwegeventil 84 in seine ursprüngliche Lage zurück und der Zylinder 82 wird erneut von links beaufschlagt.

ι Mit Beginn des vorherigen Vorschubes des Kolbens 82a nach links entlastet der Nocken 82b an der Kolbenstange des Kolbens 82a das Schaltventil 80, so daß dieses unter der Wirkung der Feder 80a nach links verstellt und die Druckzufuhr zum Steueranschluß 76a des Vierwegeventils 76 absperrt. Das Vierwegeventil 76 wird jedoch nicht umgeschaltet, da auch am entgegengesetzten Steueranschluß 76b keine Druck-, luft anliegt. Es ist noch zu bemerken, daß im weiteren Verlauf der Hübbewegung der Nocken 82b an einem. Anschlaghebel 100 vorüberbewegt wird, jedoch ohne diesen zu betätigen, da dessen Verstellung nur in der entgegengesetzten Vorschubrichtung möglich ist.

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Nach Beendigung des durch die Leitung 72 zugeführten Impulses und nach der Rückstellung des Vierwegeventils 84 in seine in der Zeichnung dargestellte Aus.gangslage, verstellt der durch die Leitung 92 zugeführte Druck den Kolben 82a wiederum nach rechts. Die Zufuhr des Druckme« diums zum Zylinder 82 erfolgt über Drosselventile 102 bzw. 104, die so justiert sind, daß in Anpassung an den in der Leitung 92 herrschenden Druck die Vorschubzeit des Kolbens 82a genau bestimmt ist. Rückschlagventile 103 und 105 verhindern einen Gegendruck auf die nicht beaufschlagte " Fläche des Kolbens 82a während seiner Vor Schubbewegungen.

Die Betätigung des Anschlaghebels 100 durch den Nocken 82b beim Vorschub des Kolbens 82a nach rechts bewirkt die umschaltung des Schaltventils 78 gegen die Wirkung der Feder 78a; dadurch wird dem Steueranschluß 76b des Vier Wegeventils 76 Druck zugeführt und das Ventil 76 umgeschaltet, so daß nunmehr aus der Leitung 90 die linke Seite des Kolbens 65a druckbeaufschlagt wird; dementsprechend erfolgt eine Ver- j

Schiebung des Verteilerkopfes 12 der Ventilanordnung 10 nach rechts, wodurch die Ventilausgänge geöffnet werden. Die Öffnung der Ventilausgänge der Ventilanordnung 10 bleibt solange aufrechterhalten, bis der Nocken 82b gegen die Kraft der Feder 80a das Schaltventil 80 öffnet, denn hierdurch wird dem Steueranschluß 76a wiederum Druck zugeführt und das Vier we ge ventil 76 nach links verstellt, in dessen Folge jetzt die Druckzufuhr zum Antriebs zylinder 65 umgekehrt und die Ventil« anordnung 10 geschlossen wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Γ, Mehrfachventilanordnung mit einer Anzahl mittels eines einzigen Steuerschiebers an eine gemeinsame Zufuhrleitung anschließbarer Auslaßkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in einem gemeinsamen Verteilerkopf (12) angeordnet sind und je einen axial zum Ausgangskanal (23) elastischen Einsatz (18) aufweisen, der mit seiner ausla'ßseitigen Flache (gegenüber 31) auf einer die Auslaß« öffnung (32) in übereinstimmendem Abstand enthaltenden Schließplatte (30) elastisch aufliegt, wobei die Schließplatte und der Verteilerkopf, mit den elastischen Einsätzen relativ zueinander begrenzt parallel verschiebbar gelagert sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

: (12)

Schließplatte (30) stationär gelagert ist und der Verteilerkopf/mit den elastischen Einsätzen (18) beweglich geführt und als Steuer« schieber wirksam ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elasti« sehen Einsätze (18) unter der Kraft je einer Feder (26) auf der Schließplatte (30) aufliegen, '

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4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einsätze (18) je einen im Verteilerkopf (12) befindlichen Gewindeteil (19), einen Balgteil (20) und einen in einem gemeinsamen Gehäuse (28) geführten, auslaßseitigen Schaftteil (21) aufweisen. .-■""-■
5* Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einsätze (18) aus Pölytetrafluoräthylen bestehen,
6, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch·» flußquerschnitte der Ventile mittels eines verstellbaren Ventilkonus (42) einzeln einstellbar sind, ' .
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 Und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in Reihe angeordnet sind und die Relativbewegung zwischen Schließplatte (30) und Verteilerkopf (12) linear erfolgt.

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