DE202009007243U1

DE202009007243U1 - Valve device with integrated mixer element

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Publication number: DE202009007243U1
Application number: DE200920007243
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: JP2010276199A; JP5693045B2

Abstract

Ventilvorrichtung zum Dosieren eines über einen Fluidpfad zugeführten flüssigen Mediums, wobei die Ventilvorrichtung (20) ein Heizelement (28) zum Heizen einer Wand des Fluidpfads umfasst, gekennzeichnet, durch zumindest ein Mischelement (29), das in den Fluidpfad eingefügt ist und ausgestaltet ist zum Einbringen einer radialen Strömungskomponente in das flüssige Medium beim Fließen durch den Fluidpfad.A valve device for dosing a liquid medium supplied via a fluid path, the valve device (20) comprising a heating element (28) for heating a wall of the fluid path, characterized by at least one mixing element (29) inserted into the fluid path and configured for Introducing a radial flow component into the liquid medium as it flows through the fluid path.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung zum Dosieren eines über einen Fluidpfad zugeführten flüssigen Mediums, wobei die Ventilvorrichtung ein Heizelement zum Heizen einer Wand des Fluidpfads umfasst.The The present invention relates to a valve device for Dosing one over supplied a fluid path liquid Medium, wherein the valve device is a heating element for heating a wall of the fluid path comprises.

Moderne Herstellungsverfahren erfordern häufig eine Abgabe geringster Mengen von Medien auf ein Werkstück oder Produkt. Solche Medien können Öl, Fett oder Klebstoffe im Mechanikbereich, Reinigungs- oder keimabtötende Mittel im medizinischen oder pharmazeutischen Bereich, Farben, Lösungsmittel, Beschichtungsmittel und dergleichen in der Elektronikindustrie, aber auch Lebensmittelfarben oder Lebensmittelinhalte in der Lebensmitteltechnologie umfassen.modern Manufacturing processes often require a lowest charge Quantities of media on a workpiece or product. Such media can be oil, grease or adhesives in the field of mechanics, detergents or germicides in the medical or pharmaceutical field, paints, solvents, Coating agents and the like in the electronics industry, but also food colors or food content in food technology include.

Bei der Dosiertechnologie wurden zwei verschiedene Ansätze zum Dosieren geringster Mengen von Medien vorgeschlagen. Einerseits werden sogenannte Strahl- oder Jet-Ventile zum tropfenförmigen oder strahlförmigen Auftragen des Mediums auf das Werkstück verwendet. Hierbei wird ein hoher Druck eingesetzt, sodass die gewünschte Medienmenge durch eine Öffnung oder Düse des Ventilkopfes auf das Werkstück gespritzt wird. Andererseits sind Dosierventile mit einer Dosiernadel bekannt, bei denen relativ geringe Drücke verwendet werden, da das Medium nicht mittels eines Strahlverfahrens gespritzt wird, sondern lediglich aus der Spitze der Nadel herausgepresst wird. Hierbei wird die Spitze der Nadel sehr nahe an das Werkstück herangeführt, sodass das aus der Nadel austretende Medium unmittelbar auf das Werkstück aufgetragen wird.at The dosing technology has two different approaches to Dosing smallest amounts of media proposed. On the one hand are so-called jet or jet valves for drop-shaped or jet-like application of the medium on the workpiece used. Here, a high pressure is used, so that the desired amount of media through an opening or nozzle the valve head on the workpiece is injected. On the other hand, metering valves with a dispensing needle known in which relatively low pressures are used, as the Medium is not injected by a blasting process, but is merely squeezed out of the tip of the needle. in this connection The tip of the needle is brought very close to the workpiece, so that the from the needle emerging medium applied directly to the workpiece becomes.

Allerdings zeigen hochviskose Flüssigkeiten, wie beispielsweise einen Ein-Komponenten-Epoxidharze, Silikone und andere Klebstoffe, aber auch einige Fette und Öle, die durch eine Zuführröhre des Ventils fließen, dicke an den Wänden der Röhre anhaftende Ober flächenzonen. In diesen Oberflächenzonen ist die Fließgeschwindigkeit wesentlich langsamer als in der Mitte der Röhre. Sie kann sogar in der Nähe der Wände der Röhre auf nahezu Null absinken.Indeed show highly viscous liquids, such as for example, one-component epoxy resins, silicones and other adhesives, but also some fats and oils, through a supply tube of the valve flow, thick on the walls the tube adherent surface zones. In these surface zones is the flow rate much slower than in the middle of the tube. She can even in the Near the Walls of the Tube on fall almost zero.

Somit weist das abzugebende Fluid beispielsweise in einem röhrenförmigen Fluidpfad eines Dosierventils die höchste Fließgeschwindigkeit in der Mitte des Fluidpfaddurchmessers auf und fast keine Geschwindigkeit an der (den) Wand (Wänden) des Fluidpfads, wo Fluidschichten anhaften. Dieser Effekt führt zu mehreren Nachteilen. Erstens muss zum Erzielen geeigneter Dosierbedingungen thermische Energie in die Flüssigkeit eingeleitet werden, falls eine reduzierte oder stabilisierte Fluidviskosität erwünscht ist. Dies kann durch ein in der Nähe des Fluidpfads angeordnetes elektrisches Heizelement erreicht werden, um dadurch die Metallröhre und die anhaftenden Grenzschichten des daran haftenden Fluids auf eine eingestellte Temperatur zu erwärmen. Aufgrund der Tatsache, dass der Flüssigkeitsabschnitt in diesem Oberflächenbereich nicht fließt oder sehr langsam fließt, ist die Einwirkzeit der Temperatur jedoch ziemlich lang. Dies kann zu einer erhöhten Viskosität von heiss aushärtenden oder vorgemischten Zwei-Komponenten-Klebstoffen mit begrenzter Topfzeit (Pot-Life, was die nutzbare Lebensdauer eines in einem Eimer aufbewahrten Klebstoffes nach seiner Mischung bezeichnet). Zweitens wirken die an den Wänden des Fluidpfads in dem Ventil anhaftenden Oberflächenschichten als thermische Isolation für das in der Mitte des Fluidpfads fließende Fluid. Bei höheren Fließraten des Fluids (zum Beispiel bei hohen Dosier- oder Abstrahlfrequenzen) kann diese thermische Isolation eine Temperaturinhomogenität des abgegebenen Fluids verursachen, da das Heizelement das passierende Material in der Mitte des Fluidpfads nicht schnell genug aufheizen kann. Drittens zeigen Fluide mit gelösten Festpartikeln, wie beispielsweise Silikone mit Phosphor-Füllmittel zum Kapseln lichtemittierender Dioden (LEDs), eine Ablagerung des Füllmittels aufgrund der langen Verweildauer des Fluids in den Oberflächenzonen des Fluidpfads.Consequently indicates the fluid to be dispensed, for example, in a tubular fluid path a metering valve the highest flow rate in the middle of the fluid path diameter and almost no speed on the wall (s) the fluid path where fluid layers adhere. This effect leads to several Disadvantages. First, to achieve suitable dosing conditions thermal energy in the liquid be introduced if a reduced or stabilized fluid viscosity is desired. This can be done by a nearby the fluid path arranged electrical heating element can be achieved around the metal tube and the adherent boundary layers of the adhering fluid to heat a set temperature. Due to the fact, that the liquid section in this surface area does not flow or flows very slowly, However, the exposure time of the temperature is quite long. This can to an increased viscosity of hot curing or premixed two-component adhesives with limited pot life (Pot-Life, what the useful life of an adhesive stored in a bucket after its mixing designated). Secondly, they act on the walls of the fluid path in the Valve adhering surface layers as thermal insulation for the fluid flowing in the middle of the fluid path. At higher flow rates of the Fluids (for example at high metering or radiation frequencies) This thermal insulation can be a temperature inhomogeneity of the delivered Cause fluid because the heating element is the passing material in the middle of the fluid path can not heat up fast enough. Third, show fluids with dissolved Solid particles, such as silicones with phosphorus filler for the capsule of light emitting diodes (LEDs), a deposit of the filler due to the long residence time of the fluid in the surface zones of the fluid path.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wärmetransfer von dem Heizelement zu der Flüssigkeit in dem Fluidpfad zu verbessern, um dadurch die Homogenität des radialen Temperaturprofils zu verbessern.It An object of the present invention is heat transfer from the heating element to the liquid in the fluid path to thereby improve the homogeneity of the radial Improve temperature profiles.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale.These Task is solved by the features listed in the protection claim 1.

Demensprechend führt das vorgeschlagene Mischelement eine radiale Fließkomponente ein, sodass die radiale Vermischung des Fluids in dem Fluidpfad des Ventils verbessert wird. Dadurch kann auch bei Fluiden mit sehr hoher Viskosität ein homogenes radiales Temperaturprofil erzeugt werden. Darüber hinaus kann das Fluid aufgrund der Mischung durch alle Bereiche des Fluidpfads wandern, wodurch nur sehr dünne Oberflächenzonen an den Wänden des Fluidpfads verbleiben. Das gesamte Fluid wird mit den beheizten Wänden in Kontakt gebracht, sodass ein verbesserter Wärmetransfer erzielt wird, was zu einem höheren Durchsatz bei geringeren Temperaturschwankungen innerhalb des Fluids führt. Zusätzlich hilft das Mischelement bei der Vermeidung der Ablagerung von Partikeln, weil der Querschnitt des Fluidpfads verringert werden kann, die Fluidgeschwindigkeit erhöht werden kann, und der radiale Mischeffekt die Verteilungsstabilität unterstützt. Die erzielte verbesserte Partikelverteilung ist wichtig für gleichbleibende Dosierungsergebnisse. Es sei angemerkt, dass der Querschnitt des Fluidpfads nicht notwendigerweise kreisförmig sein muss. Er kann jede nicht kreisförmige Form aufweisen, wobei die vorgenannte radiale Fließkomponente als Fließkomponente in lateraler oder Querrichtung zu verstehen ist.Accordingly, the proposed mixing element introduces a radial flow component, so that the radial mixing of the fluid in the fluid path of the valve is improved. As a result, even with fluids having a very high viscosity, a homogeneous radial temperature profile can be generated. In addition, due to the mixture, the fluid may migrate through all areas of the fluid path, leaving only very thin surface zones on the walls of the fluid path. All of the fluid is brought into contact with the heated walls so that improved heat transfer is achieved, resulting in higher throughput with less temperature fluctuations within the fluid. In addition, since the cross section of the fluid path can be reduced, the fluid velocity can be increased, and the radial mixing effect promotes distribution stability, the mixing element helps to prevent the deposition of particulates. The achieved improved particle distribution is important for consistent dosage results. It should be noted that the cross-section of the fluid path does not necessarily have to be circular. It may have any non-circular shape, the aforesaid radial flow component being understood as a flow component in a lateral or transverse direction.

Gemäß einer beispielhaften Implementierung kann das Mischelement zumindest ein unbewegtes statisches Mischerelement mit vorbestimmten Hindernissen für den fließenden Strom des flüssigen Mediums umfassen. Als spezifischeres Beispiel kann das statische Mischerelement zumindest einen spiralförmigen Mischer mit zumindest einem Wendelelement umfassen.According to one exemplary implementation, the mixing element can at least one unmoved static mixer element with predetermined obstacles for the flowing Stream of liquid Medium include. As a more specific example, the static Mixer element at least one spiral mixer with at least comprise a helical element.

Desweiteren kann der Fluidpfad durch eine Metallröhre definiert sein. Diese Metallröhre kann dann durch das in dessen Nähe angeordnete Heizelement beheizt sein.Furthermore For example, the fluid path may be defined by a metal tube. This metal tube can then through that in its vicinity arranged heating element to be heated.

Bei dem flüssigen Medium kann es sich beispielsweise um einen Klebstoff, Fett oder Öl handeln. Selbstverständlich kann die Erfindung auch für andere Fluid-Typen in gleicher Weise eingesetzt werden.at the liquid Medium may be, for example, an adhesive, grease or oil. Of course you can the invention also for other fluid types are used in the same way.

Das Dosierventil kann einen piezoelektrischen Antrieb umfassen, der zumindest eine Düse steuert.The Metering valve may include a piezoelectric actuator, the controls at least one nozzle.

Die vorliegende Erfindung wird nun basierend auf einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher beschrieben, wobei:The The present invention will now be based on one embodiment with reference to the drawing figures, wherein:

1 einen Seitenquerschnitt durch ein Dosierventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt; und 1 shows a side cross-section through a metering valve according to the embodiment; and

2 ein Beispiel für ein in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendbares Mischelement zeigt. 2 shows an example of a mixing element usable in the first embodiment.

Das erste Ausführungsbeispiel wird nun basierend auf einem piezoelektrisch angetriebenen Dosierventil 20 beschrieben, wie es in dem Seitenquerschnitt gemäß 1 gezeigt ist.The first embodiment will now be based on a piezoelectrically driven metering valve 20 described as it is in the side cross-section according to 1 is shown.

Das Dosierventil 20 umfasst einen piezoelektrischen Antrieb 22, der aus Piezo-stapeln bestehen kann, an die ein über einen Stecker 10 und ein Verbindungskabel zugeführtes elektrisches Signal angelegt sein kann. Eine Bewegung des piezoelektrischen Antriebs 22 kann durch das angelegte elektrische Signal gesteuert werden, während die Bewegung auf einen Stab 26 einwirkt, der dann in der vertikalen Richtung der 1 angehoben oder abgesenkt wird. Eine Versiegelungskugel 23, die aus widerstandsfähigen Keramiken hergestellt sein kann, ist am unteren Ende des Stabes 26 befestigt. Wird die Versiegelungskugel 23 angehoben, kann zu dosierendes flüssiges Medium über eine Düse in einer Düsenplatte 27 aus dem Dosierventil 20 herausfließen. Das zu dosierende Medium kann über einen Einlass 25, der zu einem Fluidpfad mit eingeschobenem Mischelement 29 führt, zugeführt werden. Der Fluidpfad kann mittels eines Heizelements 28 beheizt werden, das ebenfalls über den Stecker 10 und das Verbindungskabel mit elektrischer Leistung versorgt werden kann. Das Mischelement 29 kann als ein Stab oder eine Röhre mit statischen Mischerelementen ausgestaltet und in den Fluidpfad des Dosierventils 20 integriert sein, typischerweise in der Nähe des Heizelements 28, wie in 1 gezeigt. Die statischen Mischerelemente des Mischelements 29 sind so gestaltet, dass eine radiale Vermischung des durch den Fluidpfad des Dosierventils 20 fließenden Materials erzeugt wird. Dies ermöglicht eine Verringerung der Dicke der laminaren Grenzschichten, um ein homogeneres radiales Temperaturprofil auch dann zu erzeugen, wenn Fluide mit sehr hoher Viskosität als Dosiermaterial verwendet werden.The metering valve 20 comprises a piezoelectric drive 22 , which can consist of piezo-stack, to the one over a plug 10 and a connection cable supplied electrical signal may be applied. A movement of the piezoelectric drive 22 can be controlled by the applied electrical signal while moving on a rod 26 which then acts in the vertical direction of the 1 is raised or lowered. A sealing ball 23 , which can be made of durable ceramics, is at the bottom of the bar 26 attached. Will the sealing ball 23 lifted, can be metered liquid medium through a nozzle in a nozzle plate 27 from the metering valve 20 flow out. The medium to be dispensed can via an inlet 25 leading to a fluid path with inserted mixing element 29 leads, be supplied. The fluid path can be achieved by means of a heating element 28 be heated, which also over the plug 10 and the connection cable can be supplied with electrical power. The mixing element 29 can be configured as a rod or tube with static mixer elements and into the fluid path of the metering valve 20 be integrated, typically in the vicinity of the heating element 28 , as in 1 shown. The static mixer elements of the mixing element 29 are designed so that a radial mixing of the through the fluid path of the metering valve 20 flowing material is generated. This allows a reduction in the thickness of the laminar boundary layers to produce a more homogeneous radial temperature profile, even when very high viscosity fluids are used as the dosing material.

Des weiteren können die statischen Mischerelemente des Mischelements 29 so ausgestaltet sein, dass das Fluid gezwungen wird, von den Oberflächenzonen des Fluidpfads in Richtung der Mitte des Fluidpfads zu fließen, und umgekehrt. Das Fluid bewegt sich somit wie eine Kolbenströmung oder Tropfenströmung durch alle Bereiche des Fluidpfads und hinterlässt nur sehr dünne Oberflächenzonen an den Wänden des Fluidpfads. Dadurch werden alle Bereiche des zu dosierenden Fluids mit den beheizten Wänden des Fluidpfads in Kontakt gebracht und ein höherer Durchlass mit geringeren Temperatur schwankungen innerhalb des Fluids kann aufgrund des verbesserten Wärmetransfers erzielt werden.Furthermore, the static mixer elements of the mixing element 29 be configured so that the fluid is forced to flow from the surface zones of the fluid path toward the center of the fluid path, and vice versa. The fluid thus moves through all areas of the fluid path, like a piston flow or droplet flow, leaving only very thin surface zones on the walls of the fluid path. Characterized all areas of the fluid to be metered are brought into contact with the heated walls of the fluid path and a higher passage with lower temperature fluctuations within the fluid can be achieved due to the improved heat transfer.

Die statischen Mischerelemente in dem Mischelement 29 dienen auch zur Verhinderung der Ablagerung von Partikeln. Dies wird durch eine Verringerung des Querschnitts des Fluidpfads erreicht. Die Fluidgeschwindigkeit wird erhöht und die radiale Mischwirkung unterstützt die Stabilität der Dosierung. Dies führt zu einer verbesserten Partikelverteilung, die für gleichbleibende Dosierergebnisse wichtig ist, zum Beispiel für spektrale Bestrahlungshomogenität (d. h. beim Gießen von LEDs mit einem Phosphor-Umwandler enthaltenden Klebstoff).The static mixer elements in the mixing element 29 also serve to prevent the deposition of particles. This is achieved by reducing the cross section of the fluid path. The fluid velocity is increased and the radial mixing action supports the stability of the dosage. This leads to an improved particle distribution, which is important for consistent dosing results, for example for spectral irradiation homogeneity (ie, when casting LEDs with a phosphorus converter-containing adhesive).

Der durch das Mischelement 29 erzielte verbesserte Wärmetransfer bewirkt einen höheren Durchsatz des Dosierventils 20 bei verringerter Heiztemperatur. Auch das durch frühzeitiges Aushärten von heiß härtenden Klebstoffen verursachte Verstopfungsrisiko des Dosierventils 20 wird minimiert und Ablagerungen von Festpartikel (z. B. Füllstoffe) enthaltenden Fluiden in dem Dosierventil werden verringert.The through the mixing element 29 achieved improved heat transfer causes a higher throughput of the metering valve 20 at reduced heating temperature. Also, the risk of clogging of the metering valve caused by premature curing of hot-curing adhesives 20 is minimized and deposits of solid particles (eg fillers) containing fluids in the metering valve are reduced.

Nachfolgend werden einige Beispiel von in dem Dosierventil 20 gemäß 1 verwendbaren Mischelementstrukturen näher beschrieben. Es wird angemerkt, dass das Mischelement 29 eine in den Flüssigkeitspfad eingefügte zusätzliche Röhre enthalten kann oder lediglich aus direkt in den Flüssigkeitspfad eingeführten Mischerelementen bestehen kann.Below are some examples of in the metering valve 20 according to 1 usable mixing element structures described in more detail. It is noted that the mixing element 29 one in the Liquid path may contain inserted additional tube or may consist only of directly introduced into the fluid path mixer elements.

Bewegungslose oder statische Mischer, die für das Mischelement 29 verwendet werden können, dienen zum Mischen von Flüssigkeiten, insbesondere hochviskose Materialien und zum Kontaktieren verschiedener Phasen, um dadurch den Wärme- und Massentransfer zu verbessern. Sie sind strommodulierende Einsätze, die in eine Röhre, Kanal oder Behälter eingebaut werden können, wie beispielsweise den Flüssigkeitspfad des Dosierventils 20. Das Mischelement 29 oder dessen Mischerelemente bewegen sich selbst nicht, nutzen aber die Druckdifferenz oder die kinetische und potenzielle Energie des behandelten Materials, um vorbestimmte Fließmuster und/oder zufällige Bewegungen zu erzeugen, die Geschwindigkeitsdifferenzen und somit relative Versetzungen verschiedener Teile des bewegten Materials verursachen. In einem Fluid bewirken die statischen Mischerelemente des Mischelements 29 ein Trennen, Verschieben, Scheren, Drehen, Beschleunigen, Abbremsen und/oder Vereinigen verschiedener Teile des Fluids oder des dosierten Materials. Die statischen Mischerelemente vermeiden somit die Not wendigkeit mechanischer Rührer oder dergleichen und sind daher dahingehend vorteilhaft, dass sie keine direkte Bewegungsleistung, keinen Antriebsmotor und keine elektrische Verbindungen benötigen. Der Materialfluss in dem Flüssigkeitspfad kann durch Gravitation, Druckdifferenz oder Ausnutzen vorhandener potenzieller oder kinetischer Energie induziert werden. Das Platzerfordernis ist somit gering, was eine kompakte Ausgestaltung des Mischelements 29 ermöglicht. Darüberhinaus ist die Installation einfach und schnell, zum Beispiel durch einfaches Auswechseln eines Abschnitts der Röhre des Fluidpfads oder durch Fixieren von Einsätzen in dem Fluidpfad. Statische Mischerelemente sind in zahlreichen verschiedenen Typen, Formen und Geometrien erhältlich, die aus einer großen Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Das Mischelement 29 kann daher in einfacher Weise an die Prozessanforderungen und Merkmale der Prozessmaterialien angepasst werden. Physikalische Eigenschaften, z. B. Fließverhalten, Partikelgröße, mechanische Stärken, Abtragungseffekte, Sicherheitsvorschriften, zum Beispiel für Lebensmittel und pharmazeutische Industrien, können durch geeignete Ausgestaltung der Mischerelemente in dem Mischelement 29 berücksichtigt werden.Motionless or static mixer used for the mixing element 29 can be used to mix liquids, especially high viscosity materials, and to contact different phases to thereby improve heat and mass transfer. They are power modulating inserts that can be installed in a tube, duct or container, such as the fluid path of the metering valve 20 , The mixing element 29 or its mixer elements do not move themselves, but utilize the pressure differential or kinetic and potential energy of the material being treated to produce predetermined flow patterns and / or random motions that cause velocity differences and thus relative dislocations of various parts of the moving material. In a fluid, the static mixer elements of the mixing element cause 29 separating, displacing, shearing, rotating, accelerating, decelerating and / or combining different parts of the fluid or the metered material. Thus, the static mixer elements avoid the need for mechanical stirrers or the like and are therefore advantageous in that they do not require direct motive power, drive motor and electrical connections. The flow of material in the fluid path can be induced by gravity, pressure difference, or utilizing existing potential or kinetic energy. The space requirement is thus low, which is a compact design of the mixing element 29 allows. Moreover, the installation is simple and quick, for example, by simply replacing a section of the tube of the fluid path or by fixing inserts in the fluid path. Static mixer elements are available in many different types, shapes and geometries made from a wide variety of materials. The mixing element 29 Therefore, it can be easily adapted to the process requirements and features of the process materials. Physical properties, eg. As flow behavior, particle size, mechanical strengths, erosion effects, safety regulations, for example, for food and pharmaceutical industries, by suitable design of the mixer elements in the mixing element 29 be taken into account.

Eine Vielzahl verschiedener Typen statischer Mischerelemente sind verfügbar. Nachfolgend werden zwei geeignete Typen solcher Mischerelemente unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.A variety of different types of static mixer elements are available. Hereinafter, two suitable types of such mixer elements will be described with reference to FIG 2 described.

2 zeigt einen spiralförmigen oder Wendelmischer, der aus einer langen zylindrischen Rohrleitung des Mischelements 29 oder Fluidpfads besteht, die eine Anzahl spiralförmiger Elemente 294 enthält, die abwechselnd um 180° in linker und rechter Richtung senkrecht zur Fließrichtung verdreht sind. Benachbarte Elemente sind um 90° in radialer Richtung versetzt. Daher stehen die Auslasskante eines gegebenen Elements und die Einlasskante des nächsten senkrecht aufeinander. Die glatte spiralförmige Oberfläche richtet den Materialfluss zur Rohrleitungswand und zurück in die Mitte, aufgrund von durch die spiralförmige Verdrehung der Fließkanäle induzierten sekundären Scheitelpunkten. Eine zusätzliche Geschwindigkeitsumkehr und Stromaufteilung resultiert aus dem Abscheren des Materials entlang des Röhrenquerschnitts zwischen benachbarten Elementen. Die systematische Aufteilung von Strömen und deren Zusammenführen in anderer Weise verstärkt die Mischwirkung. Bei Fluiden oder mehrphasigen Strömungen wird zusätzlich zur exzellenten Radialmischung eine relativ kurze Verweildauer sichergestellt. Aufgrund der glatten und sanft gekrümmten Oberflächen der spiralförmigen Elemente 294 ist der Druckabfall entlang des Wendelmischers sehr gering, während er eine fortlaufende und vollständige Mischung bereitstellt und radiale Gradienten der Temperatur, Geschwindigkeit und Zusammenstellung eliminiert. 2 shows a helical or spiral mixer consisting of a long cylindrical pipe of the mixing element 29 or fluid paths consisting of a number of spiral elements 294 contains, which are alternately rotated by 180 ° in the left and right direction perpendicular to the flow direction. Adjacent elements are offset by 90 ° in the radial direction. Therefore, the outlet edge of a given element and the inlet edge of the next are perpendicular to each other. The smooth spiral surface directs material flow to the pipe wall and back to the center due to secondary vertex induced by the spiraling of the flow channels. An additional velocity reversal and split in power results from shearing the material along the tube cross-section between adjacent elements. The systematic division of streams and their merging in another way enhances the mixing effect. In the case of fluids or multiphase flows, a relatively short residence time is ensured in addition to the excellent radial mixture. Due to the smooth and gently curved surfaces of the spiral elements 294 For example, the pressure drop along the helical mixer is very low while providing a continuous and complete mix and eliminating radial gradients of temperature, velocity and composition.

Als Modifikation des vorgenannten Wendelmischers könnten die individuellen spiralförmigen Elemente relativ zur Röhrenachse geneigt und entlang deren Länge kegelförmig sein. Dies führt zu Vorteilen dahingehend, dass die sich leicht vergrößernde Lücke zwischen den Mischerelementen und der Röhrenwand die Ecken oder Kontaktpunkte zwischen diesen eliminiert. Daher sind keine toten Zonen vorhanden und Ablagerung oder Blockierung kann nicht stattfinden. Andererseits verändert sich der Querschnitt der Strömungskanäle auf den beiden Seiten eines Mischerelements kontinuierlich entlang seiner Länge. Aufgrund der tangentialen Strömung an der Wand und der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten ergibt sich eine intensive Querströmung zwischen den benachbarten Strömungskanälen. Diese Merkmale führen zu einer verbesserten Mischeffizienz, einem geringerem Druckabfall mit geeigneter Querschnittsturbulenz, und gleichmäßigeren radialen und tangentialen Strömungsfeldern. Die höhere Geschwindigkeit und die Turbulenz in der Nähe der Röhrenwand führt zu höheren Wärmetransferkoeffizienten und einer saubereren Oberfläche. Zusätzlich zu dieser Selbstreinigungswirkung erleichtert der Mangel an Ecken das Reinigen bei schwierigen Materialien. Der in dieser Weise modifizierte Wendelmischer führt somit zu einer höheren Mischeffizienz pro Mischerlängeneinheit und verringert das Verstopfungsrisiko.When Modification of the above spiral mixer could be the individual spiral elements relative to the tube axis inclined and along their length conical be. this leads to to advantages in that the slightly widening gap between the mixer elements and the tube wall eliminates the corners or contact points between them. Therefore are no dead zones available and can deposit or blockage not take place. On the other hand, the cross section changes the flow channels on the both sides of a mixer element continuously along its Length. Due to the tangential flow on the wall and the pressure difference between the two sides an intense cross flow between the adjacent flow channels. These Features lead to an improved mixing efficiency, a lower pressure drop with suitable cross-section turbulence, and more uniform radial and tangential flow fields. The higher one Speed and turbulence near the tube wall leads to higher heat transfer coefficients and a cleaner surface. additionally The lack of corners facilitates this self-cleaning effect cleaning with difficult materials. The modified in this way Spiral mixer leads thus to a higher mixing efficiency per mixer length unit and reduces the risk of constipation.

Die vorgenannten Mischertypen könnten in das Mischelement 29 des Ausführungsbeispiels gemäß 1 eingesetzt werden, um dadurch eine radiale Vermischung des Dosiermaterials in dem Fluidpfad des Dosierventils 20 zu erzeugen. Selbstverständlich können auch andere statische Mischertypen, wie beispielsweise druckabfallarme (low pressure drop, LEDs) oder SMX-Mischer, in Abhängigkeit der Art und Größe einer spezifischen Anwendung verwendet werden.The aforementioned mixer types could be used in the mixing element 29 of the embodiment according to 1 be used to thereby a radial mixing of the metering material in the fluid path of the metering valve 20 to create. Of course, other static mixer types, such as low pressure drop (LEDs) or SMX mixers, may be used depending on the type and size of a specific application.

Es sei daher angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das spezifische Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschränkt ist und in jeder Ventilvorrichtung mit beheiztem Fluidpfad oder Strömungspfad für das zu dosierende Material eingesetzt werden kann.It is therefore to be understood that the present invention is not limited to the specific embodiment of FIG 1 is limited and can be used in any valve device with heated fluid path or flow path for the material to be metered.

Claims

Valve device for metering a liquid medium supplied via a fluid path, wherein the valve device ( 20 ) a heating element ( 28 ) for heating a wall of the fluid path, characterized by at least one mixing element ( 29 ) inserted in the fluid path and configured to introduce a radial flow component into the liquid medium as it flows through the fluid path.

Valve device according to claim 1, wherein the mixing element ( 29 ) non-moving static mixer elements ( 294 ) with predetermined obstacles to the flowing flow of the liquid medium.

Valve device according to claim 1 or 2, wherein the static mixer elements at least one spiral mixer with at least one spiral-shaped element ( 294 ).

Valve device according to one of the preceding claims, wherein the fluid path through a metal tube is defined.

Valve device according to one of the preceding claims, wherein the liquid Medium an adhesive, grease or oil is.

Valve device according to one of the preceding claims, wherein the valve device ( 20 ) a piezoelectric drive ( 22 ), the at least one nozzle of the valve device ( 20 ) controls.