DE202012101387U1

DE202012101387U1 - Injector

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Publication number: DE202012101387U1
Application number: DE201220101387
Authority: DE
Original assignee: DEKUMED Gesellschaft fuer Kunststoff und Medizintechnik GmbH and Co KG.
Current assignee: DEKUMED Gesellschaft fuer Kunststoff und Medizintechnik GmbH and Co KG.
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2022-04-17

Abstract

Einspritzventil (10) zum Einspritzen einer Kunststoffmasse in eine Mischkammer (70), mit einer Ventilkammer (20) und einer Einlassöffnung (24) zum Einlass von Kunststoffmasse in die Ventilkammer (20), mit einem beweglich gegenüber der Ventilkammer (20) gelagerten Kolben (30) mit einem Verschlusselement (38), wobei das Verschlusselement (38) eingerichtet ist, im Zustand, dass das Einspritzventil (10) mit der Mischkammer (70) verbunden ist, gegen einen Ventilsitz abzudichten und wobei ein Durchtritt des Kolbens (30) aus der Ventilkammer (20) über eine Faltenbalgdichtung (40) flüssigkeitsdicht gedichtet ist.Injection valve (10) for injecting a plastic mass into a mixing chamber (70), with a valve chamber (20) and an inlet opening (24) for the inlet of plastic mass into the valve chamber (20), with a piston movably mounted in relation to the valve chamber (20) 30) with a closure element (38), the closure element (38) being set up to seal against a valve seat in the state in which the injection valve (10) is connected to the mixing chamber (70) and wherein the piston (30) passes through the valve chamber (20) is sealed liquid-tight via a bellows seal (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil zum Einspritzen einer Kunststoffmasse in eine Form, eine Ventileinheit und einen Dosierkopf.The invention relates to an injection valve for injecting a plastic material into a mold, a valve unit and a metering head.

Bei dem RTM-Verfahren (RTM = resin transfer molding) werden zumindest zwei Kunststoffkomponenten vermischt und in eine Form eingebracht. Diese Form kann beispielsweise mit Fasern ausgekleidet sein, um ein Faserverbundwerkstück zu erzeugen. Vor dem Einbringen der Kunststoffkomponenten in die Form werden diese zunächst in einem Mischkopf vermischt, wie dies aus bspw. DE 20 2010 007 931 U1 bekannt ist. Anschließend werden Sie unter Druck in die Form eingebracht bzw. eingespritzt und/oder sie werden über einen an der Form angelegten Unterdruck in die Form angesaugt. In der Form werden die Kunststoffkomponenten unter vorgegebenen Druck- und Temperaturbedingungen ausgehärtet.In the RTM process (RTM = resin transfer molding) at least two plastic components are mixed and introduced into a mold. For example, this form may be lined with fibers to produce a fiber composite workpiece. Before introducing the plastic components into the mold, they are first mixed in a mixing head, as can be seen from eg. DE 20 2010 007 931 U1 is known. They are then introduced or injected under pressure into the mold and / or they are sucked into the mold via a negative pressure applied to the mold. In the mold, the plastic components are cured under predetermined pressure and temperature conditions.

Für das Einbringen der Kunststoffkomponenten in den Mischkopf ist eine genaue Bestimmung der Menge und des Zeitpunkts notwendig und es ist bekannt, dass die Befüllung mit einem Ventil gesteuert werden kann. Neben der genauen Dosierung der jeweiligen Kunststoffkomponente ist es notwendig, dass das Ventil einfach aufgebaut ist und leicht gereinigt werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Ventil bereitzustellen. Auch soll ein unbeabsichtigtes Austreten der Kunststoffkomponente vermieden werden.For the introduction of the plastic components in the mixing head an accurate determination of the amount and the time is necessary and it is known that the filling can be controlled with a valve. In addition to the exact dosage of the respective plastic component, it is necessary that the valve is simple and easy to clean. The object of the present invention is to provide an improved valve. Also, an inadvertent leakage of the plastic component should be avoided.

Diese Aufgabe wird durch das Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the injection valve with the features of the claim. Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.

Ein erfinderisches Einspritzventil zum Einspritzen einer Kunststoffmasse in eine Mischkammer umfasst eine Ventilkammer und eine Einlassöffnung zum Einlass von Kunststoffmasse in die Ventilkammer, mit einem beweglich gegenüber der Ventilkammer gelagerten Kolben mit einem Verschlusselement oder insbesondere einer Ventilnadel, wobei das Verschlusselement eingerichtet ist, im Zustand, dass das Einspritzventil mit der Mischkammer verbunden ist, gegen einen Ventilsitz abzudichten und wobei ein Durchtritt des Kolbens aus der Ventilkammer über eine Faltenbalgdichtung flüssigkeitsdicht gedichtet ist. Dabei ist bevorzugt der Ventilsitz, also das mit dem Verschlusselement interagierende Element an der Mischkammer angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Verschlusselement eine Ventilnadel, wobei anstelle der Verwendung einer Verschlussnadel zur Realisation der Ventilfunktion auch bspw. Dichtflächen gegeneinander verschoben werden können. Durch die Faltenbalgdichtung wird eine absolut sicher dichtende und verschleißfreie Möglichkeit der Abdichtung des Austritts des Kolbens aus dem Ventilkörper realisiert. Zusätzlich sichern die federelastischen Eigenschaften des Faltenbalgs, dass das Ventil in seiner nicht angetriebenen Grundposition in seiner geschlossenen Position ist und so nicht unbeabsichtigt das Kunststoffmaterial austreten kann. Ferner befindet sich Luft innerhalb des Faltenbalgs. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter und somit wird die Wärmeableitung von der Kunststoffmasse an die Umgebung reduziert. Als Kunststoffmasse wird insbesondere eine Komponente, wie Harz oder Härter, eines Mehrkomponentenharzes angesehen.An inventive injection valve for injecting a plastic material into a mixing chamber comprises a valve chamber and an inlet opening for the admission of plastic material into the valve chamber, with a piston movably mounted with respect to the valve chamber with a closure element or in particular a valve needle, wherein the closure element is arranged, in the state that the injection valve is connected to the mixing chamber to seal against a valve seat and wherein a passage of the piston from the valve chamber via a bellows seal is sealed liquid-tight. In this case, the valve seat, that is to say the element interacting with the closure element, is preferably arranged on the mixing chamber. In the preferred embodiment, the closure element is a valve needle, wherein instead of using a valve needle to realize the valve function and, for example, sealing surfaces can be moved against each other. Due to the bellows seal an absolutely secure sealing and wear-free possibility of sealing the outlet of the piston is realized from the valve body. Additionally, the resilient properties of the bellows ensure that the valve is in its closed position in its non-driven home position and so can not inadvertently leak out of the plastic material. Furthermore, there is air inside the bellows. Air is a poor conductor of heat and thus heat dissipation from the plastic mass to the environment is reduced. As a plastic composition in particular a component, such as resin or hardener, a multi-component resin is considered.

Bevorzugt weist die Ventilkammer eine Auslassöffnung zur Ermöglichung eines Zirkulationskreislaufs der Kunststoffmasse auf. So kann ständig die in dem Ventil befindliche Kunststoffmasse ausgetauscht werden und hierüber sichergestellt werden, dass die in die Mischkammer beförderte Masse ihre Solltemperatur aufweist und/oder behält. Ferner kann so bei empfindlichen Kunststoffmassen oder Additiven Alterungsneigungen durch ein zu langes Verweilen der Masse in dem Einspritzventil vorgebeugt werden.Preferably, the valve chamber has an outlet opening for enabling a circulation circuit of the plastic mass. Thus, constantly located in the valve plastic mass can be exchanged and this ensures that the conveyed into the mixing chamber mass has its target temperature and / or reserves. Furthermore, in the case of sensitive plastic materials or additives, aging tendencies can be prevented by too long a lingering of the mass in the injection valve.

Insbesondere ist in der Ventilkammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung eine in Abhängigkeit der Kolbenstellung öffen- und zumindest teilweise verschließbare Zirkulationsöffnung vorgesehen. So wird ermöglicht, dass der Zirkulationskreislauf während dem Fördern der Kunststoffmasse in die Mischkammer unterbrochen oder zumindest reduziert ist und so wird die Förderung in den Mischkopf optimiert. Dies bedeutet insbesondere, dass die Zirkulationsöffnung bei einer Öffnungsstellung des Verschlusselements zur Freigabe des Kunststoffmaterials an eine Mischkammer des Dosierkopfs zumindest teilweise, bevorzugt komplett geschlossen ist.In particular, in the valve chamber between the inlet opening and the outlet opening is provided a depending on the piston position open and at least partially closed circulation opening. This makes it possible for the circulation circulation to be interrupted or at least reduced while the plastic material is being conveyed into the mixing chamber, and thus the delivery into the mixing head is optimized. This means, in particular, that the circulation opening is at least partially, preferably completely closed, in an opening position of the closure element for releasing the plastic material to a mixing chamber of the dosing head.

Bevorzugt ist zur Abdichtung der Zirkulationsöffnung eine Zirkulationsdichtung, insbesondere eine Kunststoffdichtung, und vorzugsweise eine Teflondichtung vorgesehen, wodurch ein flüssigkeitsdichter Verschluss ermöglicht wird, was insbesondere bei niedrigviskosen Kunststoffmaterialien vorteilhaft ist. Insbesondere ist dabei die Zirkulationsdichtung an dem Kolben angeordnet.Preferably, a circulation seal, in particular a plastic seal, and preferably a Teflon seal is provided for sealing the circulation opening, whereby a liquid-tight seal is made possible, which is particularly advantageous for low-viscosity plastic materials. In particular, the circulation seal is arranged on the piston.

Weiter ist bevorzugt der Faltenbalg aus einem metallischen Werkstoff, wie bspw. Edelstahl, gefertigt und eingerichtet ist, aufgrund seiner federelastischen Eigenschaften die Ventilnadel beim Anbau des Einspritzventils an die Mischkammer an den Ventilsitz zu drücken, wodurch mit einer einzigen konstruktiven Komponente die Dichtfunktion am Austritt des Kolbens mit einer Vorspannfunktion des Ventils in seine geschlossene Ventilstellung kombiniert wird.Further, preferably, the bellows of a metallic material, such as. Stainless steel, is manufactured and set up to press the valve needle when attaching the injector to the mixing chamber to the valve seat due to its elastic properties, whereby with a single structural component, the sealing function at the outlet of the Piston is combined with a biasing function of the valve in its closed valve position.

Der Faltenbalg kann bevorzugt mit dem Kolben verschweißt sein, wodurch eine dauerhaft flüssigkeitsdichte Verbindung ermöglicht wird. The bellows may preferably be welded to the piston, whereby a permanently liquid-tight connection is made possible.

Insbesondere ist an dem der Ventilnadel (bzw. dem Verschlusselement) entfernten Ende der Ventilkammer eine Verschlusskappe vorgesehen und ein Ende der Faltenbalgdichtung ist über die Verschlusskappe mit dem Hauptkörper des Einspritzventils verbunden. Bevorzugt ist der Faltenbalg mit der Verschlusskappe zum Verschließen der Ventilkammer verschweißt, wobei durch beide Verschweißungen ein unbeabsichtigter Flüssigkeitsaustritt sicher verhindert werden kann. Jede herkömmliche Dichtung an bewegten Teilen, die gegeneinander verschiebbare Komponenten aufweist, unterliegt der Alterung, kann undicht werden und ist schwieriger zu reinigen, als eine Faltenbalgdichtung.In particular, a closure cap is provided on the end of the valve chamber remote from the valve needle (or closure element), and one end of the bellows seal is connected to the main body of the injection valve via the closure cap. Preferably, the bellows is welded to the closure cap for closing the valve chamber, wherein an unintentional leakage of liquid can be reliably prevented by both welds. Any conventional seal on moving parts having mutually displaceable components is subject to aging, leaking, and more difficult to clean than a bellows seal.

Weiterführend weist eine Ventileinheit ein an dem Einspritzventil befestigtes und mit dem Kolben gekoppelten Antriebseinheit, insbesondere einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, auf, zur Bewegung des Kolbens relativ zu der Ventilkammer des Einspritzventils und bevorzugt kann ferner die Ventileinheit in einem Resin-Transfer-Molding-Verfahren verwendet werden.In addition, a valve unit has a drive unit fastened to the injection valve and coupled to the piston, in particular a hydraulic or pneumatic cylinder, for moving the piston relative to the valve chamber of the injection valve, and preferably also the valve unit can be made in a resin transfer molding method be used.

Ein entsprechender Dosierkopf umfasst eine Mischkammer und zumindest zwei entsprechende Einspritzventile. Dabei kann der Dosierkopf eine Steuerung aufweisen, zur Aktivierung der Antriebseinheiten in Abhängigkeit von Durchflussparametern der Einspritzventile oder Füllbedingungen des Mischkopfs und/oder einer zu füllenden Form.A corresponding dosing head comprises a mixing chamber and at least two corresponding injection valves. In this case, the dosing head may have a control for activating the drive units as a function of flow parameters of the injection valves or filling conditions of the mixing head and / or a mold to be filled.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand von Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:In the following, a preferred embodiment will be described by way of example with reference to figures. Show it:

1 einen axialen Schnitt durch das Einspritzventil 10, 1 an axial section through the injection valve 10 .

2 ein Detail des Schnitts gemäß 1 in seiner geöffneten Stellung zur Ausgabe des Kunststoffmaterials an die Mischkammer des Dosierkopfs, 2 a detail of the section according to 1 in its open position for dispensing the plastic material to the mixing chamber of the dosing head,

3 ein Detail des Schnitts gemäß 1 in seiner geschlossenen Stellung zur Ermöglichung eines Zirkulationskreislaufs, 3 a detail of the section according to 1 in its closed position to allow a circulation circuit,

4 den Schnitt A-A gemäß 3 und 4 the section AA according to 3 and

5 eine Explosionsteilansicht des Einspritzventils und 5 an exploded partial view of the injection valve and

6 eine Explosionsansicht des Dosierkopfs. 6 an exploded view of the dosing head.

1 zeigt ein Einspritzventil 10 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Ventilkörper 31 und einer darin enthaltenen Ventilkammer 20. Das eine Ende, gemäß 1 das linksseitige Ende, der Ventilkammer 20 ist offen und kann mit Spannschrauben 62 an eine Mischkammer 70 des Dosierkopfs 71 geschraubt werden, so dass auf diese Weise dieses Ende der Ventilkammer verschlossen wird. Die so geschaffene Aufnahme des Einspritzventils 10 an die Mischkammer 70 umfasst einen Ventilsitz, der in Eingriff mit einer Ventilnadel 38 bringbar ist. Die Ventilnadel 38 ist an einem Kolben 30 befestigt und mit ihm axial in der Ventilkammer 20 bewegbar. In einer verschließenden Stellung wird die Ventilnadel 38 gegen den Ventilsitz gedrückt und verschließt eine Bohrung des Ventilsitzes, so dass in diesem Zustand in der Ventilkammer befindliche Kunststoffmasse nicht in den Mischkopf eintreten kann. In einer öffnenden Stellung ist die Ventilnadel 38 von dem Ventilsitz beabstandet, so dass ein Durchlass von der Ventilkammer 20 in die Mischkammer 70 freigegeben wird. 1 shows an injection valve 10 with a substantially cylindrical valve body 31 and a valve chamber contained therein 20 , The one end, according to 1 the left end, the valve chamber 20 is open and can with clamping screws 62 to a mixing chamber 70 of the dosing head 71 be screwed so that in this way this end of the valve chamber is closed. The thus created recording of the injector 10 to the mixing chamber 70 includes a valve seat that engages a valve needle 38 can be brought. The valve needle 38 is on a piston 30 attached and with it axially in the valve chamber 20 movable. In a closing position, the valve needle 38 pressed against the valve seat and closes a bore of the valve seat, so that in this state located in the valve chamber plastic mass can not enter the mixing head. In an opening position is the valve needle 38 spaced from the valve seat so that a passage from the valve chamber 20 into the mixing chamber 70 is released.

Der Kolben 30 weist an seinem einen Ende, gemäß 1 links, ein Gewinde auf, auf das eine Ventilkappe 34 aufgeschraubt ist, die eine mittige Bohrung aufweist, in der die Ventilnadel 38 koaxial zu der Längsachse des Kolbens geführt wird. Durch ein Entfernen der Ventilkappe 34 kann die Ventilnadel 38 ausgetauscht werden. Die Ventilnadel 38 weist eine im Wesentlichen nagelförmige Form mit einem zylindrischen Abschnitt und einem Kopf auf, wobei der Kopf größer als die mittige Bohrung der Ventilkappe ist, wodurch die Ventilnadel sicher zentriert und gehalten wird. Der Kolben ist mit einer Antriebseinheit 50 gekoppelt, die außerhalb der Ventilkammer vorgesehen ist. Die Antriebseinheit 50 ist bevorzugt mit einem Pneumatikantrieb und einem Pneumatikkolben 52 ausgestattet, der über einen Kolbenadapter 36 mit dem Kolben 30 verbunden ist, so dass die Ventilnadel 38, der Kolben 30 und der Pneumatikkolben 52 koaxial ausgerichtet sind und die Ventilnadel 38 über die Antriebseinheit bewegt werden kann. Anstelle eines Pneumatikkolbens sind beliebige andere Antriebsprinzipien möglich, wie insbesondere ein Hydraulikantrieb, ein elektromagnetischer Antrieb oder ein Antrieb über ein Piezoelement. Es ist ausreichend, wenn der Pneumatikantrieb einseitig wirkend ist, also den Kolben in die offene Ventilstellung bewegen kann, da bei dieser Bewegung die Faltenbalgdichtung vorgespannt wird und der Kolben nach Abschalten des Pneumatikdrucks aufgrund der Federkraft automatisch in seine geschlossene Ventilstellung bewegt wird. Ebenso kann ein in beide Richtungen wirkender Antrieb verwendet werden, um den Kolben unabhängig von der durch den Faltenbalg ausgeübten Kraft bewegen zu können.The piston 30 indicates at its one end, according to 1 left, a thread on which a valve cap 34 screwed on, which has a central bore, in which the valve needle 38 is guided coaxially to the longitudinal axis of the piston. By removing the valve cap 34 can the valve needle 38 be replaced. The valve needle 38 has a substantially nail-shaped shape with a cylindrical portion and a head, wherein the head is larger than the central bore of the valve cap, whereby the valve needle is securely centered and held. The piston is with a drive unit 50 coupled, which is provided outside the valve chamber. The drive unit 50 is preferred with a pneumatic drive and a pneumatic piston 52 equipped with a piston adapter 36 with the piston 30 connected so that the valve needle 38 , The piston 30 and the pneumatic piston 52 coaxially aligned and the valve needle 38 can be moved over the drive unit. Instead of a pneumatic piston, any other drive principles are possible, such as in particular a hydraulic drive, an electromagnetic drive or a drive via a piezoelectric element. It is sufficient if the pneumatic drive is unidirectional, so can move the piston in the open valve position, as this movement, the bellows seal is biased and the piston is automatically moved to the closed valve position after switching off the pneumatic pressure due to the spring force. Likewise, a bidirectional drive can be used to move the piston independently of the force exerted by the bellows.

Der Auslass des Kolbens 30 aus der Ventilkammer 20, also die andere Seite des Ventilkörpers 31, ist mit einer Verschlusskappe 60 verschlossen, die eine Bohrung aufweist, in der der Kolben 30 geführt und gelagert wird. Der im Wesentlichen zylindrische Ventilkörper 31 des Einspritzventils 10 ist mit der Verschlusskappe 60 über die Spannschrauben 62 verspannbar, wobei eine Dichtung 64 vorgesehen ist, um an dieser Trennstelle einen Flüssigkeitsaustritt zu verhindern. Die Ventilkammer 20 ist durch eine Zwischenwand 21 in zwei Teilkammern 20a und 20b geteilt und diese Zwischenwand 21 hat eine mittige Zirkulationsöffnung, über die der Kolben geführt und gelagert wird. Dafür weist die Kolbenkappe 34 an dem von der mittigen Bohrung entfernten Ende einen zylindrischen Abschnitt auf, der in der Zirkulationsöffnung geführt wird. Zusammen mit der Führung in der Verschlusskappe 60 wird der Kolben 30 somit über zwei Lagerbereiche geführt und gelagert.The outlet of the piston 30 from the valve chamber 20 So the other side of the valve body 31 , is with a cap 60 locked, which has a bore in which the piston 30 is managed and stored. The substantially cylindrical valve body 31 of the injection valve 10 is with the cap 60 over the clamping screws 62 braced, with a seal 64 is provided to prevent fluid leakage at this separation point. The valve chamber 20 is through an intermediate wall 21 in two sub-chambers 20a and 20b shared and this partition 21 has a central circulation opening through which the piston is guided and stored. For this, the piston cap 34 at the distal end of the central bore on a cylindrical portion which is guided in the circulation opening. Together with the guide in the cap 60 becomes the piston 30 thus guided and stored over two storage areas.

Zur Dichtung des Spalts von der Verschlusskappe 60 zu dem Kolben 30 ist eine Faltenbalgdichtung 40 vorgesehen. Dieser Faltenbalg ist aus einem Edelstahlblech gefertigt und weist eine Vielzahl von ringartigen radialen Ein- und Auswölbungen auf, über die er in seiner axialen Richtung gestreckt oder gestaucht werden kann. Nach dem Ende des oben beschriebenen Gewindes hat der Kolben einen radial umlaufenden Flansch an dem das eine Ende des Faltenbalgs umlaufend komplett mit einer Verschweißung 66 verbunden ist. Das andere Ende des Faltenbalgs ist entsprechend mit an einem Flansch der Verschlusskappe 60 über eine Verschweißung 65 verbunden. So stellen die Dichtung 64 und der Faltenbalg mit seinen Verschweißungen 65 und 66 sicher, dass das in Richtung der Antriebseinheit zeigende Ende der Ventilkammer 20 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Die Dichtung 64 ist eine herkömmliche O-Ring-Dichtung, die keine bewegten Teile abdichten muss.To seal the gap of the cap 60 to the piston 30 is a bellows seal 40 intended. This bellows is made of a stainless steel sheet and has a plurality of annular radial indentations and bulges over which it can be stretched or compressed in its axial direction. After the end of the thread described above, the piston has a radially encircling flange on which one end of the bellows circumferentially complete with a weld 66 connected is. The other end of the bellows is accordingly with at a flange of the cap 60 over a weld 65 connected. So put the seal 64 and the bellows with its welds 65 and 66 sure that the pointing towards the drive unit end of the valve chamber 20 is sealed liquid-tight. The seal 64 is a traditional O-ring seal that does not need to seal any moving parts.

Die Antriebseinheit 50 wird über drei Abstandhalter 52 aus einem Glasfasermaterial in einem Abstand von mehr als 2 cm zu dem Einspritzventil 10 gehalten, wobei es die Aufgabe der Abstandhalter ist, eine thermische Trennung von dem Ventilkörper 31 zu der Antriebseinheit 50 zu erzeugen. Da das Kunststoffmaterial vorgewärmt ist, würde die Antriebseinheit ggf. zu stark erwärmt werden. Vor allem ist es aber die Aufgabe der thermischen Trennung, ein Abkühlen des Kunststoffmaterials zu verhindern oder zu reduzieren. Aus dem gleichen Grund ist zwischen dem Kolben 30 und dem Pneumatikkolben 52 ein Kolbenadapter 36 vorgesehen, der genauso wie die Abstandhalter 52 aus einem schlecht wärmeleitenden Material hergestellt ist.The drive unit 50 is about three spacers 52 from a fiberglass material at a distance of more than 2 cm from the injection valve 10 held, it is the task of the spacers, a thermal separation from the valve body 31 to the drive unit 50 to create. Since the plastic material is preheated, the drive unit would possibly be overheated. Above all, it is the task of thermal separation to prevent or reduce cooling of the plastic material. For the same reason is between the piston 30 and the pneumatic piston 52 a piston adapter 36 provided the same as the spacers 52 is made of a poor thermal conductivity material.

2 und 3 zeigen zwei unterschiedliche Stellungen des Kolbens 30, wobei bei 2 der Kolben 30 und somit auch die Ventilnadel 38 zurückgezogen ist und somit ist das Ventil in der zu dem Mischkopf 70 geöffneten Stellung. Gemäß 3 ist der Kolben in seiner vorgeschobenen Stellung, so dass die Ventilnadel 38 den Ventilsitz verschließt. Die Außenfläche des zylindrischen Abschnitts der Ventilkappe 34, also die Lagerfläche gegenüber der Öffnung in der Zwischenwand 21 weist drei umlaufende axial ausgerichtete Nuten 29 auf. In 3 ist eine der Nuten gezeigt, die eine fluidkommunizierende Verbindung der Teilkammern 20a und 20b ermöglichen. Neben der Einlassöffnung 24, die in die linke Teilkammer 20a mündet, ist für die rechte Teilkammer 20b eine Auslassöffnung 28 vorgesehen, so dass der mit der gestrichelten Linie gezeigte Flüssigkeitsstrom ermöglicht wird. 2 and 3 show two different positions of the piston 30 , where at 2 The piston 30 and thus also the valve needle 38 is retracted and thus the valve is in the to the mixing head 70 open position. According to 3 is the piston in its advanced position, leaving the valve needle 38 closes the valve seat. The outer surface of the cylindrical portion of the valve cap 34 , So the storage area opposite the opening in the partition 21 has three circumferential axially aligned grooves 29 on. In 3 one of the grooves is shown, which is a fluid-communicating connection of the sub-chambers 20a and 20b enable. Next to the inlet opening 24 in the left sub-chamber 20a is for the right part chamber 20b an outlet opening 28 provided so that the liquid flow shown by the dashed line is made possible.

In 2 ist die Verbindung beider Teilkammern dadurch geschlossen, dass an der Kolbenkappe 34 eine ringartige Zirkulationsdichtung 39 aus einem Teflonmaterial angeordnet ist und aufgrund der in dem Pneumatikantrieb erzeugten Kraft wird die Dichtung gegen die Zwischenwand 21 gezogen. Die Zwischenwand hat an der Dichtfläche einen Radius von R > 1 mm, wobei dieser Radius im Zustand des Durchlasses den Flüssigkeitsstrom unterstützt.In 2 the connection of both sub-chambers is closed by the fact that on the piston cap 34 an annular circulation seal 39 is arranged from a Teflon material and due to the force generated in the pneumatic drive, the seal against the partition wall 21 drawn. The intermediate wall has a radius of R> 1 mm at the sealing surface, this radius supporting the liquid flow in the state of the passage.

4 zeigt einen radialen Schnitt durch den Kolben 30 mit der Kolbenkappe 34 in der Höhe der Zwischenwand 21 und dabei die drei Nuten 29, die einen Radius R = 2,5 mm haben und wobei die verbleibende Restwandstärke ca. 1 mm der Kolbenkappe 34 beträgt. In 5 sind die vorstehend beschriebenen Komponenten in einer Explosionsansicht gezeigt. 4 shows a radial section through the piston 30 with the piston cap 34 at the height of the partition 21 and the three grooves 29 having a radius R = 2.5 mm and wherein the remaining wall thickness is about 1 mm of the piston cap 34 is. In 5 For example, the components described above are shown in an exploded view.

6 zeigt den Dosierkopf 71 mit einer Mischkammer 70 und mit drei Einspritzventilen 10, die an der Mischkammer befestigbar sind. Ein Motor 74 ist über eine mechanische Kopplung mit dem Mischpilz 76 verbunden, der innerhalb der Mischkammer angeordnet ist und so kann über eine Drehung des Mischpilzes eine gute Durchmischung der Kunststoffkomponenten erzielt werden. Sensoren 72 überwachen die Temperatur- und/oder Druckbedingungen. 6 shows the dosing head 71 with a mixing chamber 70 and with three injectors 10 , which are attachable to the mixing chamber. An engine 74 is via a mechanical coupling with the mixed fungus 76 connected, which is arranged within the mixing chamber and so can be achieved by a rotation of the mixing mushroom a good mixing of the plastic components. sensors 72 monitor the temperature and / or pressure conditions.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist für die Verarbeitung von Mehrkomponentenkunststoffen in einem RTM (reflow transfer molding)-Verfahren geeignet. Dies ist ein Harzinfusionsverfahren und wird häufig bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen verwendet. Dafür wird der beschriebene Dosierkopf 71 mit seinem Ausgangsanschluss 79 an eine Gußform angeschlossen und über jedes der einzelnen Einspritzventile 10 wird eine der Komponenten in den Mischkopf und nachfolgend in die Form gegeben.The apparatus described above is suitable for processing multicomponent plastics in a reflow transfer molding (RTM) process. This is a resin infusion process and is often used in the manufacture of fiber reinforced plastic components. This is the described dosing 71 with its output terminal 79 connected to a mold and over each of the individual injection valves 10 one of the components is added to the mixing head and then into the mold.

Bei dem RTM-Verfahren können Polyester-, Vinylester-, Polyurethan-, Epoxid-, oder Phenol-Harze oder ähnliche Harze zum Einsatz kommen. Bei einem Zweikomponentenharz werden ein Harz und ein Härter verwendet, wobei für jede der Komponenten ein Einspritzventil vorgesehen ist, das mit einem gesonderten Flüssigkeitskreislauf verbunden ist. Diese Kreisläufe umfassen einen Vorratsbehälter und eine Pumpe (jeweils nicht gezeigt) zur Förderung der jeweiligen Komponente. Ferner kann eine Heizung vorgesehen sein, um ein gewünschtes Temperaturprofil zu erhalten. Über die Einlassöffnung 24 wird die Komponente in die Ventilkammer 20a gefördert. Wenn das Ventil in seiner geschlossenen Stellung (siehe 3) ist, so ist die Zirkulationsöffnung 29 geöffnet und die Komponente kann in die rechte Ventilkammer 20b gelangen und von dort zurück in den Flüssigkeitskreislauf. Hierüber kann sichergestellt werden, dass die Komponente stets die richtige Temperatur aufweist. Ebenso kann das erfindungsgemäße Ventil bei einem RIM-(Reaction Injection Molding)-Verfahren oder ähnlichem verwendet werden.In the RTM process polyester, vinyl ester, polyurethane, epoxy, or phenolic resins or similar resins may be used. In a two-component resin, a resin and a hardener are used, and for each of the components an injection valve is provided, which is connected to a separate fluid circuit. These circuits include a reservoir and a pump (not shown) for conveying the respective component. Furthermore, a heater may be provided to obtain a desired temperature profile. About the inlet opening 24 the component is in the valve chamber 20a promoted. When the valve is in its closed position (see 3 ), so is the circulation opening 29 opened and the component can be in the right valve chamber 20b arrive and from there back into the fluid circulation. This can be used to ensure that the component always has the correct temperature. Likewise, the valve according to the invention can be used in a RIM (Reaction Injection Molding) method or the like.

Da die Ventile exakt gesteuert werden können und bei Bedarf geöffnet und ohne ein Nachtropfen geschlossen werden können, kann ein unbeabsichtigtes Austreten der Komponenten verhindert werden. Zudem werden die federelastischen Eigenschaften der Faltenbalgdichtung ausgenutzt. Der Federbalg wird nämlich so dimensioniert, dass er in der geschlossenen Stellung des Ventils die Ventilnadel 38 gegen den Ventilsitz drückt. In der geöffneten Stellung bewegt die Antriebseinheit 50 den Kolben gegen die Federkraft des Faltenbalgs. So wird sichergestellt, dass beispielsweise bei einem unbeabsichtigten Ausfall des Antriebs der Antriebseinheit das Einspritzventil 10 automatisch in seine geschlossene Stellung kommt.Since the valves can be precisely controlled and opened when needed and can be closed without dripping, unintentional leakage of the components can be prevented. In addition, the elastic properties of the bellows seal are exploited. The bellows is namely dimensioned so that it in the closed position of the valve, the valve needle 38 presses against the valve seat. In the open position, the drive unit moves 50 the piston against the spring force of the bellows. This ensures that, for example, in the event of unintentional failure of the drive of the drive unit, the injection valve 10 automatically comes to its closed position.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202010007931 U1 [0002]

Claims

Injection valve ( 10 ) for injecting a plastic compound into a mixing chamber ( 70 ), with a valve chamber ( 20 ) and an inlet opening ( 24 ) for the admission of plastic material into the valve chamber ( 20 ), with a movable opposite the valve chamber ( 20 ) mounted piston ( 30 ) with a closure element ( 38 ), wherein the closure element ( 38 ) is set up in the state that the injection valve ( 10 ) with the mixing chamber ( 70 ) is sealed against a valve seat and wherein a passage of the piston ( 30 ) from the valve chamber ( 20 ) via a bellows seal ( 40 ) is sealed liquid-tight.

Injection valve according to one of the preceding claims, wherein the valve chamber ( 20 ) an outlet opening ( 28 ) to enable a circulation circuit of the plastic mass.

Injection valve according to claim 2, wherein in the valve chamber ( 20 ) between the inlet opening ( 24 ) and the outlet opening ( 28 ) a depending on the piston position open and at least partially closed circulation opening ( 29 ) is provided.

An injection valve according to claim 3, wherein the circulation port ( 29 ) in an open position of the closure element ( 38 ) for releasing the plastic material to a mixing chamber ( 70 ) of the dosing head ( 71 ) is at least partially, preferably completely closed.

An injection valve according to claim 3 or 4, wherein for sealing the circulation opening ( 29 ) a circulation seal ( 39 ), in particular a plastic seal, and preferably a Teflon seal, is provided.

An injection valve according to claim 5, wherein the circulation seal ( 39 ) is arranged on the piston.

Injection valve according to one of the preceding claims, wherein the bellows ( 40 ) is made of a metallic material and is furnished, due to its resilient properties of the closure element ( 38 ) when mounting the injection valve ( 10 ) to the mixing chamber ( 70 ) to press the valve seat.

Injection valve according to one of the preceding claims, wherein the bellows ( 40 ) with the piston ( 30 ) is welded.

Injection valve according to one of the preceding claims, wherein on the closure element ( 38 ) far end of the valve chamber ( 20 ) a cap ( 60 ) is provided and one end of the bellows seal ( 40 ) over the cap ( 60 ) with the main body of the injection valve ( 10 ) connected is.

Injection valve according to one of claims 7 to 9, wherein the bellows ( 40 ) with a cap ( 60 ) for closing the valve chamber ( 20 ) is welded.

Valve unit with an injection valve according to one of the preceding claims and one attached to the injection valve and with the piston ( 30 ) coupled drive unit ( 50 ), in particular a hydraulic or pneumatic cylinder, for moving the piston ( 30 ) relative to the valve chamber ( 20 ) of the injection valve ( 10 ).

Valve unit according to claim 11 for use in a resin transfer molding process.

Dosing head ( 71 ) with a mixing chamber ( 70 ) and at least two injectors ( 10 ) according to one of claims 1 to 10.

Dosing head ( 71 ) according to claim 13, with a control for activating the drive units ( 50 ) depending on flow parameters of the injection valves or filling conditions of the mixing head and / or a mold to be filled.