DE2100771B2

DE2100771B2 - Gerät zum Auftragen von Fluiden

Info

Publication number: DE2100771B2
Application number: DE2100771A
Authority: DE
Inventors: Donald B. Mcintyre; Frederic S. Mcintyre
Original assignee: Acumeter Laboratories Inc Newton Lower Falls Mass (vsta)
Current assignee: Acumeter Laboratories Inc Newton Lower Falls Mass (vsta)
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1971-01-04
Publication date: 1979-02-15
Also published as: NL169275B; NL169275C; DK131328C; NL7013072A; SE364471B; DE2100771A1; FR2075005A5; US3595204A; DK131328B; BE756865A; GB1273087A; CH531371A; DE2100771C3; JPS5544672B1; CA929744A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Auftragen von " Fiuiden, insbesondere von heißen schmelzflüssigen Klebstoffen, gem. dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind ein automatisches Kleberauftraggerät (Technik und Forschung, Nr. 21 (5), 1966, S. 79) und ein ^m Fluidverteiler (US-PS 31 74 689) bekannt, die beide zum Auftragen von Fluidwerkstoffen auf vorbestimmten Bahnen, einschließlich nichtkontinuierlichen Bahnen geeignet sind. Bei diesen Geräten ist die Flußrichtung des Fluids in der Düse höchstens einmal rechtwinklig ^b5 abgeknickt. Dadurch wird zwar eine gewisse Kontinuität im Fluidausstoß erreicht, eine geringe Ungleichmäßigkeit in der Dicke des Auftrages oder geringe Nichtkontinuitäten, wie Tropfen oder Schwänze in den Aufträgen, können aber nicht vermieden werden.

Es gibt Verwendungszwecke, bei denen ein relativ hoher Grad an Gleichförmigkeit des Fluidauftrags oder der Fluidbeschichtung höchst wünschenswert ist Auch durch ein weiter bekannt gewordenes Leimauftragsgerät (US-PS 3259 323), bei dem portionsweise eine vorbestimmte Menge Leim ausgestoßen wird, kann ein solches Arbeitsergebnis nicht erreicht werden, da es bei diesem bekannten Gerät nicht auf eine genaue Dosierung der abgegebenen bzw. aufgetragenen Leimmenge ankommt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausspritzdüse so weiterzuentwickeln, daß ein gleichmäßiger, im wesentlichen laminarer Fluß von Fluidmaterial erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß auf technisch einfache Weise eine Düse entwickelt wurde, deren Bauweise und Ausgestaltung ein Höchstmaß an Exaktheit was den gleichmäßigen Fluß des Fluidmaterials betrifft, gewährleistet

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere dafür geeignet ist. Papier und andere Flachmaterialien auf vorbestimmten Stellen mit Klebstoff zu versehen,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte vergrößerte Längsdarstellung einer bevorzugten Verteilerdüse, die besonders für die Verwendung in einem Gerät nach F i g. 1 geeignet ist

Fig.3 einen in Richtung der Pfeile in Fig.2 gesehenen stark vergrößerten Längsschnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Vielfachdüse.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit der Klebstoff in nichtkontinuierlicher Weise auf Papier, Pappe oder ein gleichartiges Material aufgebracht wird. Es versteht sich von selbst, daß es sich hierbei lediglich um eine Ausführungsform der Erfindung handelt und daß sich deren Grundgedanken auf andere Geräte zum Beschichten oder Auftragen übertragen lassen, bei denen gleichartige Wirkungen angestrebt werden.

Eine Oberfläche 1 wird in Richtung des dargestellten Pfeiles mit Hilfe von Zugwalzen 3 fortbewegt, die durch eine Antriebswelle 5 mit Hilfe eines in einem Getriebekasten 7 untergebrachten herkömmlichen Antriebsgetriebes auf bekannte Weise angetrieben werden. Die Oberfläche läuft an einem allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Fluidverteiler vorbei, dem die Fluide über Leitungen zugeführt werden, die in einem vorzugsweise biegsamen Schlauch 4 untergebracht sind und mit einem Behälter 6 mit heißem, schmelzflüssigem Klebstoff in Verbindung stehen, wie beispielsweise im US-Patent 33 23 510 beschrieben.

In Verbindung mit der bevorzugten Fluidquelle, die mit 6 bezeichnet und in jenem Patent beschrieben ist, wird vorzugsweise eine vorgegebene mengenfördernde Druckpumpe 8 verwendet, um den heißen schmelzflüssigen Klebstoff oder ein anderes Fluid unter kontrollierten Bedingungen und in vorbestimmten Mengen in den

Verteiler 2 einzubringen.

Die Leitungen im Inneren des Schlauches 4 sind deutlich aus Fig.2 zu erkennen, die zeigt, wie der Behälter 6 für einen Klebstoff oder ein anderes Fluid über die Pumpe 8 und eine Speiseleitung 4' mit einem Einlaß 9 in der Verteilervorrichtung 2 in Verbindung sieht. Die Verteilervorrichtung 2 besitzt einen Auslaß 11, der in eine Düse 13 mündet, aus der der Klebstoff auf die Oberfläche 1 gespritzt wird, wenn diese aufeinanderfolgend abschnittsweise unter der Düse entlangläuft oder eine andere gleichwertige Relativbewegung zwischen der Oberfläche und der Düse erfolgt

Als vorbestimmte Mengen fördernde Pumpe 8 kann beispielsweise die von der Firma Acumeter Laboratories, Ine, Newton Lower Falls, Massachusetts (USA), in Verkehr gebrachte Pumpe 1BUP2 oder eine andere bekannte Pumpe dienen, bei der die zugehörige Antriebswelle 8' (Fig. 1) synchron gesteuert wird. Oieses kann mit Hilfe eines Riemens 10 über eine Welle 3' geschehen, die mit den Zugwalzen 3 verbunden ist, wodurch die ausströmende Fluidmenge synchron in Übereinstimmung mit dem Vorschub der Oberfläche 1 gefördert wird. Eine derartige Anordnung ist sehr vorteilhaft zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Beschichtung, da die Menge des dem Verteiler 2 zugeführten Fluids in dem Maße zunimmt, wie sich die Geschwindigkeit des Oberflächenvorschubs vergrößert oder umgekehrt Dadurch wird erreicht, daß das Auftragen des benötigten mengenmäßig bestimmten Fluidauftrages auf aufeinanderfolgende Abschnitte der Oberfläche 1 in kürzeren Zeiten ausgeführt wird, wie dieses beispielsweise durch die unterbrochenen Au* träge 12 dargestellt ist.

Zwar läßt sich das Gerät nach der Erfindung auch gut zum Aufbringen von kontinuierlicheren Beschichtungen wie der mit 12' bezeichneten verwenden, ist jedoch insbesondere für das unterbrochene Auftragen vorgesehen. Ein solches unterbrochenes Auftragen kann mit Hilfe eines in dem US-Patent 31 74 689 beschriebenen Gerätes oder mit Hilfe einer ähnlichen Verteilereinrichtung ausgeführt werden. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform wird das unterbrochene Auftragen mit Hilfe eines Ventils 2' ausgeführt, das in Längsrichtung zwischen dem Einlaß 9 und dem Auslaß 11 des Verteilers verschiebbar angeordnet ist. In der dargestellten Stellung ist eine öffnung 14 des Ventils 2' zu erkennen, die es dem Fluid gestattet, frei vom Einlaß 9 zum Auslaß 11 zu gelangen. Wird das Zwischenventil 2' jedoch durch Betätigung des auf der linken Seite angeordneten Luftzylinders 16 oder einer ähnlichen so Steuereinrichtung nach links bewegt, so wird die Verbindung zwischen dem Einlaß 9 und dem Auslaß 11 des Verteilers 2 versperrt. In einer solchen Sperrstellung verbindet die öffnung 14 die Speiseleitung 4' und den Einlaß 9 mit einer weiteren öffnung 9', die über eine Rückleitung 4" mit der Fluidquelle oder dem Behälter 6 verbunden ist.

Der Luftzylinder 16 kann periodisch durch die Zuführ- und Abführleitungen 18 und 18' betätigt werden, die ihrerseits über ein Ventil 20 (Fig. 1) in ω Betrieb gesetzt werden, das, falls erwünscht, auch synchron mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Zugwalzenwelle 3' und somit mit der Vorschubsgeschwindigkeit der Oberfläche 1 hinsichtlich des Verteilers 2 gesteuert werden kann. Als geeignetes Ventil 20 ω kann für solche Zwecke ein nockenbetätigtes Verschlußventil dienen, wie es nach dem US-Patent 30 20 927 von der Marsh Instrument Company, Skokie, Illinois (USA), vertrieben wird.

Um weiterhin die Gleichmäßigkeit der Auftragsdicke, der Verteilung sowie der Auftragsgestalt zu gewährleisten, ist es wichtig, dann einen plötzlichen Austritt von Fluid aus dem Auslaß 11 des Verteilers 2 zu verhindern, wenn die öffnung 14 des Zwischenventils plötzlich in die in F i g. 2 dargestellte Stellung verschoben wird. Als Folge eines solchen plötzlichen Austretens wäre der erste Teil des Auftrages 12 dicker als der übrige Teil des Auftrags. Ein solches nachteiliges Ergebnis wird durch die Verwendung einer Rückhalteeinrichtung 22 (F i g. 2) vermieden, die den wirksamen Querschnitt der Rückleitung 4" verringert. Die Einrichtung 22 ist derart eingestellt, daß sie den Druck, der zwischen dem Behälter 6 und dem Auslaß 11 herrscht, wenn Fluid aus dem Verteiler 2 ausgespritzt wird, derart ausgleicht, so da3 zu den Zeiten, in denen nicht gespritzt wird, dieser Druck im wesentlichen dem Druck des Behälters 6 entspricht Nicht gespritzt wird, wenn das Ventil 2' nach links gezogen ist und die öffnung 14 dadurch die Verbindung zwischen der Speiseleitung 4' und der Rückleitung 4" herstellt. Im gegenwärtigen Entwicklungsstand ist dazu übergegangen worden, die Rückhalteeinrichtung 22 vorzugsweise so dicht an der Verteilervorrichtung 2 anzuordnen, wie dieses sich praktisch bewerkstelligen läßt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere zur Verwendung in einem System nach F i g. 1 gedacht ist, ist eine neuartige Düse 13 mit dem Auslaß 11 des Verteilers 2 verbunden. Die Düse 13, die im Einzelnen in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, besitzt einen ersten sich in Längsrichtung erstreckenden Abwärtsflußabschnitt 13' und eine sich rechtwinklig erstreckende Richtungsänderungs- Expandierkammer 13", die, wie besser aus F i g. 3 zu erkennen, die seitliche Expansion des unter Druck stehenden Fluids in die Längsrichtung der Expandierkammer 13" gestattet. Von dem offenen Ende der Expandierkammer 13" entfernt ist auf der rechten Seite in F i g. 2 eine Trennwand 13'" dargestellt, die eine vorzugsweise schlitzförmige öffnung 30 entstehen läßt, durch welche das expandierte Fluid in im wesentlichen gleichförmig laminarer Weise, wie bei 12 dargestellt, auf die Oberfläche 1 austreten kann.

Es hat sich herausgestellt, daß der zick-zackförmig oder weitschweifig verlaufende Strömungspfad, der durch den orthogonalen Richtungssinn der Kammer 13" und die zweite rechtwinklig nach unten verlaufende Biegung der öffnung 30 hervorgerufen wird, die Schock- oder Druckwelle genügend mildert, die durch das Ausspritzen des unter Druck stehenden Fluids durch den Auslaß 11 der Verteilervorrichtung entsteht, um den höchstwillkommenen gleichmäßigen und im wesentlichen laminaren Fluß zu erreichen, der zu einem gleichförmigen Auftrag führt. Falls erforderlich, kann eine Vielzahl von Düsen 130, 130' usw. (Fig.4) verwendet werden, wobei die Düse an einer Seite oder an einem Abschnitt eines beispielsweise hexagonalen Trägerkopfes 102 angeordnet ist, der noch weitere Düsen tragen kann, um mit den öffnungen der Düsen 130, 130' usw., die, falls erforderlich, unterschiedlich dimensioniert sein können, Aufträge mit unterschiedlichen Abmessungen zu erzeugen.

Bei einem Beispiel betrug der Druck eines heißen schmelzflüssigen Klebstoffs aus Vinylharzen und Wachsen am Einlaß 9 etwa 3,5 kg/cm², hatte der Düsenabschnitt 13' etwa 3,2 mm Querschnitt, war die Expandierkammer 13" etwa 51 mm lang, etwa 3,2 mm hoch und

etwa 6,4 mm tief, betrug der Spalt zwischen der öffnung 30 und der Oberfläche 1 etwa 0,51 mm und betrug die Vorschubgeschwindigkeit der Oberfläche 91,2 m/min. Es wurden im wesentlichen gleichförmige Aufträge 12 und 12' mit einer Dicke in der Größenordnung von 4,3 mm in der oben erläuterten Weise erzielt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann eine verfeinerte Kontrolle dadurch erzielt werden, daß nicht nur das Volumen des ausgespritzten Fluids, sondern auch insbesondere die Fluidausspritzgeschwindigkeit aus der öffnung 30 der Düse 13 des Verteilers 2 in Abhängigkeit von den Änderungen des Vorschubs der Oberfläche 1 gesteuert wird, um die angestrebte gleichförmige Beschichtung zu erzielen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 kann dieses durch öffnen oder Schließen der öffnung 30 mit Hilfe einer drehbaren Stellschraube 30' oder einer anderen bekannten veränderbaren Verschlußvorrichtung erfolgen, die durch eine Geschwindigkeitswandlerwelle 31 (Fig. 1) gesteuert wird, welche über irgendeinen bekannten Wandler 32 angetrieben wird, der die Geschwindigkeit der Zugwalzen 3 überwacht und Veränderungen von angestrebtem Wert anzeigt. Die Verbindung zwischen der Stellschraube 30' zum veränderbaren Verschließen und der Welle 31 ist lediglich schematisch mit dem Bezugszeichen 33

■ angedeutet, um die Zeichnung von der Darstellung bekannter Konstruktionen freizuhalten. Verändert sich beispielsweise die Relativgeschwindigkeit zwischen dei ^rj Oberfläche 1 und dem Düsenaustritt von etwa 91,2 m/min auf etwa 152 m/min, so kann die öffnung 3C dementsprechend zwischen etwa 0,51 mm und etwa 0,76 mm verändert werden.

Da die Änderung der Ausspritzgeschwindigkeit aus

ίο der Düsenöffnung 30 die Druckbedingungen dei Rückhalteeinrichtung 22 zur Verhinderung eines ungleichmäßigen Austrittes beim Ausspritzen des Fluid; wie schon erwähnt verändert, kann der Querschnitt dei Rückhaltevorrichtung 22 entsprechend in synchronei

π Weise auf bekanntem Wege wie mit Hilfe dei Stellschraube 34 (Fig. 2) verändert werden, die übei eine Verbindung 33' von der Welle 31 gesteuert wird.

Wie schon ausgeführt, kann ein Großteil dei Verfeinerungs- und Kontrollmaßnahmen der Erfindung auf andere Düsentypen als die bevorzugten Breitband düsen nach der Erfindung übertragen werden, und es isi klar, daß sich die verschiedenen Kontrollmaßnahmer der Erfindung auch auf die Anwendung anderer Fluide und Aufträge übertragen lassen, bei denen die Vorteile

2^r> der Erfindung angestrebt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Auftragen von Fiuiden, insbesondere von heißen schmelzflüssigen Klebstoffen mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid, einer mit Einlaß und Auslaß versehenen Verteilervorrichtung mit einem Zwischenventil, das jeweils zwischen einer die Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß freigebenden und einer diese Verbindung sperrenden Stellung bewegbar ist, einer Speiseleitung zum Verbinden der Fluidquelle mit dem Einlaß zwecks Zuführung von Fluid in die Verteilervorrichtung, einer mit dem Auslaß verbundenen Düse, die das Fluid dann aus der Verteilervorrichtung ausspritzt, wenn sich das Zwischenventil in der Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß freigebenden Stellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (13) einen in Längsrichtung der Flußrichtung sich erstreckenden Abschnitt (13') und eine im wesentlichen rechtwinklig dazu sich erstreckende Expandierkammer (13") aufweist, wobei die Expansion in einer sowohl zu dem Fluß in Längsrichtung der Düse als auch zu der dazu im wesentlichen senkrechten Richtung senkrecht verläuft und daß die Düse eine nochmals rechtwinklig abgeknickte öffnung (30) besitzt, wobei die Richtung des durch die öffnung (30) gelenkten Fluids der Richtung des Flusses in Längsrichtung der Düse im wesentlichen parallel ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ^so net, daß die öffnung (30) mit Hilfe einer Stellschraube (30') veränderbar ist, um die Durchflußmenge und die Ausspritzgeschwindigkeit des Fluids in Abhängigkeit von dem Vorschub der Oberfläche (1) zu steuern.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von den die Oberfläche (1) transportierenden Zug walzen (3) betriebener Wandler (32) sowie eine Wandlerwelle (31) angeordnet sind, um die Stellschraube (30') zu verändern.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (13) eine Vielzahl von verschiedenen Düsen (130, 130') enthält, die auf einem Trägerkopf (102) bewegbar angeordnet sind, um aufeinanderfolgend mit der Verteilervorrichtung verbunden zu werden.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (13) unterschiedliche Abmessungen besitzen, um eine entsprechende Veränderung des austretenden Flusses zu gestatten. ^⁰