DE2100771C3 - Gerät zum Auftragen von Fluiden - Google Patents

Description

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

Eis sind ein automatisches Klebcrauftraggerät (Technik und Forschung. Nr. 21 (5), 1966, S. 79) und ein ^h0 Fluidvertciler(US-PS 31 74 689) bekannt, die beide zum Auftragen von F-'luidwcrkstoffen auf vorbestimmten »ahnen, einschließlich nichtkontinuierlichen Bahnen geeignet sind. Bei diesen Geräten ist die Flußrichtung des Fluids in der Düse höchstens einmal rechtwinklig '" abgeknickt. Dadurch wird zwar eine gewisse Kontinuität im Fiuidausstoß 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 32 59 323), 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 besieht darin, daß auf technisch einfache Weise eine Düse entwickelt wurde, deren Bauweise und Ausgestaltung ein Höchstmaß an Exaktheit, was den "!eichmäßi^en 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

Fig. 1 eine isonvetrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere dafür geeignet ist. Papier und andere Flachmaterialien auf vorbestimmten Stellen mit Klebstoff zn 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 ig. I geeignet ist,

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

Fig.4 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Viclfachdüse.

In Fig.1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit der Klebstoff in nichtkontinuierlichcr 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 I 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 !äiift an einem allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Fluidverteilcr vorbei, dem die Fluide über Leitungen zugeführt werden, die in einem vorzugsweise biegsamen Schlauch 4 untergebracht sind und mit einem Behälter 6 mit heißem, schmclzflüssigcm Klebstoff in Verbindung stehen, wie beispielsweise im US-Patent 33 23 510 beschrieben.

In Verbindung mil 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

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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 steht. 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 entlanglauft 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, Ina, Newton Lower Falls, Massachusetts (USA), in Verkehr gebrachte Pumpe 1BUP2 oder eine andere bekannte Pumpe dienen, bei der die zugehörige Antriebswelle 8' (Fig. I) synchron gesteuert wird. Dieses kann mit Hilfe eines Riemens 10 über eine Welle 3' geschehen, die mit den Zugwalzen 3 verbunden ist, wodurch die ausströmende Fluidmenge synchron in Illinois (USA), vertrieben wird.

Um weiterhin die Gleichmäßigkeit der Auftragsdicke. der Verteilung sowie dt-r 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 Fig. 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, liin 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 Elehälterö und dem Auslaß 11 herrscht, wenn Fluid aus dem Verteiler 2 ausgespritzt wird, derart ausgleicht, so daß zu den Zeiten, in denen nicht gespritzt wird, dieser Druck im wesentlichen dem Drucx des Behälters 6 entspricht. Nicht gespritzt wird, wenn das Ventil 2' nach links gezogen ist und die öffnung 14 dadurch die Verbindung zwischen der Speise', .'.ung 4' und der

JbereiMSürnrnurig mit dem Vorschub der Oberfläche ΐ Rücklc-iiung 4" hersieüi. ini gcgcnv.äf'!gcn Eniwick-

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 ί in kürzeren Zeiten ausgeführt wirJ, wie dieses beispielsweise durch die unterbrochen!, Aufträge 12 dargestellt ist.

Zwar läßt sich das Gerät nach dei 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. Jie es dem Fluid gestattet, frei vom Einlaß 9 zum Λ uslaß 11 zu gelangen. Wird das Zwischenventil 2' jedoch durch Betätigung des auf der linken Seite angeordneten Luftzylinders 16 oder einer ähnlichen Steuereinrichtung nach links bewegt, so wird die Verbindung zwischen dem Einlaß 9 und dem Auslaß 11 des Verteilers 2 versperrt, in einer solchen Sperrsteilung verbindet die Öffnung 14 die Speiseleitung 4' und den Einlaß 9 mit einer weiteren Öffnung 9', die über eine Rückleitung 4" mit der Fluidquellc oder dem Behälter 6 verbunden ist.

Der Luftzylinder 16 kann periodisch durch die Zufuhr- und Abführleitungen 18 und 18' betätigt werden, die ihrerseits über ein Ventil 20 (Fig. 1) in Betrieb gesetzt werden, das, falls erwünscht, auch synchron mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Zugwalzenwelle 3' und somit mit der Vorschubsgeschwindigkcil der Oberfläche I hinsichtlich des Verteilers 2 gesteuert werden kann. Als geeignetes Ventil 20 kann für solche Zwecke ein nockcnbelätigtcs Vcrschlußvcntil dienen, wie es nach dem US-Patent 30 20 927 von der Mars!i Instrument Company. Skokic, iungsstand 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 Fig. 1 gedacht ist, ist eine neuartige Düse 13 mit dem Auslaß 11 des Verteilers 2 verbunden. Die Düse 13, die im Ein/einen in den F i g. 2 und S dargestellt ist. besitzt einen ersten sich in Längsrichtung erstreckenden Abwärtsflußabschnitt 13' und eine sich rechtwinklig erstreckende Richtungsänderungs iixpandierkammer 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" gestaltet. Von dem offenen Ende der Expandierkammer 13" entfern! ist auf der rechten Seite in F i g. 2 eine Tre.inuar'.l 13'" dargestellt, die eine vorzugsweise schlitzförmige Öffnung 30 entstehen läßt, durch welche das expandierte FlL· J in im wesentlichen gleichförmig laminarer Weise, wie bei 12 dargestellt, aiii die Oberfläche 1 austreten kann.

Es hat sich herausgestellt, daü 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' u,w (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 kan.i. um mit den Öffnungen der Düsen 110, 130' usw., die. falls erforderlich, unterschiedlich dimensioniert sein können. Aufträge mit unterschiedlichen Abmessungen zu erzeugen.

Bei einem Beispiel betrug der Druck eines heißen scimelzflüssigen Klebstoffs aus Vinylharzen und Wachsen am Einlaß 9 etw.i .!,5 kg/cm*, hatte der Düstnabschnitt 13' etwa 3.2 mm Querschnitt, war die Expandierkammer 13" etwa 3t mm lang, etwa 3.2 mm hoch und

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etwa b.4 mm tief, betrug der Spalt /wischen tier Öffnung 30 und tier Oberflache I etwa 0,^r>l mm und betrug die Vorschubgeschwindigkeit der Oberfläche 41.2 m/min. Cs 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 tier Erfindung kann eine verfeinerte Kontrolle dadurch erzielt werden, daß nicht nur das Volumen ties ausgespritzten fluids, sondern auch insbesondere die lluidausspritzgeschwindigkeit 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 Geschwindigkeitswandler· WCmC ji ^i ig. J; gcMCiiC-i'i vvii'u, wC-tCiiO iiüCT irgOikiOinen 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 Bezugs/eichen 3 angedeutet, um die Zeichnung von tier Darstellun bekannter Konstruktionen freizuhalten. Verändert sie beispielsweise die Relativgcschwindigkeit /wischen de Oberfläche I und dem Düsenaustrilt von ctw Ml.2 m/min auf etwa 132 m/mm, so kann die Öffnung 3 dementsprechend /wischen etwa 0.51 mm und el« 0.7b mm verändert werden.

Da die Änderung der Aussprit/geschwindigkeit au der Düsenöffnung 30 die Druckbedingungen de Rückhalteeinrichtung 22 zur Verhinderung eines im gleichmäßigen Austrittes beim Ausspritzen ties l'liiid wie schon erwähnt verändert, kann der Querschnitt de Rückhaltevorrichtung 22 entsprechend in synchrone Weise auf bekanntem Wege wie mit Hilfe de Stellschraube 34 (l· i g. 2) verändert werden, die übe eine Verbindung 3}' von der Welle 31 gesteuert wird

Wie schon ausgeführt, kann ein Großteil de Verfemerungs und Kontrollmaßnahmcn der l-rfintliui) Γιϋι onoCfC IyLiSC-Mi^(»en «us uic ucvoi /.ugicii riietibatui düsen nach der Erfindung übertragen werden, und es is klar, daß sich die verschiedenen Konlrollmaßnahme tier Erfindung auch auf die Anwendung anderer F-'luid und Aufträge übertragen lassen, bei denen die Vorteil tier Erfindung angestrebt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeiclin.inpen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1 .Gerät zum Auftragen von Fluiden, 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 da^u sich erstreckii.de Expandierkammer (13") aufweist, wobei die Expansion in einer sowohl zu dem FIuQ 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. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (30) mit Hilfe einer Stellschraube (30') veränderbar ist, um die Durchflußmenge und die Ausspntzgeschwindigkeit des Fluids in Abhängigkeit von dem Vorschub der Oberfläche (1) zu steuern.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, . adurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von den die Oberfläche (1) transportierenden Zugwalzen (3) betriebener Wandler (32) sowie eine Wandlerwelle (31) angeordnet sind, um die Stellschraube (30') zu verändern.
4. 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. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (13) unterschiedliche Abmessungen besitzen, um eine entsprechende Veränderung des austretenden Flusses zu gestatten.