-
Vorrichtung zum mengenmäßigen Dosieren mehrerer Kunststoffkomponenten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum mengenmäßigen Dosieren mehrerer
Kunststoffkomponenten mit der Anzahl der zu dosierenden Komponenten entsprechenden
Anzahl
von Zylindern und darin verschiebbar gelagerten Kolben, welche über ein Gestänge
miteinander verbunden sind und die Zylinder Ein- bzw.
-
Auslaßöffnungen für die zu dosierenden Komponenten aufweisen und Steuerschieber
zum wechselweisen Öffnen und Schließen der Zylinderräume vorgesehen sind, wobei
die Steuerschieber durch ein Druckmedium in ihre jeweilige Stellung zu bringen sind
und die der Zufuhr bzw. der Abfuhr des Druckmediums dienenden Leitungen durch die
Kolbenstangen der Kolben zu öffnen bzw. zu schließen sind.
-
Zweck und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art
konstruktiv zu verbessern, was vorschlagsgemäß dadurch gelingt, daß die Kolben als
doppelwirkende Kolben ausgebildet sind und die Steuerschieber parallel zur Bewegungsrichtung
der Kolben angeordnet sind, um die Erfindung näher zu veranschaulichen, werden anhand
der Zeichnung Ausführungsbei spiele näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längs
schnitt durch eine erste Ausführungsform; Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite
Ausführungsform und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.
-
Die in Fig. 1 im Längsschnitt durch eine Mittelebene dargestellte
Vorrichtung zum mengenmäßigen Dosieren zweier Eunststoffkomponenten besitzt ein
ein- oder mehrteilig ausgebildetes Gehäuse 1 mit den Zylindern 2 und 3, in welchen
die Kolben 4 und 5 verschiebbar gelagert sind. Die Zylinder 2 und 3 liegen mit ihrer
Längsachse parallel zueinander und die Kolben 4 und 5 sind jeweils beidseitig mit
Kolbenstangen 6 und 7 bestückt. Die für den Durchtritt der-Eolbenstangen 6 bzw.
7 vorgesehenen Bohrungen 8 und 9 bzw. 10 und 11 in den Stirnwänden der Zylinder
-2 und 3 besitzen in ihrem dem Zylinderinnern zugewandten Bereich einen gegenüber
dem Durchmesser der Kolbenstangen 6 und 7 vergrößerten Durchmesser, so daß die Wandungen
der Bohrungen 8, 9, 10 und 11 und die Kolbenstangen 6 und 7 im Stirnbereich der
Zylinder 2 und 5 jeweils einen spaltförmigen Ringraum begrenzen. In diese vier Ringräume
münden die Kanaäle 12, 13, 14 und 15.
-
Jedem der beiden Kolben 2 und 3 ist ein als Drehschieber ausgebildeter
Steuerschieber 16 bzw. 17 zugeordnet. Diese Steuerschieber 16 und 17 sind in Schiebergehäusen
18 und 19 um-ihre Längsachse drehbar
gelagert. Diese Steuerschieber
16 und 17 bestehen aus einem im wesentlichen zylindrischen Schaft mit vier quer
zur Längsrichtung verlaufenden Bohrungen 20, 21, 22 und 23. Die Anordnung dieser
Bohrungen ist dabei so getroffen, daß, in Längsrichtung des Schaftes des Steuerschiebers
gesehen -die erste und letzte Bohrung parallel zueinander verlaufen und die beiden
dazwischen liegenden Bohrungen um 90 Grad versetzt sind. Beiden Zylindern 2 und
3 sind Steuerschieber gleichen Aufbaues zugeordnet, so daß nachfolgend nur der dem
Zylinder 2 zugeordnet te Steuerschieber 16 näher erläutert wird und diese Darlegungen
in analoger Weise für den Steuerschieber 17, der dem Zylinder 3 zugeordnet ist,
gelten.
-
Der Steuerschieber 16 ragt einseitig aus einem Gehäuse 18 heraus,
das seinen die genannten Querbohrungen auSnehmenden Teil umschließt. In diesem Schiebegehäuse
18 sind nun Bohrungen und Kanäle 24, 25, 26 und 27 angeordnet, wobei die Kanäle
24 und 26 einerseits und die Kanäle 25 und 27 andererseits paarweise zusammengeführt
sind und jeweils in eine einzige Anschlußbohrung münden, welche in die Anschlußmuffen
40 bzw. 42 und 41 und 43 übergehen, wie schematisch dargestellt ist. Diese Abschlußmuffen
40 bis 43 dienen zum Anschluß der die Kunststoffkomponenten
führenden
Leitungen. Auf der anderen Seite des Schiebers 16 sind die unmittelbar nebeneinander
liegenden und aufeinanderfolgenden Bohrungen 24 und 25 sowie 26 und 27 zu einer
einzigen Bohrung 28 bzw. 29 zusammengeführt. Diese Bohrungen oder-Kanäle 28 und
29 liegen nun deckungsgleich-mit den Mündungen der Bohrungen oder Kanäle 12 bis
14 -im Gehäuse 1, - an welchem beidseitig die Schiebegehäuse 18 und 19 angeflanscht
sind. Die aus den Schiebegehäusen 18 bzw. 19 ragenden Ende der Drehschieber 16 und
17 tragen jeweils einen seitlich auskragenden Stift 30 bzw. 31 und diese Stifte
ragen frei in eine gabelartige Aussparung einer Kolbenstange 32, die einen zweiseitig
beaufschlagbaren Pneumatikkolben 33 trägt,- der im Zylinder 34 verschiebbar gelagert
ist. Diese Kolbenstange 32 ist querliegend zum Verschiebeweg der Kolben 4 und 5
ge,lagert, jedoch parallel zu der durch die beidengolbenstangen 6 und 7 definierten
Ebene. An den Stirnseiten des Pneumatikzylinders 34 sind jeweils Ventilblöcke 44
und 45 angeordnet, in welche eine Druckluftleitung 47 mündet, was schematisch in
Fig. n dargestellt ist. Der Ventilblock 44 enthält Ein-und Auslaßöffnungen 35, ebenso
wie der zweite
Ventilblock 45, welche jedoch in der Zeichnung nach
Fig.-l nicht erkennbar sind, da die Schnittebene im Bereich des Druckluftzylinders
34 versetzt verläuft, was in Fig. 3 angedeutet ist. Die Ein- und Auslaßöffnungen
beider Ventilblöcke 44 und 45 sind zur Beaufschlagung des Kolbens 33 durch Steuerschieber
-36 und 37 beeinflußbar, welche an den freien Stirnenden der Kolbenstangen 6 und
7 und koaxial zu diesen angeordnet sind. Infolge der in Fig. 1 gewählten und bereits
genannten Schnittfühning sind in der oberen Hälfte der Zeichnung die Ein- und Auslaßöffnungen
35 des oberen Ventilblockes 44 sichtbar, hingegen ist in der unteren Zeichnungshälfte
der eine Steuerschieber 36 erkennbar, der die hier nicht sichtbaren Ein- und Auslaßöffnungen
des Ventilblockes 45 steuert.
-
Die beiden nach hinten aus dem Gehäuse 1 herausragenden Enden -der
Kolbenstangen 6 und 7 sind über einen Hebel 360 miteinander verbunden, welcher Hebel
um die ortsfeste Achse 370 schwenkbar gelagert ist. Mittels der manuell bedienbaren
Gewindespindel 38, die drehbar im rahmenartigen Gehäuseteil 46 gelagert ist, kann
diese Schwenkachse 370 in Richtung des Pfeiles 39
nach oben oder
nach unten verschoben werden, so daß sich das durch die Hebellängen a und b gegebene
Übersetzungsverhältnis ändert.
-
Die schematisch in Fig. 1 angedeuteten Anschlußmuffen 40, 41, 42 und
43 sind zweckmäßigerweise am Schiebergehäuse 18 bzw. 19 unmittelbar angeordnet Dabei
sind die Änschlußmuffen 40 und 41 mit denjenigen Leitungen verbunden, welche zum
Vorratsbehälter der Kunststoffkomponenten führen. Die Anschlußmuffen 42 und 43 hingegen
sind mit jenen Leitungen verbunden, die zur Verarbeitungsstelle der zu dosierenden
Eunststoffkomponenten führen Das vorstehend in seinem grundsätzlichen Aufbau beschriebene
Gerät arbeitet nun wie folgt: Die unter Druck stehenden und nicht dargestellten
Vorratsbe hälter für die zu Kunststoffkompon'enten sind an den Anschlußmuffen 40
und 41 der Schi ebergehäuse 18 und 19 angeschlossen und die Anschlußmuffen 42 und
43 führen zu einer Verarbeitungsstation, beispielsweise zu einer Spritzdüse, die
jedoch nicht dargestellt ist. Der DruckluStzylinder 34 ist mit der Druckluftleitung
47 unter Zwischenschaltung der beiden
Ventilblöcke 44 und 45 verbunden.
Es wird dabei von jener Stellung der Kolben und Schieber ausgegangen, wie sie aus
der Fig. 1 zu entnehmen ist, wobei vorausgesetzt wird, daß die Zylinder 2 und 3
bzw. die Bohrungen oder Kanäle 12 bis 14 sowie die Bohrungen und Kanäle der Steuerschiebergehäuse
18 und 19 jeweils mit der zu dosierenden Kunststoffkomponente bereits gefüllt sind.
Die ortsfeste Drehachse 37 daes Hebels 36 befindet sich in der Mitte zwischen den
beiden Kolbenstangen 6 und 7, so daß die Hebelübersetzung (a: b) 1 : 1 beträgt.
-
Bei gleichen Kolbenquerschnitten 4 und 5 ist das Dosierungsverhältnis
der Vorrichtung dadurch bestimmt.
-
Durch den Druck, der auf den zu dosierenden Eomponenten lastet, strömt
die eine Komponente durch die Kanäle 24, 28 und 14 zum Kolben 4 und drückt diesen
nach rechts, wobei der rechts des Kolbens 4 befindliche Raum über die Leitungen
und Bohrungen 12, 29, 27 und 42 entleert wird. Da die zweite der zu dosierenden
Komponenten ebenfalls unter Druck steht,spielt sich beim Kolben 5 ein dazu korrespondierender
Vorgang ab, wobei jedoch die Verschiebung der Kolben zwangsweise durch die Hebelverbindung
360 gleichlaufend ist,
so daß eventuelle Druck- und Viskositätsunterschiede
in den Eomponenten dadurch ausgeglichen werden können. Die Zuführleitung 47 für
das Druckmedium (Luft) für die Beaufschlagung des Kolbens 33 ist über die Steuerschieber
36 und 37 so gesteuert; daß die UnterseiteXdes Eolbens 33 beaufschlagt ist, so daß
der Kolben 33 seine aus Fig. 1 ersichtliche Stellung einnimmt. Haben nun die Kolben
4 und 5 ihre bezüglich der Darstellung in Fig. 1 entgegengesetzte Endlage infolge
ihrer Verschiebung durch die einströmenden Kunststoffkomponenten erreicht, so werden
die Zuluft- bzw. Entlüftungsöffnungen für den Zylinder 34 durch die mit dem Kolben
4 und 5 verbundenen Schieber 36 und 37 umgeschaltet, so daß der eine Teil des Zylinders
34 entlüftet und der andere Teil beaufschlagt wird, wodurch der Kolben 33 schlagartig
nach unten wandert, und dabei mittels seiner Kolbenstange 32 und der gelenkigen
Verbindung über die Stifte 30 und 31 die Steuerschieber 16 und 17 um 90 Grad dreht,
so daß die zuerst offenen Eanäle 24 und 27 im Schiebergehäuse 18 nun geschlossen
und die ursprunglich geschlossenen Kanäle 25 und 26 nunmehr geöffnet sind. Beim
teren Drehschieber 17 findet ein dazu korresndierender Umschaltvorgang 5tattv
Nun
beginnt über den geöffneten Kanal 26, 29 und 12 die eine Komponente in den Zylinder
2 einzuströmen, was nunmehr die Verschiebung des Kolbens 4 nach links bewirkt, wobei
nun gleichzeitig der zink des Kolbens 4 gefüllte Zylinderraum über die Kanäle 14,
28 und 25 entleert wird. Ein araloger Vorgang spielt sich selbstverständlich im
Zylinder 3 ab und der oben dargelegte Vorgang wiederholt Eich periodisch. Dadurch
ergibt sich in der weiteren Folge eine vollständig gleichmäßige Ausstoßung der an
sich getrennten Kunststoffkomponenten, wobei ihre jeweilige Menge durch die Volumen
der Zylinder 2 und 3 bestimmt ist, sowie durch den eventuellen Hub der Kolben. Dieser
Hubweg läßt sich stufenlos durch die Verschiebung der Drehachse 370 in Richtung
des Pfeiles 39 regeln, so daß eine äußerst feine Dosierung möglich ist. Ist die
Drehachse 370-außerhalb ihrer Mittellage zwischen den beiden Kolbenstangen 6 und
7, so führt nur eine der beiden Kolbenstangen je nach Lage der Achse einen vollen
Hub aus, wogegen die andere Kolbenstange nur einen Teil ihres möglichen Hubweges
beschreibt.
-
Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung wird
keine-
Druckerhöhung in den Ausströmleitungen gegenüber den Einströmleitungen erhielt.
Die Dosierung erfolgt periodisch, doch ist der Ausstoß der Komponenten praktisch
kontinuierlich, da die geförderte und dosierte Komponentenmenge an den Austrittsmuffen
42 und 43 abwechselnd von beiden-Seiten durch die Leitungen 25 und 27 herangeführt
wird. Das verwendete Druckmedium (Druckluft ) dient nur zur Umschaltung der Steuerschieber
16 und 17 mittels des Kolbens 33.
-
Durch eine weitere Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Einrichtung
ist es möglich, daß für die Umschaltung der Steuerschieber 16 und 17 verwendete
Druckmedium dazu ergänzend zu benutzen, den Förderdruck für die zu dosierenden Kunststoffkomponenten
zu erhöhen. Eine konstruktive Ausgestaltung einer solchen Einrichtung zeigt die
Fig. 2 im Längsschnitt.
-
Diese Vorrichtung entspricht in allen wesentlichen Punkten der vorbeschriebenen
Ausführungsform, so daß das Verständnis dieser Vorrichtung aus dem vorhergesagten
ohne weiteres ableitbar ist. Es wurden daher zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche
Bezugsziffern verwendet, denen zur Unterscheidung ein
Indexstrich
hinzugefügt wurde. Wesentlich für diese Ausführungsform nach Fig. 2 ist, daß die
beiden Kolbenstangen 6' und 7' weitere Kolben 50 und 51 an ihren Endbereichen aufweisen,
die jeweils in Zylindern 52 und 53 geführt sind. Die Steuerschieber 36' und 37'
steuern durch Impulse den Kolben 33', welche Impulse auf ein zusätzliches, jedoch
nicht dargestelltes handelsübliches Impulsventil geleitet werden, durch welches
das Druckmedium während der Zeit eines Kolbenhubes an die Zylinder 52 und 53 geleitet
wird. Die Zylinder 2' und 3' werden in der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten
Art und Weise wechselweise gefüllt und entleert, wobei jedoch die Kunststoffkomponenten
mit einem gegenüber ihrem Eiitrittsdruck erhöhten Druck ausgestoßen werden können.
-
Diese Dosiervorrichtung kann in jedem vollauftomatischen Naschinenablauf
eingebaut werden, dazu kann ein Impulszähler vorgesehen sein, welcher die präzise
Dosierung unabhängig von Druck, Temperatur und Viskoseunterschiede gewährleistet.
Das bedeutet, daß sie nicht wie bei anderen miklagen vor jedem Arbeitsbeginn anjustiert
werden muß, sondern daß
die Vorrichtung zu jeder Zeit den einmal
eingestellten Wert reproduzierbar behält. Wenn vorstehend Ausführungsbeispiele mit
Kolbenpaaren gleichen Querschnitts beschrieben und gezeigt worden sind, so sei der
Vollständigkeit halber erwähnt, daß diese Kolbenpaare auch unterschiedliche Querschnitte
aufweisen können. Die beschriebene und erläuterte Dosiervorrichtung kann für alle
flüssigen Zweikomponentenstoffe und Kunstharze, Kleber usw.
-
verwendet werden. Sind mehr als zwei Komponenten zu dosieren, so ist
es möglich, mehrere dieser vorbeschriebenen Vorrichtungen in Serie zu bauen, wodurch
eine beliebige Zahl von Komponenten dosiert werden kann. Außer der erwähnten Serienschaltung
wäre es möglich, eine sternförmige Anordnung zu treffen, das heißt, es würde ein
zentraler Hauptkolben vorgesehen, um welchen mehrere Kolben anzuordnet wären, welche
zweckmäßigerweise parallel zum Hauptkolben liegen0 Der zentrale Hauptkolben ist
mit den parallelen Kolben so verbunden, daß der Hauptkolben immer einen vollen Hubweg
ausführt, die zu ihm parallel angeordneten Kblben jedoch hinsichtlich ihrer Rubweite
verstellbar sind. Jedem Kolben ist dann ein Steuerschieber zuzuordnen und
die
Betätigungsorgange dieser Steuerschieber können über ein gemeinsames Gestänge verbunden
sein, so daß die Betätigung dieser Steuerschieber synchron erfolgen kann Die beschriebene
Vorrichtung ist hinsichtlich ihrer Einbaulage frei und das Fördervolumen ist im
wesentlichen VOI1 der Größe der Voflchtung abhängig, es kann jedoch noch zusätzlich
durch Veränderung des Förderdruckes verstellt werden, so sind mit diesem System
Förderleistungen von 10 Gramm pro Minute ebenso möglich wie solche von 100 kg pro
Minute und mehr.