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Schlauch - Quetschventil
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Die Erfindung betrifft ein Schlauch-Quetschventil zum Entnehmen dosierter
Mengen einer insbesondere viskosen Flüssigkeit aus einer mit dieser Flüssigkeit
beaufschlagten, flexiblen Schlauchleitung.
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Wenn es darum geht, den Durchfluß kleiner Mengen, insbesondere aggressiver
Flüssigkeiten, durch bestimmte Leitungswege zu steuern, verwendet man gerne Schlauchleitungen
in Verbindung mit Quetschventilen. Solche Ventile sind beispielsweise bei Laborgeräten
gebräuchlich.
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Diese Quetschventile haben den Vorteil, daß der zu steuernde Flüssigkeitsstrom
mit keinem Teil des Ventiles in Berührung gelangt, da das Ventil von außen an den
durchgehenden Schlauch angesetzt werden kann. Während man allein das Schlauchmaterial
so auswählen muß, daß es mit der strömenden Flüssigkeit verträglich ist, bleibt
man in der Wahl der Werkstoffe für das Quetschventil vollkommen frei.
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Quetschventile bekannter Bauart sind jedoch nicht für das chargenweise
Dosieren immer wiederkehrender gleicher kleiner Flüssigkeitsmengen geeignet. Insbesondere
können bei der Dosierung hochviskoser oder klebriger Flüssigkeiten Schwierigkeiten
auftreten, da sich mit den bekannten ouetschventilen der Ausfluß einer Flüssigkeitsmenge
aus
einem Austrittsende der Schlauchleitung nicht unterstützen läßt.
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Die Dosierung immer wiederkehrender kleiner Mengen einer hochviskosen
und klebrigen Flüssigkeit ist beispielsweise bei der Entnahme von Klebstoffen aus
einem Klebstoffbehälter oder aus einer Leitung erforderlich, die an einen Klebstoffbehälter
angeschlossen ist. Bei der industriellen Fertigung werden in Verbindung mit einer
solchen Anwendung Ventile benötigt, die jeweils eine einstellbare, immer gleiche
Klebstoffmenge auf die zu verklebenden Flächen abgeben. Dabei verwendet man u.a.
auch Ventile, die mit einer Einrichtung zum volumetrischen Dosieren der Austrittsmenge
versehen sind, und bei denen die Dosierung nicht durch die öffnungszeit des Ventiles
erfolgt. Eine solche Steuerung wäre bei der Entnahme von viskosen Flüssigkeiten
im allgemeinen zu ungenau.
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Ein solches volumetrisches Dosierventil ist beispielsweise in der
älteren Patentanmeldung P 28 08 384.3 des Anmelders beschrieben. Dieses oder ähnliche
Ventile besitzen jedoch den Nachteil, daß die zu dosierende Flüssigkeit innerhalb
des Ventiles mit einer Mehrzahl der Ventilbauteile in Berührung gelangt, die insbesondere
bei klebrigen Flüssigkeiten und zwischenzeitlichem Nichtgebrauch des Ventiles verkrusten
können und damit die Funktionsfähigkeit des Dosierventiles beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlauch-Quetschventil,
bei dem die durch den Schlauch geförderte Flüssigkeit mit keinem der Ventilbauteile
direkt in Berührung gelangt, derart auszubilden, daß es für die volumetrisch dosierte
Entnahme immer wiederkehrender kleiner und gleicher Flüssigkeitsmengen geeignet
ist, wobei die dosierte Entnahme bzw. Abgabe der Flüssigkeit jeweils durch einen
einzigen, unkomplizierten Betätigungsvorgang
erfolgen soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schlauch-Quetschventil
der eingangs bezeichneten Art gelöst, welches gekennzeichnet ist durch ein Ventilgehäuse,
durch das hindurch der Schlauch in axialer Richtung gegenüber dem Ventilgehäuse
verschiebbar geführt ist, eine im Ventilgehäuse ausgebildete und von dem Schlauch
durchlaufende Kammer mit zwei durch einen konischen Übergangsbereich miteinander
verbundenen Abschnitten unterschiedlicher Weite, deren schmaler Abschnitt in Richtung
auf das Zulaufsende des Schlauches und deren weiterer Abschnitt in Richtung auf
das Auslaufende des Schlauches weist, mindestens einem in axialer Richtung in der
Kammer zusammen mit dem Schlauch verschiebbar angeordneten langgestreckten Verdrängerkörper,
wobei die Abmessungen derart sind, daß der schmale Abschnitt der Kammer gerade den
bzw. die Verdrängerkörper und den Schlauch im flachgelegten Zustand aufnehmen kann,
während der weitere Abschnitt der Kammer Raum für den bzw. die Verdrängerkörper
und den Schlauch im gefüllten Zustand hat, ein von außerhalb des Ventilgehäuses
betätigbares Bauteil zum Verschieben des bzw. der Verdrängerkörper (s) aus dem weiteren
Abschnitt der Kammer durch den konischen Übergangsbereich in den schmalen Abschnitt
der Kammer unt:er gleichzeitigem Verschieben des Schlauches und eine in Richtung
zum Auslaufende des Schlauches gesehen hinter dem bzw. den Verdrängerkörper (n)
am Schlauch angebrachte, unter Federbelastung stehende Quetscheinrichtung.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Kammer im
wesentlichen in einer Ebene zu beiden Seiten des Schlauches, und es sind zwei Verdrängerkörper
vorgesehen,
von denen je einer an liner Seite des Schlauches anliegt.
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Die Funktionsweise eines solchen Ventiles ist folgendermaßen: Im nichtbettigten
Zustand des Ventiles befinden sich die beiden Verdrängerkörper im weiteren Abschnitt
der Kammer und liegen zu beiden Seiten des Schlauches in paralleler Ausrichtung
zu diesem. Der Schlauch ist in diesem Bereich von der Zulaufseite her prall mit
der Flüssigkeit angefüllt, die unter einem bestimmten Zulaufdruck steht. Es kann
jedoch keine Flüssigkeit aus dem Schlauch austreten, da der Schlauch in Strömungsrichtung
hinter den Verdrängerkörpern mit der federbelasteten Quetscheinrichtung versehen
ist, die den Schlauch auch unter dem Zulaufdruck der Flüssigkeit abquetscht und
damit verschlossen hält.
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Werden nun mittels des von außerhalb des Ventilgehäuses betätigbaren
Bauteiles die Verdrängerkörper zusammen mit dem Schlauch in Richtung des schmaleren
Abschnittes der Rammer verschoben, so treten zuerst die zulaufseitigen Enden der
Verdrängerkörper in den konischen übergangsbereich der Kammer ein, werden dadurch
aufeinanderzu bewegt und quetschen den Schlauch zwischen sich ab, wobei die Verdrängerkörper
sich in einer bestimmten Schräglage zum Schlauch befinden. Bei weterem Einschieben
der Verdrängerkörper und des Schlauches in den schmalen Abschnitt der Kammer werden
die Verdrängerkörper in zunehmender Parallelausrichtung zum Schlauch über ihre volle
Länge seitlich an den Schlauch angedrückt und verdrängen damit aus diesem Schlauchbereich
ein Flüssigkeitsvolumen, welches in etwa durch die Länge der Verdrängerkörper und
den Durchmesser des Schlauches gegeben ist. Da durch die Wirkung der Verdrängerkörper
der Schlauch jedoch zuerst im Bereich des zulaufseitigen Endes der Verdrängerkörper
abgequetscht worden ist, kann die weitere Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Bereich
zwischen den Verdrängerkörpern nur in Richtung auf das auslaufseitige Ende des Schlauches
erfolgen. Dabei ist der durch die Verdrängerkörper ausgeübte
Druck
auf den Flüssigkeitsinhalt des Schlauches so groß, daß die Flüssigkeit die elastische
Schließkraft der Quetscheinrichtung überwindet, diese damit öffnet und in das auslaufseitige
Ende des Schlauches übertritt, aus dem die so dosierte Flüssigkeitsmenge entnommen
werden kann. Zweckmäßigerweise arbeiten die Verdrängerkörper bei ihrer Bewegung
in Richtung auf das schmale Ende der Kammer gegen die Kraft einer Rückstellfeder,
welche die Verdrängerkörper automatisch in den weiten Abschnitt der Kammer zurückbewegt,
wenn das genannte Bauteil zum Verschieben der Verdrängerkörper nicht mehr betätigt
wird. Beim Zurückbewegen der Verdrängerkörper in den weiteren Abschnitt der Kammer
läßt der Flüssigkeitsdrück im Schlauch nach, die Quetscheinrichtung schließt wieder
und das Schlauchstück zwischen den Verdrängerkörpern öffnet sich durch seine Elastizität
in den rohrförmigen Zustand, wobei die anstehende Flüssigkeit angesaugt wird. Damit
ist das Ventil für einen weiteren Betätigungsvorgang zur Entnehme einer do-sierten
Flüssigkeitsmenge bereit.
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Zweckmäßigerweise ist das Ventil so ausgebildet, daß die Verschiebung
des Schlauches und der Verdrängerkörper innerhalb des Ventilgehäuses mittels eines
in axialer Richtung beweglich im Ventilgehäuse geführten Schiebers erfolgt, der
fest mit dem Schlauch verbunden ist, und in dem die beiden Verdrängerkörper zu beiden
Seiten eines in diesem Bereich freiliegenden Schlauchabschnittes käfigartig geführt
sind, in dem sie lediglich zum Ausführen der Verdrängerbewegung in radialer Richtung
beweglich sind, wobei der konische Übergangsbereich der Kammer durch den allmählichen
Durchmesserübergang einer Bohrung im Ventilgehäuse gebildet wird, in der auch der
Schieber beweglich geführt ist.
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Zur Begrenzung des Hubes des Schiebers und damit auch der Verdrängerkörper
bei deren Bewegung in den schmaleren Abschnitt der Kammer hinein ist im Ventilgehäuse
ein Anschlag
für den Schieber vorgesehen. Dieser Anschlag ist verstellbar
ausgeführt, um durch Hubbegrenzung die Dosiermenge ändern zu können. Eine kleinere
Dosiermenge wird dadurch erreicht, daß die Verdrängerkörper nicht ganz in den schmalen
Abschnitt der Kammer vorbewegt werden, so daß sie am Ende ihres Hubes noch eine
gewisse Schräglage zum Schlauch beibehalten, wodurch das zwischen ihnen befindliche
Schlauchvolumen nicht vollständig verdrängt wird.
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Für das Rückstellen des Schiebers ist zweckmäßigerweise eine gegen
dessen zulaufseitiges Ende anliegende Druckfeder vorgesehen, die mit ihrem anderen
Ende entweder unmittelbar gegen das Ventilgehäuse oder gegen den veränderlichen
Anschlag abgestützt ist.
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Die Betätigung des Ventiles wird dadurch besonders einfach, daß der
Schieber an seinem auslaufseitigen Ende zu einem Auslaufsstutzen verlängert ist,
in den das auslaufseitige Schlauchende mündet, und der durch eine Öffnung im Ende
des Ventilgehäuses hindurchgeführt ist. Auf diese Weise läßt sich das Schlauch-Quetschventil
durch einfachen Druck gegen den Auslaufstutzen betätigen, wie dies von bekannten
Dosierventilen anderer Bauart oder beispielsweise auch Hand-Schmierfettpressen her
bekannt ist, bei denen durch Druck gegen den Auslaufstutzen ein Verdrängungshub
eines Kolbens innerhalb der Dosiereinrichtung ausgeführt wird.
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Das erfindungsgemäße Dosierventil vereinigt so in zweckmäßiger und
einfacher Weise die Vorteile eines Schlauch-Quetschventiles mit denjenigen eines
durch Druck auf den Austrittstutzen betätigbaren herkömmlichen Dosierkopfes.
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Das erfindungsgemäße Ventil gestattet die genaue volumetrische Dosierung
sich wiederholender Mengen einer viskosen Flüssigkeit, die außer mit der Innenseite
des Schlauches mit keinem anderen Bauteil des Ventiles in Berührung gelangt.
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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schlauch-Quetschventiles unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen
noch näher beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Schlauch-Quetschventil
im Ruhezustand; Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Schieber des Ventils nach Fig.
1 in einer um 900 gedrehten Ebene; Fig. 3 eine teilweise längsgeschnittene Ansicht
des Ventils nach Fig. 1 im Betätigungszustand; Fig. 4 u. 5 Anordnungen von einem
bzw. mehreren Schlauch-Quetschventilen als Dosierventile in Verbindung mit einem
Klebstoffbehälter.
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Das in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Schlauch-Quetschventil besteht
aus einem Ventilgehäuse 1 mit einer durchgehenden Bohrung 2. An seinem auslaufseitigen
Ende ist das Ventilgehäuse 1 bis auf eine Austrttsöffnung durch einen Gewindestopfen
3 verschlossen, während in das zulaufseitige Ende des Ventilgehäuses eine Gewindebuchse
4 eingeschraubt ist, die sich unterschiedlich weit in das Ventilgehäuse 1 eindrehen
läßt. Im Bereich der Gewindebuchse 4 ist das Ventilgehäuse schließlich von einer
Schutzkappe 5 umgeben, die vom zulaufseitigen Ende her auf das Ventilgehäuse aufgeschraubt
ist.
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Die Bohrung 2 im Ventilgehäuse weist einen schmalen Abschnitt 6 geringeren
Durchmessers auf, der zum zulaufseitigen Ende des Ventils hinweist, und einen weiteren
Abschnitt 7 größeren Durchmessers, der sich am auslaufseitigen Ende befindet. Die
Abschnitte 6 und 7 der Bohrung sind durch einen konischen Übergangsabschnitt 8 miteinander
verbunden. Innerhalb der Bohrung 2 des Ventilgehäuses 1 ist ein Schieber 9 in axialer
Richtung beweglich geführt, der mit einer durchgehenden Bohrung 10
versehen
ist, durch die ein flexibler Siliconschlauch 11 hindurchgeführt ist, der durch eine
Öffnung in der Schutzkappe 5 und eine entsprechende Eintrittsbohrung in der Gewindebuchse
4 frei verschiebbar in das Ventil hineingeführt ist. Der Schieber 9 ist fest mit
dem Schlauch 11 verbunden. Das auf die Zeichnung bezogen untere Ende des Schiebers
9 ist als Auslaufstutzen 12 ausgebildet, in dem der Schlauch 11 endet und der durch
die Austrittsöffnung im Gewindestopfen 3 aus dem Ventilgehäuse 1 hinausgeführt ist.
Auf das Ende des Austrittsstutzens 12 ist eine Dosiermündung 13 aufgeschraubt.
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Der Schieber 9 weist einen verbreiterten Mittelabschnitt 14 auf, der
im weiteren Abschnitt 7 der Bohrung 2 des Ventilgehäuses 1 verschiebbar geführt
ist. In dem verbreiterten Mittelabschnitt 14 des Schiebers 9 ist eine federbelastete
Quetscheinrichtung 15 zum Abquetschen und Verschließen des Schlauches 11 in diesem
Bereich vorgesehen. Die Quetscheinrichtung 15 besteht aus zwei sich in einer Querbohrung
gegenüberliegenden Kolben 16, zwischen denen der Schlauch 11 hindurchgeführt ist.
Rückseitig liegen Druckfedern 17 gegen die Kolben an, welche durch einen den Mittelabschnitt
14 umgebenden Ring 18 gehalten sind. Die Federkraft der Druckfedern 17 ist so bemessen,
daß sie ausreicht, um den Schlauch auch unter Zulaufdruck der Flüssigkeit abzuquetschen.
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Oberhalb des erweiterten Mittelabschnittes 14 weist der Schieber 9
eine in radialer Richtung durchgehende Ausnehmung 19 auf (Fig. 2), in der der Schlauch
11 im wesentlichen frei liegt und oon der zu beiden Seiten des Schlauches 11 je
ein Verdrängerkörper 20 aufgenommen ist. Die Verdrängerkörper 20 ruhen damit in
einer von dem Schlauch 11 durchlaufenen Kammer 21, die einerseits durch die Seitenwände
der Ausnehmung 19 im Schieber 9 und andererseits durch die Wand der Bohrung 2 im
Ventilgehäuse 1 begrenzt ist. Sieht man von der Begrenzung der Kammer 21 in Längsrichtung
des
Ventilgehäuses ab, so besitzt die Kammer 21 entsprechend der Bohrung 2 im Ventilgehäuse
je nach Stellung des Schiebers 9 (siehe insbesondere Fig. 3) einen schmalen Abschnitt
6 geringerer Breite, einen weiteren Abschnitt 7 größerer Breite und dazwischen einen
konischen Übergangsbereich 8. Die langgestreckten Verdrängerkörper 20 sind so ausgebildet,
daß sie über ihre gesamte axiale Länge seitlich an dem freiliegenden Abschnitt des
Schlauches 11 anliegen.
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An seinem oberen Ende besitzt der Schieber eine Ausdrehung 22, in
die das Ende einer Druckfeder 23 eingreift, die den Schlauch 11 umgibt und mit ihrem
anderen Ende in einer entsprechenden Ausdrehung 24 in der Gewindebuchse 4 abgestützt
ist. Die Gewindebuchse 4 bildet mit ihrem unteren Ende einen verstellbaren Anschlag
für die obere Hubbegrenzung des Schiebers 9 und damit der Verdrängerkörper 20.
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Die Arbeitsweise des Schlauch-Quetschventiles ist wie folgt: In Fig.
1 ist das Ventil in seinen Ruhezustand dargestellt.
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In diesem Zustand befindet sich der Schieber 9 in seiner untersten
Stellung, indem er unter dem Druck der Feder 23 mit seinem verbreiterten Abschnitt
14 gegen die Oberseite des Gewindestopfens 3 anliegt. In dieser Stellung befinden
sich die Verdrängerkörper 20 im weiteren Abschnitt 7 der Kammer 21 und üben in dieser
Lage keinen seitlichen Druck auf den Schlauch 11 aus, der unter dem Zulaufdruck
der Flüssigkeit angefüllt ist. Die unterhalb der Verdrängerkörper 20 befindliche
Quetscheinrichtung 15 hält den Schlauch jedoch unter dem Druck der Federn 17 geschlossen,
da der Zulaufdruck der Flüssigkeit nicht ausreicht, um die rückstellkraft der Federn
17 zu überwinden.
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Wird nun zum Entnehmen einer dosierten Flüssigkeitsmenge der Auslaufstutzen
12 in axialer Richtung in das Ventilgehäuse
1 hineingedrückt,
so bewegt sich der Schieber 9 innerhalb der Bohrung 2 im Ventilgehäuse 1 gegen den
Druck der Feder 23 nach oben, bis diese Hubbewegung durch Anschlag des Schiebers
9 gegen das untere Ende der Gewindebuchse 4 beendet wird.
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Bei der Aufwärtsbewegung des Schiebers 9 werden der Schlauch 11 und
die Verdrängerkörper 20 mitgenommen.
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Beim Eintreten in den konischen übergangsbereich 8 der Kammer 21 werden
die Verdrängerkörper 20 zuerst mit ihren oberen, zulaufseitigen Enden gegeneinander
bewegt und quetschen bei Eintritt in den schmalen Abschnitt der Kammer 21 den Schlauch
11 im oberen Bereich der Verdrängerkörper 20 ab, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist. Dabei befinden sich die Verdrängerkörper 20 zuerst in einer gewissen Schräglage
zum Schlauch 11. Bei Weiterbewegen der Verdrängerkörper 20 mittels des Schiebers
9 in den schmalen Abschnitt 6 der Kammer 21 hinein werden die Verdrängerkörper 20
auch mit ihren unteren Enden zunehmend gegen den Schlauch 11 gepreßt. Dabei wird
das zwischen den Verdrängerkörpern 20 im Schlauch 11 befindliche Flüssigkeitsvolumen
nach unten, und zwar zum Auslaufende des Schlauches 11 hin verdrängt, da eine Verdrängung
nach oben nicht mehr möglich ist, weil der Schlauch dort durch die oberen Enden
der Verdrängungskörper 20 zuerst verschlossen wurde. Der durch die Verdrängerkörper
20 auf den Flüssigkeitsinhalt des Schlauches 11 ausgeübte Verdrängungsdruck ist
so groß, daß die Flüssigkeit die Schließkräfte der Federn 17 der Abquetscheinrichtung
15 überwindet und durch die Abquetscheinrichtung 15 hindurch in den Austrittsstutzen
12 hineinverdrängt wird, aus dessen Mündung 13 nun eine entsprechende Flüssigkeitsmenge
austritt.
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Wird danach der Austrittsstutzen 12 losgelassen, bewegt sich der Schieber
9 unter dem Druck der Feder 23 in seine untere Ruhestellung (Fig. 1) wieder zurück.
Dabei läßt der Flüssigkeitsdruck im Schlauch nach, weshalb die
Quetscheinrichtung
15 den Schlauch wieder verschließt.
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Gleichzeitig treten die Verdrängerkörper wieder in den weiteren Abschnitt
7 der Kammer 21 ein und geben dabei den Schlauch 11 frei, der sich im Bereich zwischen
den Verdrängerkörpern 20 unter dem Zulaufdrück der Flüssigkeit erneut mit Flüssigkeit
anfüllt. Das Ventil ist damit für einen neuen Entnahmevorgang wieder bereit.
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In den Figuren 4 und 5 ist jeweils ein Klebstoffbehälter 25 angedeutet,
an den über flexible Siliconschläuche 11 ein bzw. mehrere als Dosierventile arbeitende
Schlauch-Quetschventile angeschlossen sind. Dabei ist hervorzuheben, daß die Ventile
in einer solchen Art und Weise befestigt sein müssen, daß der Schlauch 11 jeweils
oberhalb des Ventiles eine gewisse Ausweichmöglichkeit hat, da er bei Betätigen
des Ventiles durch Drück auf den Auslauf stutzen 12 um ein Stück nach oben aus dem
Ventilgehäuse 1 hinausgeschoben wird. Es ist daher zweckmäßig, die Ventile unabhängig
vom Klebstoffbehälter zu haltern, wie dies durch die Halterung 26 in Fig. 5 angedeutet
ist.
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Mit dem Behälter 25 sind die Ventile allein über die Schlauchleitungen
11 verbunden.
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In den Figuren 4 und 5 ist unterhalb der Austrittsmündungen 13 der
Ventile eine zu verklebende Fläche 27 angedeutet, auf die durch Betätigen der Ventile
bereits Klebstofftropen 28 dosiert sind.
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