Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Portionierung
fließfähiger oder durch Erwärmung fließfähig gemachter Stoffe,
insbesondere Kleber, Heißkleber oder Lacke, nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Dosierventile der hier angesprochenen Art werden vor allem zum
Auftragen von Kleber, Lacken und ähnlichen fließfähigen Stoffen
auf mit diesen Stoffen zu versehenden Gegenständen verwendet.
Durch den pulsierend in dem Dosierröhrchen auf- und abbeweg
baren Dosierkolben sind mit regulierbarer Frequenz Tropfen
bestimmter Größen vom Dosierventil abgebbar.
Aus der DE 36 34 137 A1 ist ein Dosierventil bekannt, das über
einen einteiligen Dosierkolben verfügt. Der Dosierkolben ist
gleichzeitig Anker eines Elektromagneten, der den Dosierkolben
hochbewegt. Die Abwärtsbewegung des Dosierkolbens erfolgt durch
ein als eine Druckfeder ausgebildetes Rückholorgan. Gelagert
ist der Dosierkolben samt der ihm zugeordneten Druckfeder in
einer Überströmkammer, die ständig mit dem zu verarbeitenden
flüssigen Stoff (Lack, Kleber etc.) gefüllt ist. Diese Über
strömkammer bildet einen Totraum, in dem der Stoff beispiels
weise bei Arbeitsunterbrechungen aushärten kann. Die Folge ist,
daß der Dosierkolben blockiert wird und das Dosierventil
funktionsuntüchtig wird.
Die DE-OS 22 51 336 betrifft ein Dosierventil, bei dem die
Aufgabe des Dosierkolbens durch ein Stößel und eine Kugel über
nommen wird. Betätigt werden die Kugel und der Stößel in einer
Richtung durch eine dem Stößel zugeordnete Feder. Diese Feder
befindet sich in einer vom zu verarbeitenden Stoff ausgefüllten
Kammer. Diese Kammer bildet einen Totraum, in dem der Stoff
beispielsweise bei Betriebsunterbrechungen aushärten kann,
wodurch die Feder und damit auch der Stößel und die Kugel
blockieren und somit Betriebsstörungen hervorgerufen werden
können.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Dosierventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen
bewegliche Teile insbesondere bei Betriebsunterbrechungen nicht
beeinträchtigbar sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Dosierventil
gemäß Anspruch 1. Durch den mehrteiligen Dosierkolben aus einem
axial verschieblich im Dosierröhrchen gelagerten Ankerteil und
einem Hubbegrenzungsteil wird nur das Ankerteil dem zu
verarbeitenden Lack, Kleber oder dergleichen ausgesetzt, indem
es im wesentlichen vollständig vom fließenden Lack oder
dergleichen umgeben ist, während das Hubbegrenzungsteil frei
von Lack- oder Klebereinflüssen bleibt und dadurch von
aushärtendem Lack, Kleber oder dergleichen nicht beeinträchtigt
wird. Durch die Aufteilung des Dosierkolbens wird aber auch die
pulsierend antreibbare Masse desselben verringert, nämlich auf
das Ankerteil beschränkt.
Durch die Zweiteilung des Dosierkolbens kann gegenüber herkömm
lichen Dosierventilen die Überströmkammer kleiner ausgebildet
sein, derart, daß sie einerseits im Bereich oberhalb des
Dosierröhrchens und andererseits im Bereich des oberen Endes
des Ankerteils ausläuft. Die Masse des zu verarbeitenden
Klebers oder Lacks im Dosierventil wird hierdurch einerseits
auf ein Minimum begrenzt, während andererseits durch das
unmittelbare Enden der Überströmkammer oberhalb des
Dosierröhrchens, nämlich am Eintritt des Lacks bzw. Klebers in
die Ankeraufnahmebohrung des Dosierröhrchens, eine stetige
Umwälzung des zu verarbeitenden fließfähigen Stoffs gewähr
leistet ist.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist zwischen dem
stillstehenden Hubbegrenzungsteil und dem pulsierend bewegten
Ankerteil des Dosierkolbens ein einseitig wirkendes Rückhol
organ angeordnet, das das von einem dem Ankerteil zugeordneten
elektromagnetischen Huborgan hochbewegte Ankerteil bei momentan
ausgeschaltetem Huborgan in seine (untere) Ausgangsposition
zurückbewegt. Das Rückholorgan stützt sich dabei gegen das
stillstehende Hubbegrenzungsteil des Dosierkolbens ab, wobei
zur Hubeinstellung des Ankerteils das Hubbegrenzungsteil axial
verstellt werden kann, vorzugsweise durch eine ihm zugeordnete
Justierschraube. Diese Ausbildung des Dosierkolbens gewähr
leistet bei einfachem Aufbau desselben sowohl einen einfachen
Antrieb des Ankerteils als auch eine optimale Hubeinstellung
desselben zur Regulierung der Größe der aus dem Dosierventil
austretenden Tropfen.
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Dosierventils
werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In
dieser zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein erstes Ausführungs
beispiel des in einem Spritzkopf angeordneten Dosier
ventils,
Fig. 2 einen um 90° versetzten Vertikalschnitt durch das
Dosierventil gemäß der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht des Dosierventils in Richtung des
Pfeils III in der Fig. 2,
Fig. 4 einen Horizontalschnitt IV-IV durch das Dosier
ventil der Fig. 2, und
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Dosierventils
in einem Vertikalschnitt.
Die erfindungsgemäßen Dosierventile sind Bestandteil eines
in der Fig. 1 andeutungsweise dargestellten Auftragskopfes
10, in dem gegebenenfalls auch mehrere gleiche Dosierven
tile nach einem vorbestimmten Raster angeordnet sein kön
nen. Mit einem solchen Auftragskopf 10 lassen sich unter
Zuhilfenahme eines oder mehrerer Dosierventile tropfenför
mig portionierte Kaltkleber, aber insbesondere auch durch
Erhitzen fließfähig gemachte Kleber, nämlich Heißkleber,
Lacke oder dgl. nach einem bestimmten Schema punkt- bzw.
strichförmig auf einen entsprechenden Gegenstand aufbrin
gen. Nachfolgend wird davon ausgegangen, daß die hier ge
zeigten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Dosier
ventils zur Portionierung von Heißkleber dienen.
Wie der Fig. 1 entnehmbar ist, ist das Dosierventil des
hierin gezeigten Ausführungsbeispiels in einer entspre
chenden Bohrung 11 eines Gehäuses 12 des Auftragskopfes 10
eingesetzt.
Das Dosierventil setzt sich zusammen aus einem Trägerkör
per 13, einem darin eingeschraubten Dosierröhrchen 14 und
einem Dosierkolben 15. Umgeben ist der Trägerkörper 13 von
einer Abdeckhülse 16. Im unteren Bereich ist der Träger
körper 13 mit einer Einschnürung 17 versehen, auf die eine
zweiteilige, ringförmige Dichtringaufnahme 18 aufgeschoben
ist. Das Unterteil der Dichtringaufnahme 18 ist mit zwei
in einer Ebene liegenden Nuten, nämlich einer Außennut 19
und einer Innennut 20 versehen, die zur Aufnahme korre
spondierender Dichtringe 21 und 22 dienen zur Abdichtung
des Trägerkörpers 13 gegenüber dem Gehäuse 12 des Auf
tragskopfes 10.
Das längliche Dosierröhrchen 14 besteht aus einem unteren
Zylinderabschnitt 23 und einem sich daran anschließenden
Zylinderabschnitt 24 mit geringerem Durchmesser, der mit
einem durchgehenden Außengewinde 25 versehen ist. Zwei
gegenüberliegende Randbereiche des unteren Zylinderab
schnitts 23 sind hier mit gegenüberliegenden, parallelen
Abflachungen 26 versehen, die einerseits als Schlüsselflä
che zum Einschrauben des Dosierröhrchens 14 in den Träger
körper 13 dienen und andererseits diesen unverdrehbar in
einer korrespondierenden Ausnehmung 27 im Gehäuse 12 hal
ten. Abgedichtet ist das untere Ende des Dosierröhrchens
14 gegenüber dem Gehäuse 12 durch einen Dichtring 28, der
in einer umlaufenden Nut 29 zwischen den beiden Zylinder
abschnitten 23 und 24 des Dosierröhrchens 14 angeordnet
ist. Auch gegenüberliegende Randbereiche des im Durchmes
ser kleineren Zylinderabschnitts 24 sind mit gegenüberlie
genden, parallelen Abflachungen 30 versehen zur Bildung
zweier gegenüberliegender, in Längsrichtung des Dosierven
tils verlaufender Überströmkanäle 31 zwischen den Abfla
chungen 30 und einer zur Aufnahme des Dosierröhrchens 14
dienenden Gewindebohrung 32 im Trägerkörper 13 (Fig. 1 und
4).
Durch eine im Gehäuse 12 angeordnete Zufuhrbohrung 33 und
eine Ringkammer 34, die durch einen vom Dosierventil frei
gelassenen Endbereich der Bohrung 11 im Gehäuse 12 gebil
det ist, gelangt der vom Dosierventil zu verarbeitende
Heißkleber zu den Überströmkanälen 31. Diese wiederum
münden in einer am Ende der Gewindebohrung 32 im Träger
körper 13 angeordneten Überströmkammer 35 zum oberen End
bereich 36 des Dosierröhrchens 14.
Innerhalb des Dosierröhrchens 14 sind im vorliegenden Aus
führungsbeispiel zwei aufeinanderfolgende Bohrungen unter
schiedlichen Durchmessers, nämlich eine vom Endbereich 36
des Dosierröhrchens 14 ausgehende, zylindrische Ankerauf
nahmebohrung 37 und eine sich daran anschließende Durch
gangsbohrung 38 geringeren Durchmessers angeordnet. Letz
tere mündet am unteren Endbereich des Dosierröhrchens 14
in einer korrespondierenden Dosierbohrung 39 im Gehäuse
12.
Der Dosierkolben 15 ist erfindungsgemäß zweiteilig ausge
bildet. Er setzt sich zusammen aus einem Ankerteil 40, das
dem Dosierröhrchen 14 zugeordnet ist, und einem Hubbegren
zungsteil 41. Letzteres ist in einer von oben her in die
Überströmkammer 35 mündenden Durchgangsbohrung 42 im Trä
gerkörper 13 gelagert. Zwischen dem Ankerteil 40 und dem
Hubbegrenzungsteil 41 ist ein Rückholorgan, nämlich eine
Druckfeder 43 angeordnet.
Das Ankerteil 40 ist auf- und abbewegbar in der Ankerauf
nahmebohrung 37 des Dosierröhrchens 14 angeordnet. Im vor
liegenden Ausführungsbeispiel verfügt dabei das Ankerteil
40 über einen korrespondierenden Durchmesser der Ankerauf
nahmebohrung 37. Im Mantel des Ankerteils 40 sind mehrere
gleichmäßig auf den Umfang desselben verteilt angeordnete
Längsnuten 44 angeordnet, die alternativ auch gewendelt am
Umfang des Ankerteils 40 verlaufen können. Durch die
Längsnuten 44 gelangt der Heißkleber von der Überströmkam
mer 35 längs des Ankerteils 40 in den unteren Bereich der
Ankeraufnahmebohrung 37 und von hieraus über die Durch
gangsbohrung 38 in die Dosierbohrung 39 des Gehäuses 12.
Es ist auch denkbar, das Ankerteil 40 mehreckig auszubil
den, so daß die Enden desselben in der Ankeraufnahmeboh
rung 37 geführt sind und zwischen den Seitenflächen des
Ankerteils 40 und der Innenmantelfläche der Ankeraufnahme
bohrung 37 der Heißkleber von der Überströmkammer 35 zur
Durchgangsbohrung 38 gelangen kann. In der Länge ist das
Ankerteil 40 etwas kürzer als die Ankeraufnahmebohrung 37
bemessen, so daß das Ankerteil 40 in derselben auf- und
abbewegbar ist, ohne erheblich über den oberen Endbereich
36 des Dosierröhrchens 14 herauszugelangen.
Das Hubbegrenzungsteil 41 des Dosierkolbens 15 ist fest
stehend in der Durchgangsbohrung 42 angeordnet. Am unteren
Ende des Hubbegrenzungsteils 41 befindet sich eine umlau
fende Nut 45 zur Aufnahme eines korrespondierend bemesse
nen Dichtrings 46. Dadurch erfolgt eine Abdichtung der
sich an die Überströmkammer 35 anschließenden Durchgangs
bohrung 38 zur Verhinderung des Eindringens von Heißkleber
in den Bereich des Hubbegrenzungsteils 41.
Am unteren Ende des Hubbegrenzungsteils 41 sowie am oberen
Ende des Ankerteils 40 sind dünne, zylindrische Ansätze 47
angeordnet, die korrespondierend zum Innendurchmesser der
Druckfeder 43 ausgebildet sind und zur radialen Zentrie
rung der Enden der Druckfeder 43 dienen. Die zueinander
gerichteten (ebenen) Endflächen 48 der Ansätze 47 bilden
auch einen Anschlag für das auf- und abbewegbare Ankerteil
40 und dienen somit zur Hubbegrenzung desselben.
Um eine Hubverstellung des Ankerteils 40 vornehmen zu kön
nen, ist das Hubbegrenzungsteil 41 in der Durchgangsboh
rung 38 längs verstellbar. Dazu ist im oberen Ende des
Hubbegrenzungsteils 41 eine in eine entsprechende Gewinde
sackbohrung 49 am oberen Ende des Trägerkörpers 13 einge
schraubte Justierschraube 50 zugeordnet. Durch eine Ver
größerung der Einschraubtiefe der Justierschraube 50 in
die Gewindesackbohrung 49 läßt sich das Hubbegrenzungsteil
41 abwärts bewegen zur Verringerung des Arbeitshubs des
Ankerteils 40. Umgekehrt läßt sich der Arbeitshub des An
kerteils 40 vergrößern.
Alternativ ist es möglich, die Justierschraube 50 einstüc
kig mit dem Hubbegrenzungsteil 41 zu verbinden. Dann ist
der Arbeitshub des Ankerteils 40 durch Verdrehen des Hub
begrenzungsteils 41 veränderlich.
Der pulsierende Antrieb des Ankerteils 40 des Dosierkol
bens 15 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer
seits elektromagnetisch und andererseits durch die Druck
feder 43. Zum elektromagnetischen Antrieb ist dem aus ei
nem Isoliermaterial, insbesondere Kunststoff, bestehenden
Trägerkörper 13 eine Spule 51 zugeordnet. Diese ist unter
gebracht in einer umlaufenden, rechteckförmigen Ausnehmung
52 in der Mantelfläche des Trägerkörpers 13. Durch die
elektromagnetische Spule 51 wird das metallische Ankerteil
40 in dem ebenfalls aus nichtleitendem Material, vorzugs
weise Kunststoff, bestehenden Dosierröhrchen 14 entgegen
der Expansionsrichtung der Druckfeder 43 hochbewegt. Bei
stromloser Spule 51 erfolgt durch die Druckfeder 43 an
schließend die abwärts gerichtete Zurückbewegung des An
kerteils 40 in seine untere Ausgangsstellung. Durch auf
einanderfolgendes Ein- und Ausschalten der Spule 51 führt
so das Ankerteil 40 eine andauernde pulsierende Bewegung
aus, wodurch in pumpender Weise aufeinanderfolgende Heiß
klebertropfen von der Überströmkammer 35 über die Anker
aufnahmebohrung 37 durch die Durchgangsbohrung 38 und
schließlich die Dosierbohrung 39 gepumpt werden (Fig. 1
und 2).
Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Do
sierventils gemäß der Fig. 5 unterscheidet sich von dem
vorstehend beschriebenen Dosierventil durch einen anders
ausgebildeten Dosierkolben 53, dem drei elektromagnetische
Spulen 54, 55 und 56 zugeordnet sind.
Der Dosierkolben 53 setzt sich auch zusammen aus einem An
kerteil 57 und einem Hubbegrenzungsteil 58. Das hier axial
verschieblich in der Ankeraufnahmebohrung 37 des Dosier
röhrchens 14 gelagerte Ankerteil 57 verfügt über einen
runden Querschnitt, der korrespondierend zur Ankeraufnah
mebohrung 37 ausgebildet ist. Am äußeren Umfang des Anker
teils 57 sind auch hier mehrere Längsnuten 59 angeordnet.
Die Länge des Ankerteils 57 entspricht auch hier etwa der
Tiefe der Ankeraufnahmebohrung 37 im Dosierröhrchen 14.
Zwischen dem Ankerteil 57 und dem Hubbegrenzungsteil 58
ist beim Dosierventil dieses Ausführungsbeispiels keine
Druckfeder angeordnet. Dementsprechend ist das Ankerteil
57 in der Ankeraufnahmebohrung 37 frei verschieblich,
wodurch der Hub des Ankerteils 57 einerseits durch eine
untere Anschlagfläche 60 des Hubbegrenzungsteils 58 und
andererseits durch eine untere Endfläche 61 der Ankerauf
nahmebohrung 37 begrenzt wird.
Der Antrieb des Ankerteils 57 erfolgt hier ausschließlich
elektromagnetisch, nämlich durch die beiden mit Abstand
zueinander in entsprechenden Ausnehmungen 62 und 63 im
Trägerkörper 13 angeordneten Spulen 54 und 55. Diese wer
den abwechselnd eingeschaltet, so daß bei eingeschalteter
(unterer) Spule 54 eine Abwärtsbewegung des Ankerteils 57
erfolgt und bei anschließendem Einschalten der (oberen)
Spule 55 das Ankerteil 57 aufwärtsbewegt wird. Durch ra
sches zeitlich aufeinanderfolgendes Umschalten der Spulen
54 und 55 kommt somit ein pulsierender Antrieb des Anker
teils 57 in der Ankeraufnahmebohrung 37 zwischen der An
schlagfläche 60 des Hubbegrenzungsteils 58 und der Endflä
che 61 der Ankeraufnahmebohrung 37 zustande.
Das Hubbegrenzungsteil 58 ist beim Dosierventil dieses
Ausführungsbeispiels auch auf- und abbewegbar in der
Durchgangsbohrung 42 im Trägerkörper 13 gelagert, wobei
der untere Bereich des Hubbegrenzungsteils 58 durch einen
in einer entsprechenden Nut 64 angeordneten Dichtring 65
gegenüber der Überströmkammer 35 abgedichtet ist.
Im oberen Endbereich weist das Hubbegrenzungsteil 58 einen
Zentrierzapfen 66 auf, der von einer Druckfeder 67 umgeben
ist. Im stromlosen Zustand sämtlicher Spulen 54 . . . 56 be
wegt die Druckfeder 67 das Hubbegrenzungsteil 58 nach un
ten, wodurch die Anschlagfläche 60 des Hubbegrenzungsteils
58 auf einer oberen Stirnseite 68 des Ankerteils 57 zur
Anlage kommt und dieses in der Ankeraufnahmebohrung 37 so
weit nach unten schiebt, daß es auf der Endfläche 61 der
Ankeraufnahmebohrung 37 anliegt zur Abdichtung der Durch
gangsbohrung 38 im Dosierröhrchen 14. Auf diese Weise er
möglicht der Dosierkolben 53 einen zuverlässigen Verschluß
des Dosierventils, wenn dieses außer Betrieb ist.
Während des Betriebs des Dosierventils wird durch die in
einer weiteren Ausnehmung 69 im Trägerkörper 13 angeordne
te elektromagnetische Spule 56 das Hubbegrenzungsteil 58
gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 57 in der Durch
gangsbohrung 42 hochgedrückt, und zwar so weit, daß das
Ankerteil 57 in der Ankeraufnahmebohrung 37 frei bewegbar
ist und einen eingestellten Arbeitshub ausführen kann.
Während des Betriebs des Dosierventils ist daher die Spule
56 permanent eingeschaltet, während die Spulen 54 und 55
abwechselnd eingeschaltet sind.
In der durch die Spule 56 hochgefahrenen Stellung erhält
das Hubbegrenzungsteil 58, nämlich eine (obere) Stirnflä
che 70 des Zentrierzapfens 66 desselben, Anlage unter der
zur Einstellung des Arbeitshubs des Ankerteils 57 dienen
den Justierschraube 50, an der in diesem Falle auch ein
(oberes) Ende der mit dem gegenüberliegenden unteren Ende
sich auf dem Hubbegrenzungsteil 58 abstützenden Druckfeder
67 anliegt.
Gleichermaßen ausgebildete Dosierventile können auch zur
Portionierung von Lacken und anderen fließfähigen bzw.
fließfähig gemachten Stoffen verwendet werden.
Bezugszeichenliste
10 Auftragskopf
11 Bohrung
12 Gehäuse
13 Trägerkörper
14 Dosierröhrchen
15 Dosierkolben
16 Abdeckhülse
17 Einschnürung
18 Dichtringaufnahme
19 Außennut
20 Innennut
21 Dichtring
22 Dichtring
23 Zylinderabschnitt
24 Zylinderabschnitt
25 Außengewinde
26 Abflachung
27 Ausnehmung
28 Dichtring
29 Nut
30 Abflachung
31 Überströmkanal
32 Gewindebohrung
33 Zufuhrbohrung
34 Ringkammer
35 Überströmkammer
36 Endbereich
37 Ankeraufnahmebohrung
38 Durchgangsbohrung
39 Dosierbohrung
40 Ankerteil
41 Hubbegrenzungsteil
42 Durchgangsbohrung
43 Druckfeder
44 Längsnut
45 Nut
46 Dichtring
47 Ansatz
48 Endfläche
49 Gewindesackbohrung
50 Justierschraube
51 Spule
52 Ausnehmung
53 Dosierkolben
54 Spule
55 Spule
56 Spule
57 Ankerteil
58 Hubbegrenzungsteil
59 Längsnut
60 Anschlagfläche
61 Endfläche
62 Ausnehmung
63 Ausnehmung
64 Nut
65 Dichtring
66 Zentrierzapfen
67 Druckfeder
68 Stirnseite
69 Ausnehmung
70 Stirnfläche