DE3812384C2 - Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Medien, insbesondere Leim auf ein Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Mit flüssigen oder pastösen Medien sind in erster Linie Auftragsmedien wie Haftmittel, Kaltleime oder Heiß­ schmelzkleber gemeint, von denen die Erfindung ihren Aus­ gang genommen hat, aber auch Schmelzkäse und ähnliche Produkte.

Die Erfindung geht aus von Auftragsvorrichtungen mit einem Behälter für das Auftragsmedium, aus welchem das Medium mittels einer Kolbenpumpe zum Auftragskopf geför­ dert wird. Bei Kaltleim ist der Behälter ein geeigneter geschlossener Aufnahmebehälter, bei Heißschmelzklebern der Vorratsbehälter der Schmelzvorrichtung, in welchem der Leim in geschmolzener Form vorhanden ist.

Der Auftragskopf ist durchweg in einiger Entfernung von dem Behälter angeordnet und durch einen die Verbin­ dungsleitung bildenden, bei Heißschmelzklebern beheizbaren Schlauch mit dem Leimbehälter verbunden.

Das dem Auftragskopf zugeordnete Medienventil ist elektrisch oder pneumatisch steuerbar und zu einer präzi­ sen hochfrequenten Unterbrechung des Medienflusses in der Lage, so daß mittels des Auftragskopfes auf einer rasch vorbeilaufenden Warenbahn oder Folge von Zuschnitten an genau bestimmten Stellen punktförmige Medienaufträge er­ zielt werden können.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE 21 00 771 B2, der US 3 585 361 und der US 3 662 927 bekannt.

Die erheblichen Anforderungen an die Präzision des Medienauftrags bei rasch vorbeilaufendem Gut erfordern eine feinfühlige Anpaßbarkeit des Mediendrucks, da natür­ lich auch die in dem einzelnen Medienpunkt aufgetragene Medienmenge konstant und vorherbestimmbar sein muß. Ein zu geringer Druck am Auftragskopf führt dazu, daß beim Öffnen des Medienventils nicht sogleich die volle Fördermenge erreicht und der Medienpunkt oder die Medienspur zu Beginn zu schwach werden. Ein zu hoher Druck führt dazu, daß der Auftragskopf beim Öffnen des Medienventils "kleckst". Es kommt also auf eine genaue Einstellung des am Auftragskopf anstehenden Mediendrucks an.

Die Kolbenpumpen zur Förderung des Mediums sind meist pneumatisch betätigt und bedürfen eines pneumatischen Betätigungsdrucks von mindestens 1 bar; wegen der vorhan­ denen Druckübersetzung von meist 1 : 6 ergibt sich also ein Mindest-Ausgangsdruck von mehr als 6 bar, was für manche Anwendungsfälle als Eingangsdruck für den Auftrags­ kopf zuviel ist. Die als Alternative jedenfalls bei Kalt­ leim noch zur Verfügung stehenden, im Ganzen unter Druck gehaltenen Leimmassen erlauben keine Drücke oberhalb 3,8 bar.

In vielen Anwendungsfällen ist der Druck von 3,8 bar zu niedrig und der Druck von 6 bar zu hoch, um ein optima­ les Funktionieren der Auftragseinrichtung zustande zu bringen, so daß eine Art Drucklücke vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechen­ den Art so auszugestalten, daß eine bessere Anpassungs­ fähigkeit an die Druckerfordernisse gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge­ gebene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß eine Reduzierung des Pumpendrucks auf Druckwerte möglich ist, die unterhalb des minimalen Ausgangsdrucks einer als Kolbenpumpe ausgebilde­ ten Medienpumpe liegen. Aber auch wenn der am Auftragskopf erforderliche Druckwert schon innerhalb des der Pumpe möglichen Druckbereichs liegt, kann mittels der Vorrich­ tung die Pumpe in einem höheren, einen besseren Wirkungs­ grad ergebenden Druckbereich betrieben werden, indem ihr an sich zu hoher Ausgangsdruck durch das Reduzierventil auf geeignete Werte herabgesetzt wird.

Wichtig ist, daß das Reduzierventil in der Lage ist, den reduzierten Druck aufrechtzuerhalten, so daß der Druck in dem von dem Reduzierventil zum Auftragskopf führenden Teil der Verbindungsleitung beim Schließen des Medienven­ tils nicht etwa abfällt, sondern gehalten wird, damit bereits im ersten Moment des erneuten Öffnens des Medien­ ventils der volle Druck wieder zur Verfügung steht.

Das Reduzierventil kann gemäß Anspruch 2 steuerbar sein, d. h. es soll das Verhältnis zwischen dem Ausgangs­ druck der Pumpe und dem Eingangsdruck des Auftragskopfes beliebig wählbar sein.

Diese Steuerung kann gemäß Anspruch 3 pneumatisch erfolgen.

In Anspruch 4 ist ein Reduzierventil mit Druckhalte­ eigenschaft angegeben.

Die Kugel hat hierbei eine doppelte Funktion. Sie wirkt einerseits unter der Kraft der Feder als Rückschlag­ ventil und hält dementsprechend in dem von dem Reduzier­ ventil zu dem Auftragskopf führenden Leitungsteil einen bestimmten Druck aufrecht. Sie liegt dabei gegen eine Steuerkante im Gehäuse an. Sie wird von dieser Steuerkante beim Durchströmen des Leims unter pneumatischem Steuer­ druck angehoben, um das Medium zum Auftragskopf durchzu­ lassen. Darüber hinaus aber hat die Kugel noch die Funk­ tion, den Rücklauf des geförderten Mediums im Falle eines Absenkens des pneumatischen Steuerdrucks zu regeln. Dann steigt nämlich der Druck in dem Kanal an und wirkt auf den Druckstößel im Sinne eines Abhebens von der Kugel und einer Öffnung einer Verbindung von dem Kanal zum Rücklauf in den Behälter.

Die Verbindung von der Bohrung in dem Stößel zum Behälter kann in der aus Anspruch 5 ersichtlichen Weise gestaltet sein.

Die pneumatische Steuerung kann in der in Anspruch 6 beschriebenen Weise verwirklicht werden, wobei die in An­ spruch 7 angegebenen baulichen Merkmale eine rasche Ent­ fernung der Membran und des sie teilweise abstützenden Ringes zwecks Anpassung an andere Druckverhältnisse ge­ statten.

Pneumatisch gesteuerte Ventile mit Membran zur Rege­ lung von Flüssigkeitsdrücken sind für sich genommen be­ kannt, z. B. aus der DE 15 23 351 B.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung insgesamt;

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch das Redu­ zierventil in Fig. 1 ohne die Anschlußlei­ tungen.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel gezeigte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung dient zum Auftragen von Kaltleim. Sie umfaßt einen Behälter 1, in dem der Kaltleim von der Atmosphäre abgeschirmt enthalten ist. Aus dem Behälter 1 fördert die als Deckelpumpe ausgebildete Kolbenpumpe 2 über den Teil 3' der als Ganzes mit 3 be­ zeichneten Verbindungsleitung Kaltleim in das als Ganzes mit 10 bezeichnete Reduzierventil, welches Leim unter reduziertem Druck über den Teil 3" der Verbindungsleitung 3 einem Auftragskopf 4 zuleitet, der in dem Ausführungs­ beispiel ein T-Stück 5 mit durch die Pfeile angedeuteten mehreren Austrittsöffnungen umfaßt. Das Reduzierventil 10 wird über eine Anschlußleitung 6 pneumatisch gesteuert, während der Auftragskopf 4 ein Medienventil enthält, wel­ ches über eine elektrische Leitung 7 steuerbar ist.

Das Reduzierventil 10 ist auf der Oberseite 1' des Behälters 1 mittels Schrauben 8 fest montiert und umfaßt ein blockartiges Gehäuse 9 mit mehreren zu einer Achse 11 konzentrischen Ausnehmungen, in die gemäß Fig. 2 von rechts der Teil 3' der Leitung 3 an einem Anschlußstutzen 13 und gemäß Fig. 2 von links der Teil 3" der Leitung 3 an einem Anschlußstutzen 12 münden. Der Anschlußstutzen 13 steht mit einem Kanal 16 in Verbindung, in dem der volle Pumpendruck ansteht. Der Anschlußstutzen 12 steht mit einem Kanal 14 in Verbindung, der einen in der Achse des Anschlußstutzens 12 gelegenen Teil 14' sowie den unteren Teil 15' einer in der Achse 11 gelegenen Bohrung 15 um­ faßt. Gemäß Fig. 2 unterhalb der Einmündungsstelle des Teils 14' mündet die Bohrung 15 in den zu dem Anschluß­ stutzen 13 führenden Querkanal 16 ein, wobei an der Ein­ mündungsstelle eine ringförmige Steuerkante 17 gebildet ist, gegen die von unten eine Kugel 20 anliegt, die mit­ tels einer in einer Schraubkappe 18 angeordneten Schrau­ bendruckfeder 19 von unten gegen die Steuerkante 17 ge­ drückt wird. Unter Steuerkante versteht man hier die an der Einmündung der Bohrung 15 in den Querkanal 16 gebilde­ te ringförmige Kante, an der die Kugel 20 unter Federdruck anliegt und die Bohrung 15 gegenüber dem Querkanal 16 ab­ dichtet.

Von oben liegt gegen die Kugel 20 ein als Ganzes mit 30 bezeichneter Stößel an, der in der Bohrung 15 geführt und an seinem unteren, der Kugel 20 zugewandten Ende im Außendurchmesser etwas reduziert ist.

Der Stößel 30 ist von unten in einen Kolbenteil 40 eingeschraubt, wobei zwischen einem radialen Bund 31 des Stößels 30 und der Unterseite des Kolbenteils 40 eine ringscheibenförmige Membran 32 eingespannt ist. Die Mem­ bran 32 liegt auf einem Absatz 33 einer zur Achse 11 koa­ xialen Ausnehmung 34 des Gehäuses 9 auf und wird dort durch einen den Absatz 33 etwa überdeckenden Ring 35 nie­ dergehalten, der seinerseits von unten gegen eine am obe­ ren Ende des Kolbenteils 40 angeordnete Membran 36 an­ liegt, die mit ihrem äußeren Rand auf einem weiteren Ab­ satz 37 des Gehäuses 9 aufliegt und dort durch einen Ring 38 niedergehalten wird. Am inneren Rand greift die ring­ scheibenförmige Membran 36 in eine Umfangsnut 39 des Kol­ benteils 30 ein.

Der Ring 35 sitzt durch die gezeigte Anordnung im Gehäuse fest und weist an seinem eine zylindrische Bohrung 50 bildenden zylindrischen Innenumfang gegenüber dem zy­ lindrischen Außenumfang des Kolbenteils 40 Spiel auf. Der Kolbenteil 40 kann sich also dank der Elastizität der Membranen 32, 36 in geringem Umfang längs der Achse 11 verlagern. Der Kolbenteil 40 ist also abgedichtet beweg­ lich und übt wegen des Spiels dennoch keine schädliche Scherbeanspruchung auf den Leim aus.

Unter der Membran 32 und dem radialen Bund 31 ist eine Druckkammer 21 ausgebildet, die über eine Zweiglei­ tung 22 mit dem Kanal 14 in Verbindung steht.

Der Kolbenteil 40 weist eine Querbohrung 23 auf, die über eine Querbohrung 24 des Ringes 35 mit einem Rücklauf­ kanal 25 im Gehäuse 9 und einem in den Behälter 1 zurück­ führenden Rücklaufrohr 26 in Verbindung steht.

Der Stößel 30 weist eine Längsbohrung 27 auf, die am unteren Ende eine mit der Kugel 20 zusammenwirkende Steu­ erkante 28 bildet und am oberen Ende in die Querbohrung 23 mündet.

Der Ring 38 wird durch das auf einen Gewindeansatz des Gehäuses 9 aufschraubbare Oberteil 41 niedergehalten, durch welches sich der Kolbenteil 40 mit einem oberen Ansatz 42 hindurcherstreckt, der an seinem oberen Ende durch eine radial über den Ansatz 42 überstehende Stütz­ scheibe 43 abgeschlossen ist, die von unten gegen eine auf der Oberseite des Oberteils aufliegende Membran 44 anliegt. Die Stützscheibe 43 befindet sich in einer fla­ chen zylindrischen Ausnehmung 45 des Oberteils 41, in welcher die Stützscheibe 43 von einem lose eingelegten Ring 46 umgeben ist, der die Membran 44 außen um die Stützscheibe 43 herum abstützt, d. h. dort gegen die Unter­ seite der Membran 44 anliegt. Von der Oberseite her wird die Membran 44 durch einen Deckel 47 niedergehalten, der den Anschlußstutzen 48 für den pneumatischen Steuerdruck enthält, der in einer flachzylindrischen Kammer 49 von oben gegen die Membran 44 ansteht.

Wenn der durch die Leitung 6 herangeführte pneumati­ sche Steuerdruck einen bestimmten Wert annimmt, werden die Steuerscheibe 43 und der Kolbenteil 40 mit einer entspre­ chenden Kraft nach unten gedrückt, wobei diese Kraft bei gleichbleibendem Steuerdruck durch Auswechseln des Ringes 46 durch einen solchen mit anderem inneren Radius angepaßt werden kann, was durch Abschrauben des Deckels 47 leicht geschehen kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: In dem Teil 3' der Verbindungsleitung 3 steht Kaltleim unter vollem Pum­ pendruck. Dieser Druck wirkt von unten auf die Kugel 20 und drückt diese, unterstützt von der Kraft der Feder 19, gegen die Steuerkante 17 nach oben.

Auf die Kugel 20 wirkt nicht nur von unten die Feder 19, sondern auch von oben der Stößel 30, der unter der Wirkung des in der Kammer 49 anstehenden pneumatischen Steuerdrucks steht. Dieser pneumatische Steuerdruck, modi­ fiziert durch den in der Kammer 21 an der Membran anste­ henden Druck, wirkt auf Abheben der Kugel 20 von der Steu­ erkante 17, während der an dem Anschluß 13 anstehende Pumpendruck zusammen mit der Feder 19 die Kugel 20 gegen die Steuerkante 17 drücken und somit den Durchgang zu schließen trachten.

Wird das Medienventil im Auftragskopf 4 geschlossen, so bleibt der Druck in dem Teil 3" der Leitung erhalten, da dieser Druck gegen die Membran 32 wirkt und den Stößel 30 entlastet. Bei einem erneuten Öffnen des Medienventils im Auftragskopf 4 kann also vom ersten Moment an mit un­ verändertem Leimdruck an dem Auftragskopf 4 gerechnet werden. Beim Ausströmen des Leims tritt in dem Teil 3" der Verbindungsleitung 3 und in der Kammer 21 ein Druck­ abfall ein, so daß der pneumatische Steuerdruck überwiegt und die Kugel 20 von der Steuerkante 17 abhebt, so daß Leim von dem Anschlußstutzen 13 her nachströmen kann.

Bei einem Schließen des Medienventils im Auftragskopf 4 findet keine Strömung an der Steuerkante 17 entlang mehr statt. Der Druck in dem Kanal 14 steigt an und pflanzt sich durch die Zweigleitung 22 in die Druckkammer 21 fort, wo er im Sinne eines Abhebens des Stößels 30 von der Kugel 20 bzw. eines Schließens des Durchgangs an der Steuerkante 17 wirkt.

Beim Abschalten des pneumatischen Steuerdrucks be­ wirkt der in dem Kanal 14 bzw. der Druckkammer 21 noch unter Druck anstehende Kaltleim ein Abheben des Stößels 30 von der Oberseite der Kugel 20, so daß der Kaltleim an der Steuerkante 28 entlang in die Bohrung 27 des Stößels 30 eintretene und dann über die Querbohrungen 23, 24, den Kanal 25 und das Rücklaufrohr 26 wieder in den Behälter 1 gelangen kann. Der Kanal 14 und der Teil 3" der Verbin­ dungsleitung 3 werden dann also selbsttätig druckentla­ stet.

Wird das Medienventil im Auftragskopf 4 bei in Be­ trieb befindlicher Pumpe 2 und vorhandenem pneumatischen Steuerdruck geöffnet, fällt der Druck in dem Kanal 14 ab und setzt sich der Stößel auf die Kugel 20, um die Ver­ bindung zum Teil 3' der Verbindungsleitung 3 herzustellen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Medien, insbesondere Leim auf ein Substrat,
mit einem Behälter für das Auftragsmedium,
mit einem in der Nähe des Substrats angeordneten Auftragskopf mit einem Auftragsventil mit Auf/Zu- Funktion zum Unterbrechen des Medienauftrags,
mit einer vom Behälter für das Auftragsmedium zum Auftragskopf führenden Verbindungsleitung für das Auftragsmedium
und mit einer in der Verbindungsleitung angeord­ neten Pumpe zum gleichmäßigen Fördern unter erhöhtem Druck stehenden Auftragsmediums aus dem Behälter zu dem Auftragskopf,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (3) zwischen der Pumpe (2) und dem Auftragskopf (4) ein Reduzierventil (10) angeordnet ist, mittels welchem der auf der Seite der Pumpe (2) anstehende Mediendruck reduzier­ bar und der auf der Seite des Auftragskopfes (4) anstehende reduzierte Mediendruck beim Betätigen des Medienventils aufrechterhaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reduzierventil (10) derart steuer­ bar ist, daß das Verhältnis zwischen dem Ausgangs­ druck der Pumpe und dem Eingangsdruck des Auftrags­ kopfes wählbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reduzierventil (10) pneumatisch steuerbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale des Reduzierventils (10):

• a) eine durch eine Feder (19) gegen eine einen ringförmigen Ventilsitz im Gehäuse (9) des Reduzier­ ventils (10) bildende Steuerkante (17) gedrückte Kugel (20);
• b) einen Kanal (16), durch den das Auftragsmedi­ um unter dem Druck der Pumpe (2) und dem Druck der Feder (19) an der Kugel (20) ansteht;
• c) einen Kanal (14), durch den der auf der Seite des Auftragskopfes (4) vorhandene Druck entgegen dem Druck in dem Kanal (16) und entgegen dem Druck der Feder (19) an der Kugel (20) ansteht;
• d) einen unter einem pneumatischen Steuerdruck entgegen dem Druck der Feder (19) in dem Kanal (14) gegen die Kugel (20) anliegenden Stößel (30);
• e) eine über eine Zweileitung (22) mit dem Kanal (14) in Verbindung stehende Druckkammer (21), in der der Stößel (30) in Richtung des Drucks der Feder (19) vom Druck in dem Kanal (14) beaufschlagbar ist;
• f) eine in dem Stößel (30) angebrachte, einer­ seits an ihrer Mündung mit der Kugel (20) eine ring­ förmige Steuerkante (28) bildende Bohrung (27), die andererseits mit dem Behälter (1) in Verbindung steht (23, 24, 25, 26).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Stößel (30) ist mit einem Kolbenteil (40) verbunden, wobei der Kolbenteil (40) mit radialem Spiel in einer zylindrischen Bohrung (50) vorgesehen ist;
• b) an den beiden Enden des Kolbenteils (40) sind ringförmige Dichtscheiben (32, 36) vorgesehen, die mit ihrem äußeren Rand an der Wandung der zylindrischen Bohrung (50), mit ihrem inneren Rand am Außenumfang des Kolbenteils (40) festgespannt sind;
• c) in dem Kolbenteil (40) ist eine mit der Boh­ rung (27) in dem Stößel (30) in Verbindung stehende, nach außen mündende Querbohrung (23) angebracht;
• d) in der Wandung der zylindrischen Bohrung (50) beginnt ein mit dem Behälter (1) in Verbindung ste­ hender Rücklaufkanal (24, 25, 26).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine quer zur Achse (11) des Stößels (30) angeordnete, gegen eine mit dem Stößel (30) verbundene Stützscheibe (43) anliegende Membran (44) vorgesehen ist, gegen die der pneumatische Steu­ erdruck ansteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (44) gegen den pneumati­ schen Steuerdruck radial außerhalb der Stützscheibe (43) durch einen Ring (46) abgestützt ist und auf der Oberseite des Gehäuses (41) des Reduzierventils (10) angeordnet und durch einen den Anschlußstutzen (48) für den pneumatischen Steuerdruck aufweisenden ent­ fernbaren Deckel (47) niedergehalten ist.