DE4013323A1 - Dosierventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur
Portionierung von fließfähigen oder fließfähig
gemachten Stoffen, insbesondere Kleber, Heißkleber,
Farben, Lacke oder dergleichen, mit einem in einem
Trägerkörper angeordneten Ventilkörper, der eine
durchgehende Bohrung mit Anschluß an eine
Zufuhrbohrung zur Versorgung mit dem zu
portionierenden Stoff und einen pulsierend
antreibbaren Dosierkolben aufweist, der aus einem in
der Bohrung axial verschieblich gelagerten Anker und
einem feststehenden Hubbegrenzungsteil besteht, wobei
sich die durchgehende Bohrung im Austrittsbereich des
zu portionierenden Stoffes auf eine Dosierbohrung
verjüngt.
Bekannte Dosierventile verfügen im allgemeinen über
einen durchgehenden, einstückigen Dosierkolben, der
Bestandteil eines Elektromagneten ist und durch den
der Dosierkolben hochbewegt werden kann. Die
Abwärtsbewegung des Dosierkolbens erfolgt durch ein
üblicherweise als Druckfeder ausgebildetes
Rückholorgan. In Verbindung hiermit erfolgt durch den
in veränderbaren Zeitabständen einschaltbaren Magneten
ein pulsierender Antrieb des Dosierkolbens. Gelagert
ist der Dosierkolben samt der ihm zugeordneten
Druckfeder bei bekannten Dosierventilen vollständig in
einer Überströmkammer, die ständig mit dem zu
verarbeitenden flüssigen Stoff (Lack, Kleber etc.)
gefüllt ist. Da vor allem Lacke und Kleber
üblicherweise zur Erhärtung bzw. Verklebung neigen,
haben die bekannten Dosierventile den Nachteil, daß
mit der Zeit das insbesondere im oberen Bereich der
Überströmkammer sich befindende Material eine
Verringerung der Fließfähigkeit erfährt, da sich das
Material hier absetzt, also nicht ständig umgewälzt
wird. Die Folge sind Veränderungen des
Betriebsverhaltens des Dosierventils. Bei längeren
Betriebspausen können sogar Betriebsstörungen bei
diesem bekannten Dosierventil auftreten, indem die
Kraft des Rückholorgans, nämlich der Druckfeder, nicht
mehr ausreicht, um den Dosierkolben entgegengesetzt
zur Kraft des Elektromagneten zu bewegen.
Zur Lösung dieser Problematik sind aus der deutschen
Offenlegungsschrift 37 42 414 gattungsgleiche
Dosierventile bekannt, die vor allem zum Auftragen von
fließfähig gemachten Klebern, nämlich Heißklebern oder
dgl., auf hiermit zu versehenden Gegenständen
verwendet werden. Durch den pulsierend in dem
Ventilkörper auf- und abbewegbaren Dosierkolben sind
mit regulierbarer Folge Tropfen bestimmter Größe
abgebbar, d. h. Punktleimungen möglich. Durch die
mehrteilige Ausbildung des Dosierkolbens kann der
Überströmkanal soweit verkürzt werden, daß er sich nur
über den Bereich eines Teils des Dosierkolbens
erstreckt. Der andere Teil des Dosierkolbens kann so
in einen sich an den Überströmkanal anschließenden
Sitz abgedichtet angeordnet sein. Hier können zwar
keine störenden Einflüsse des vom Dosierventil zu
verarbeitenden fließfähigen Stoffs auftreten,
nachteilig ist allerdings, daß die Dosierbohrung, d. h.
die Bohrung unmittelbar vor Austritt des
Dosiermittels aus dem Ventil, einen Totraum bildet, in
dem sich die zu verarbeitenden fließfähigen Stoffe
absetzen können. Dies kann mit der Zeit zu
Betriebsstörungen führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Dosierventil
vorzustellen, mit dem die genannten Nachteile
vermieden und die Schwierigkeiten ausgeräumt werden
können. Insbesondere soll das Dosierventil zuverlässig
arbeiten, d. h. so beschaffen sein, daß ein Verkleben
des Dosierkolbens oder der Dosierbohrung nach längerem
Betrieb und insbesondere während Arbeitspausen
zuverlässig verhindert wird. Gleichzeitig soll das
Dosiermittel in beliebigen Schaltintervallen punkt-
und/oder strichförmig auftragbar sein. Darüber hinaus
soll das Dosierventil besonders wartungsfreundlich
sowie leicht montierbar und kostengünstig herstellbar
sein.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt
erfindungsgemäß dadurch, daß die Zufuhrbohrung am
oberen Ende der den Anker aufnehmenden durchgehenden
Bohrung angeordnet ist. Mit großem Vorteil werden auf
diese Weise, d. h. durch eine direkte, geradlinge
Leimführung von der Zufuhrbohrung zur Dosierbohrung,
unter Vermeidung von Toträumen und Umlenkungen
Verdickungen im Leim weitergefördert und Störungen
sicher vermieden. Bei einer Betriebsunterbrechung des
Dosierventils, und zwar insbesondere durch eine
Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung der
elektromagnetischen Huborgane, wird die gespeicherte
Kraft im Rückholorgan frei, wodurch sowohl das
Hubbegrenzungsteil als auch das Ankerteil, also der
gesamte Dosierkolben mit Ventilnadel, abgesenkt wird
in eine das Dosierventil bzw. die Dosierbohrung
abschließende Ruheposition.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der Anker mit einer Ventilnadel
verbunden ist, die die Austrittsöffnung am Ende der
Dosierbohrung unmittelbar öffnet oder verschließt.
Hierdurch wird zuverlässig unter allen Umständen
sowohl ein Nachtropfen des Dosierventils als auch ein
Eindringen von Luft zur Aushärtung des sich noch im
Ventilkörper befindenden Lackes oder Klebers
verhindert.
Mit dem erfindungsgemäßen Dosierventil sind bei
geringstem konstruktiven Aufwand hohe Schaltfrequenzen
von bis zu 1000 Punkten pro Sekunde erzielbar, wodurch
nicht nur längs der Transportrichtung (beispielsweise
Papierförderrichtung), sondern auch quer dazu geleimt
werden kann. Durch die kompakte Bauweise werden zudem
sehr enge Punkt- und/oder Strichabstände ermöglicht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Erläuterung zweier in der Zeichnungen schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Dosierventil in
teilgeschnittener Seitenansicht,
Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch mit Ventilnadel.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das
Dosierventil zur Portionierung von fließfähigen oder
fließfähig gemachten Stoffen, insbesondere Kleber,
Heißkleber, Farben, Lacke oder dergleichen, im
wesentlichen aus einem Ventilkörper (1), der in einem
Trägerkörper (2) angeordnet bzw. von diesem gehalten
wird. Der Ventilkörper (1) weist eine durchgehende
Bohrung (3) und einen pulsierend antreibbaren
zweiteiligen Dosierkolben (4) auf, der aus einem in
der Bohrung axial verschieblich gelagerten Anker (5)
und einem feststehenden Hubbegrenzungsteil (6) mit
dazwischen befindlicher Druckfeder (7) besteht. Am
unteren Ende des Hubbegrenzungsteils (6) sowie am
oberen Ende des Ankers (5) sind Ausnehmungen
vorgesehen, die korrespondierend zum Außendurchmesser
der Druckfeder (7) ausgebildet sind und zur radialen
Zentrierung der Enden der Druckfeder (7) dienen. Die
zueinander gerichteten (ebenen) Endflächen von Anker
(5) und Begrenzung (6) bilden einen Hubspalt (4′) bzw.
den Anschlag für das auf- und abbewegbare Ankerteil
(5) und dienen somit zur Hubbegrenzung desselben. Die
Abmessungen des gesamten Dosierventils betragen etwa
28×14×45 mm (Länge×Breite×Höhe) .
Die durchgehende Bohrung (3) verjüngt sich im
Austrittsbereich aus dem Dosierventil auf eine
Dosierbohrung (8, 8′). Die Versorgung mit dem zu
portionierenden Stoff geschieht über die Zufuhrbohrung
(9) oder alternativ über die gestrichelt angedeutete
Bohrung (9′), beispielsweise für kontaktloses
Querleimen bei in Reihe angeordneten Ventilen. Der
Ventilkörper (1) besitzt zweckmäßigerweise einen
lösbar mit ihm verbundenen Dosierkopf (10) sowie einen
Justierkopf (11). Umgeben ist der Ventilkörper (1) von
einem Mantel bzw. einer Abdeckhülse (12) mit einem
daran befestigten elektrischen Anschlußstück (12′) für
die elektromagnetische Spule (13).
Der vorzugsweise sechseckig ausgestaltete Anker (5)
steht in Wirkungsverbindung zu der konzentrisch um die
Bohrung (3) angeordneten elektromagnetischen Spule
(13), getrennt durch eine Schale bzw. eine Einbettung
aus Isoliermaterial (14). Der Anker (5) ist auf- und
abbewegbar in der Ankeraufnahmebohrung (3) angeordnet
und ist an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf
(15) versehen, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht
und einen Dichtkegel aufweisen kann. Der Ventilkopf
(15) dichtet die verringerte Durchgangsbohrung (3′) in
Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (14′) ab. Der
zweckmäßigerweise aus Kunststoff bestehende Ventilsitz
(14′) ist mit großem Vorteil Bestandteil der
Spuleneinbettung (14).
Gemäß Fig. 2 kann statt des Ventilkopfes (vgl. Fig. 1
Ziffer 15) eine Ventilnadel (15′) vorzugsweise
aus Kunststoff vorgesehen sein. Die Spitze der
Ventilnadel (15′) öffnet oder schließt hierbei die
Austrittsöffnung (23) am Ende der Dosierbohrung (8′).
Durch die kegelförmige Zuspitzung (21′) der
Dosierhülse (21) - passend zur Spitze der Ventilnadel
(15′) - wird ein exakter Ventilsitz gewährleistet.
Im Mantel des Ankers (5) können statt der sechs- oder
vieleckigen Querschnittsausbildung auch mehrere
gleichmäßig auf den Umfang desselben verteilte
Längsnuten (nicht dargestellt) angeordnet sein, die
alternativ auch gewendelt am Umfang des Ankers
verlaufen können. Durch die Längsnuten bzw. freien
Querschnitte gelangt der Kleber von der eine Kammer
bildenden Bohrung (3) längs des Ankers (5) in den
unteren verjüngten Ankerbereich und von hieraus über
die im Durchmesser verringerte Durchgangsbohrung (3′)
in die Dosierbohrung (8, 8′) im Dosierkopf (10).
Der Dosierkopf (10) besteht zur vorteilhaft einfachen
Montage aus einem Düsenkörper (20), der mittels
Außengewinde mit dem Trägerkörper (2) verschraubbar
ausgestaltet ist und an dem sich am oberen Ende der
Mantel (12) bzw. dessen Abschlußring (12′′) abstützt.
Im Dosierkörper (20) befindet sich eine die
Dosierbohrung (8, 8′) bildende Dosierhülse (21), die
von einer Schraubenmutter (22) mit Außengewinde im
Dosierkörper (20) fixierbar ist. Die Dosierhülse (21)
besitzt am unteren Ende die Austrittsöffnung (23) für
das Dosiermedium. Die Bohrung (3, 3′) und die
Dosierbohrung (8, 8′) bzw. die Spuleneinbettung (14)
und die Dosierhülse (21) sind mittels Dichtring (24)
gegen Austritt von Dosiermaterial gesichert.
Der pulsierende Antrieb des Ankers (5) des
Dosierkolbens (4) erfolgt in den vorliegenden
Ausführungsbeispielen einerseits elekromagnetisch und
andererseits durch die Druckfeder (7). Durch die
elektromagnetische Spule (13) wird der metallische
Anker (5) in der aus nichtleitendem Material,
vorzugsweise Kunststoff, bestehenden Spuleneinbettung
(14) entgegen der Expansionsrichtung der Druckfeder
(7) hochbewegt. Bei stromloser Spule (13) erfolgt
durch die Druckfeder (7) anschließend die abwärts
gerichtete Zurückbewegung des Ankers (5) mit dem
Ventilkopf (15) bzw. der Ventilnadel (15′) in die
untere Ausgangs- bzw. Verschlußstellung. Durch
aufeinanderfolgendes Ein- und Ausschalten der Spule
(13) führt so der Anker (5) eine andauernde
pulsierende Bewegung aus, wodurch in pumpender Weise
aufeinanderfolgende Heißklebertropfen von der Bohrung
(3) über die Durchgangsbohrung (3′) in die
Dosierbohrung (8, 8′) gepumpt werden.
Nach oben ist die Bohrung (3) bzw. die
Spuleneinbettung (14) gegenüber einem Führungs- bzw.
Anschlußstück (30) als Teil des Justierkopfes (11)
mittels eines O-Rings (31) abgedichtet, das mittig
mit einer Durchgangsbohrung (3′′) in Verlängerung der
Bohrung (3) versehen ist, die im Durchmesser gegenüber
der Bohrung (3) reduziert ist. Durch die im
Trägerkörper (2) angeordnete Zufuhrbohrung (9) gelangt
Dosiermaterial in den Justierkopf (11) bzw. das
Anschlußstück (30) und weiter in die Bohrung (3). Das
Hubbegrenzungsteil (6) des Dosierkolbens (4) ist
feststehend in der Durchgangsbohrung (3′′) angeordnet.
Am oberen Ende des Hubbegrenzungsteil (6) befindet
sich eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines
korrespondierend bemessenen Dichtrings (33), wodurch
eine Abdichtung der sich an die Bohrung (3)
anschließenden Durchgangsbohrung (3′′) erfolgt. Die O-
Ringe (34, 35) verhindern den Austritt des
Dosiermaterials an der Verbindungsstelle zum
Trägerkörper (2).
Um eine Hubverstellung des Ankers (5) vornehmen zu
können, ist das Hubbegrenzungsteil (6) in der
Durchgangsbohrung (3′′) längs verstellbar. Dazu ist das
obere Ende des Hubbegrenzungsteils (6) in eine
entsprechende Gewindesackbohrung (36) am oberen Ende
des Führungseinsatzes (30) einschraubbar ausgebildet.
Durch eine Vergrößerung der Einschraubtiefe des als
Justierschraube ausgebildeten Hubbegrenzungsteils (6)
in die Gewindesackbohrung (36) läßt sich das
Hubbegrenzungsteil (6) abwärts bewegen zur
Verringerung des Arbeitshubs bzw. des Hubspaltes (4′)
des Ankers (5). Umgekehrt läßt sich der Arbeitshub des
Ankers (5) auch vergrößern.
Die erfindungsgemäßen Dosierventile können Bestandteil
eines nicht dargestellten Auftragskopfes bzw. einer
Auftragsleiste oder -rahmens sein, wobei
gegebenenfalls auch mehrere gleiche Dosierventile nach
einem vorbestimmten Raster angeordnet sein können. Mit
einem solchen Auftragskopf lassen sich unter
Zuhilfenahme eines oder mehrerer Dosierventile
tropfen- oder strichförmig portionierte Kaltkleber,
insbesondere auch durch Erhitzen fließfähig gemachte
Kleber, nämlich Heißkleber, Farben, Lacke oder dgl.
nach einem bestimmten Schema punkt- bzw. strichförmig
auf einen entsprechenden Gegenstand aufbringen.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in
den Zeichnungsfiguren dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. So können
beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen, der Dosierkolben sowie der Dosierkopf mit
der innenliegenden Dosierbohrung beliebig ausgebildet
und angeordnet sein. Die jeweilige konstruktive
Ausgestaltung ist in Anpassung an eine spezielle
Verwendung des Dosierventils dem Fachmann
anheimgestellt.
Claims (8)
1. Dosierventil zur Portionierung von fließfähigen
oder fließfähig gemachten Stoffen, insbesondere
Kleber, Heißkleber, Farben, Lacke oder dergleichen,
mit einem in einem Trägerkörper angeordneten
Ventilkörper, der eine durchgehende Bohrung mit
Anschluß an eine Zufuhrbohrung zur Versorgung mit dem
zu portionierenden Stoff und einen pulsierend
antreibbaren Dosierkolben aufweist, der aus einem in
der Bohrung axial verschieblich gelagerten Anker und
einem feststehenden Hubbegrenzungsteil besteht, wobei
sich die durchgehende Bohrung im Austrittsbereich des
zu portionierenden Stoffes auf eine Dosierbohrung
verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zufuhrbohrung (9, 9′) am oberen Ende der den Anker (5)
aufnehmenden durchgehenden Bohrung (3) angeordnet ist.
2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker (5) mit einer
Ventilnadel (15′) verbunden ist, die die
Austrittsöffnung (23) am Ende der Dosierbohrung (8′)
unmittelbar öffnet oder verschließt.
3. Dosierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) einen lösbar
mit ihm verbundenen Dosierkopf (10) sowie einen
Justierkopf (11) aufweist.
4. Dosierventil nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dosierkopf (10) aus einem
Düsenkörper (20) besteht, der mittels Außengewinde mit
dem Trägerkörper (2) verschraubbar ausgestaltet ist
und an dem sich am oberen Ende der Mantel (12) bzw.
dessen Abschlußring (12′′) abstützt.
5. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im
Dosierkörper (20) eine die Dosierbohrung (8) bildende
Dosierhülse (21) befindet, die von einer
Schraubenmutter (22) mit Außengewinde im Dosierkörper
(20) fixierbar ist, wobei die Dosierhülse (21) am
unteren Ende die Austrittsöffnung (23) für das
Dosiermedium aufweist.
6. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierhülse
(21) kegelförmig zugespitzt ausgebildet ist, passend
zur Spitze der Ventilnadel (15′).
7. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel
(15′) aus Kunststoff besteht.
8. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (13)
mit einer gegossenen oder gespritzten Spuleneinbettung
(14) versehen ist, deren Innenmantel den zentralen
Teil der durchgehenden Bohrung (3) bildet.
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KAISER, HEINO, 40885 RATINGEN, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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