DE4013323C2 - Dosierventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Portionierung von
fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoffen, 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, durch den der Dosierkolben
angehoben 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 im
Betriebsverhalten 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
versehende Gegenstände 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 in einem sich an den Überströmkanal anschließenden Sitz
abgedichtet angeordnet sein.
Das bekannte Dosierventil weist am unteren Bereich des
Dosierröhrchens eine Zufuhrbohrung für das zu dosierende
Medium auf, die zunächst in eine Ringkammer mit
vergleichsweise großem Volumen einmündet. Ausgehend von dieser
erstreckt sich in engen Zwischenräumen zwischen Abflachungen
(30) des Dosierröhrchens und einer Gewindebohrung ein
kreisringförmiger Überströmkanal aufwärts entlang des
Dosierröhrchens bis zu dessen oberem Endbereich. Daran
schließt sich eine Überströmkammer an, woraus dann das Medium
in die das Ankerteil und das Dosierröhrchen durchsetzende
Durchgangsbohrung übertritt. In der mit vergleichsweise großem
Volumen im Verhältnis zum Durchfluß ausgebildeten Ringkammer
und in der Überströmkammer kann sich Material absetzen, weil
es dort nicht ständig umgewälzt bzw. erneuert wird. Die Folge
sind Veränderungen im Betriebsverhalten des Dosierventils und
bei längeren Betriebspausen Störungen, wobei die engen
Durchtrittsspalte im Überströmkanal als besonders nachteilig
zu beurteilen sind.
Aus der DE-OS 34 09 142 ist eine Vorrichtung zum
portionsweisen Abmessen eines Getränks aus einer über Kopf
hängenden Flasche bekannt. Diese weist ein Dosierorgan mit
einem oberen Nachfüllventil und ein unteres Entleerungsventil
auf, welches durch Anheben geöffnet wird. Die Vorrichtung ist
elektromagnetisch betätigbar. Für eine Tröpfchen-Dosierung
fließfähig gemachter Medien mit geringer Viskosität ist die
Vorrichtung ungeeignet.
Aus dem DE-GM 17 93 156 ist ein Ventil für Gas und
Flüssigkeiten bekannt. Es ist ein elektromagnetisch
entsperrbares Rückschlagventil. Mit diesem kann nicht
portioniert werden, es dient einzig und allein zur
Durchflußsteuerung. Der Anker ist auch nicht für pulsierenden
Antrieb ausgebildet, sondern dient als Rückschlag- und
Verschlußorgan.
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. Darüberhinaus soll das
Dosierventil besonders wartungsfreundlich sowie leicht
montierbar und kostengünstig herstellbar sein.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Ventil der
im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art mit der
Erfindung dadurch, daß die Zufuhrbohrung am oberen Ende der
den Anker aufnehmenden durchgehenden Bohrung angeordnet ist,
und daß der Anker an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf
versehen ist, der die verringerte Durchgangsbohrung und die an
diese anschließende Dosierbohrung in Wirkungsverbindung mit
dem Ventilsitz abdichtet.
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 vermieden bzw. weitergefördert und
dadurch 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
Ventilkopf bzw. Ventilnadel abgesenkt wird in eine das
Dosierventil bzw. die Dosierbohrung abschließende
Ruheposition. Ein besonders sicherer Abschluß des Ventils wird
dadurch erreicht, daß der Ventilkopf als Ventilnadel
ausgebildet ist, welche die Austrittsöffnung am Ende der
Dosierbohrung in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz öffnet
oder schließt. 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 zeigen:
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,
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 (96), 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 (36)
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 elektromagnetisch 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 Hubbegrenzungsteils (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, mit einem in einem Trägerkörper
(2) angeordneten Ventilkörper (1), der eine durchgehende
Bohrung (3) mit Anschluß an eine Zufuhrbohrung (9, 9′) zur
Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff und einen
pulsierend antreibbaren Dosierkolben (4) aufweist, der aus
einem in der Bohrung (3) axial verschieblich gelagerten Anker
(5) und einem feststehenden Hubbegrenzungsteil (6) besteht,
wobei sich die durchgehende Bohrung (3) im Austrittsbereich
des zu portionierenden Stoffes auf eine Dosierbohrung (8, 8′)
verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrbohrung (9,
9′) am oberen Ende der den Anker (5) aufnehmenden
durchgehenden Ankeraufnahmebohrung (3) angeordnet ist, und daß
der Anker (5) an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf (15,
15′) versehen ist, der die verringerte Durchgangsbohrung (3′)
in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (14′, 21′) abdichtet.
2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkopf (15) als Ventilnadel (15′) ausgebildet ist,
welche die Austrittsöffnung (23) am Ende der Dosierbohrung
(8′) in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (21′) öffnet oder
schließt.
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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DE4013323C2 true DE4013323C2 (de) | 1996-07-25 |
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DE4013323A1 (de) | 1991-10-31 |
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Legal Events
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