DE69109976T2 - Mikrometrische Dosiervorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrometrische Dosiervorrichtung mit einem Körper eines Dosierventils, einem Eingang für den zu dosierenden Stoff, einem Ausgang für den dosierten Stoff und einem Dosierventil, das zwischen dem genannten Eingang und dem genannten Ausgang im Innern des genannten Körpers montiert ist und geöffnet oder geschlossen werden kann.
• In den EP-A-0 352 084 und EP-A-0 373 123 werden Ventile mit übereinanderliegenden Scheiben beschrieben, bei denen eine der Scheiben, die mit Nuten oder Oeffnungen versehen ist, ortsfest ist und die andere, die mit ähnlichen Nuten oder Oeffnungen versehen ist, gedreht werden kann, um den Flüssigkeitsdurchfluss zwischen Null und einem Maximum zu regulieren, welcher der Ueberlappung der Nuten oder Oeffnungen der beiden Scheiben entspricht.
• Die bekannten und meist verwendeten mikrometrischen Dosiervorrichtungen werden unter der Bezeichnung proportionale Ventile auf den Markt gebracht. Sie enthalten einen Körper, der mit einem Hohlraum allgemein zylindrischer Form versehen ist, in welchem ein translatorisch verschiebbares zylindrisches Organ gelagert ist. Dieses Organ weist Umfangskehlen auf, welche mit im Körper eingearbeiteten Ausnehmungen zusammenarbeiten, um den Durchfluss eines zu dosierenden Stoffs von einem Zufuhrkanal in Richtung eines Ausgangskanals zu erlauben oder nicht. Die Dichtheit der Vorrichtung hängt von der Genauigkeit der Verarbeitung des zylindrischen Hohlraums des Körpers und des in diesem Hohlraum gelagerten beweglichen zylindrischen Organs ab.
• Es wurde festgestellt, dass diese Dichtheit schwierig zu realisieren ist, und zwar aufgrund des Spiels, das notwendigerweise zwischen der den zylindrischen Hohlraum bildenden Wand des Körpers und der äusseren Wand des beweglichen zylindrischen Organs existiert, um zu grosse Reibungskräfte bei der Bewegung des Organs zu vermeiden. Dieses Spiel bewirkt Leckverluste, welche die Dosierergebnisse verfälschen. Eine Reduzierung dieses Spiels, deren Wirkung eine verbesserte Dichtheit wäre, erhöht die Klemmung der Teile und demzufolge die Reibung und die Abnutzung. Dies hat das gleiche Ergebnis, wie oben erwähnt, zur Folge, das heisst einen Dichtheitsverlust, der Leckverluste erzeugt. Dies bildet einen wesentlichen Nachteil dieser Art von Dosiervorrichtungen, und die vorliegende Erfindung schlägt vor, diesen Nachteil zu beseitigen.
• Zu diesem Zweck ist die Dosiervorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Dosierventil mit einer festen Platte und einem Schieber versehen ist, wobei die Platte eine ebene Fläche und wenigstens einen mit dem genannten Ausgang für den dosierten Stoff in Verbindung stehenden Kanal aufweist und der Schieber translatorisch verschiebbar ist und eine sich auf der genannten ebenen Fläche der festen Platte abstützende ebene Seite sowie wenigstens ein Durchflussmittel aufweist, welches dazu eingerichtet ist, um das Fliessen des zu dosierenden Stoffes in Richtung des genannten Kanals der festen Platte zu erlauben, wenn es sich in einer der Positionen befindet, die der Oeffnung des Dosierventils entspricht, und um dieses Fliessen zu verhindern, wenn es sich in einer der Positionen befindet, die dem Verschluss des Dosierventils entspricht, und wobei das genannte Durchflussmittel des Schiebers wenigstens einen profilierten, durchquerenden Schlitz aufweist, der in wenigstens einer der seitlichen, in der Verschiebungsrichtung dieses Schiebers liegenden Endflächen vorgesehen ist und die genannte ebene Seite mit der entgegengesetzten Seite verbindet.
• Der genannte profilierte Schlitz hat vorzugsweise einen Querschnitt, der ungefähr die Form eines V aufweist.
• Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist der Durchfluss des Schiebers ausser dem durchquerenden profilierten Schlitz wenigstens eine durchquerende Leitung auf, welche einerseits auf der genannten ebenen Seite und andererseits auf einer entgegengesetzten Seite dieses Schiebers mündet, um mit dem genannten Eingang für den zu dosierenden Stoff in Verbindung zu stehen.
• In einer bevorzugten Weise besteht der genannte Schieber aus einem Block. Dieser Block weist eine untere Fläche, eine der unteren Fläche entgegengesetzte obere Fläche, zwei seitliche Flächen und zwei Endf lächen auf, wobei die untere Fläche die genannte ebene Fläche bildet, welche auf der genannten ebenen Fläche der festen Platte aufliegt und wobei jede Endfläche mit einem Schlitz versehen ist, dessen Querschnitt ungefähr die Form eines V aufweist.
• Vorzugsweise ist der genannte gleitende Schieber mit Antriebsmitteln für seine lineare Bewegung in eine Richtung und mit einer Rückstellfeder für seine lineare Bewegung in der entgegengesetzten Richtung verbunden.
• In vorteilhafter Weise ist der genannte, den Schieber bildende Block in einem zentralen, im Innern eines längsgerichteten Stössels eingearbeiteten Hohlraum montiert. Dieser Stössel weist ein erstes, sich auf den genannten Antriebsmitteln abstützendes Ende und ein zweites, sich auf der Rückstellfeder abstützendes Ende auf.
• Vorzugsweise enthalten die genannten Antriebsmittel einen elektrischen Antrieb. Sie können aber auch einen Elektromagneten oder pneumatische oder hydraulische Mittel aufweisen.
• In dieser Ausführung ist der den Schieber bildende Block in dem genannten zentralen Hohlraum zwischen zwei Zentrierkugeln montiert. Diese Zentrierkugeln greifen entsprechend in die profilierten, in den Endseiten dieses Blockes eingearbeiteten Schlitze ein.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung ist vorteilhafterweise mit einer Druckfeder versehen, welche zur Ausübung eines Druckes auf der oberen ebenen Seite des Blockes ausgebildet ist. Die genannte Druckfeder ist zwischen einem Stützring, der eine Fläche aufweist, die in Kontakt mit der oberen Fläche des den gleitenden Schieber bildenden Blocks steht, und einem Teil montiert, das mit wenigstens einem Durchfluss zur Verbindung mit dem genannten Eingang des zu dosierenden Stoffes versehen ist.
• Der Stützring ist vorzugsweise mit wenigstens einem Verbindungsansatz versehen, der dazu eingerichtet ist, in die den Schieber durchquerende Leitung eingeführt zu werden.
• Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beschreibung einer Ausführungsform und der beigefügten Zeichnung besser zu verstehen sein.
• Figur 1 ist eine axiale Schnittansicht der Dosiervorrichtung nach der Erfindung und insbesondere des im Innern des Körpers dieser Vorrichtung montierten Dosierventils.
• Figur 2 ist eine Draufsicht des Stössels, des Schiebers und der Zentrierkugeln dieses letzteren, wobei alle diese Elemente vom Vorrichtungskörper herausgenommen dargestellt sind.
• Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der Druckfeder, die auf die obere Fläche des gleitenden Schiebers drückt.
• Die Figuren 4A, 4B und 4C stellen drei verschiedene Stellungen des Stössels und des gleitenden Schiebers in Bezug auf die Kanäle der festen Platte dar.
• Nach Figur 1 weist die Dosiervorrichtung 10 ein Dosierventil 11 auf. Dieses Ventil 11 ist im Innern eines Körpers 12 montiert, welcher mit einem Eingang 13 für den zu dosierenden Stoff und einem Ausgang 14 für den Stoff nach seiner Dosierung versehen ist. Dieser zu dosierende Stoff ist meistens eine Substanz mit einer flüssigen oder pastenartigen Konstistenz. Er könnte aber auch ein Pulver sein, dessen Fliessverhalten dem einer Flüssigkeit ähnlich ist.
• Der Eingang für den Stoff 13 ist in einem Block 15 eingearbeitet, welcher in einem Hohlraum des Körpers 12 gelagert und mit diesem mittels Senkkopfschrauben 16 befestigt ist. Die Dichtheit zwischen diesem Block und dem Körper wird mittels eines O-Rings 17 gewährleistet. Der Körper 12 besteht aus einem einzigen Block mit einem zylindrischen Hohlraum 18, in dessen Innern die beweglichen Organe des Dosierventils montiert sind. Dieser Hohlraum wird durch einen seitlichen Deckel 19 verschlossen, welcher am Körper 12 mittels in der Dicke des Deckels halbversenkten Zylinderkopfschrauben 20 befestigt ist.
• Der zylindrische Hohlraum 18 enthält einen längsgerichteten Stössel, bestehend aus einem ersten, mit Antriebsmitteln 22 verbundenen Teil 21 und einem zweiten, mit einer Rückstellfeder 24 verbundenen Teil 23. Diese zwei Teile sind mittels eines zentralen Teils, in welchem eine Ausnehmung eingearbeitet ist, miteinander verbunden und werden in Figur 2 näher dargestellt.
• Im beschriebenen Beispiel sind die Antriebsmittel 22, welche entweder ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Motor oder ein Elektromagnet sein können, auf dem Körper 12 der Dosiervorrichtung mittels Schrauben 25 befestigt. Sie weisen eine bewegliche Achse 26 auf, die dazu vorgesehen ist, sich auf der hinteren Fläche des ersten Teils 21 des Stössels abzustützen. Dieser Teil 21 des Stössels trägt einen Zentrieranschlag 27, in welchem eine Kugel 28 gelagert ist. In analoger Weise trägt der zweite Teil 23 des Stössels einen Zentrieranschlag 29, auf dem eine Kugel 30 montiert ist. Die Rückstellfeder 24 stützt sich einerseits gegen den Deckel 19 und andererseits gegen eine Sicherungsmutter 31 ab, welche auf dem äusseren Gewinde einer Einstellschraube 32 aufgeschraubt ist.
• Das eigentliche Dosierventil weist hauptsächlich einen gleitenden Schieber 33 auf. Dieser Schieber 33 besteht aus einem Block, der eine obere Fläche 34, die eben sein oder eine andere Form haben kann, eine ebene untere Fläche 35 und eine durchgehende, zwischen der oberen Fläche 34 und untere Fläche 35 eingearbeitete Leitung 36 aufweist. Dieser Schieber 33 kann sich translatorisch verschieben, indem er über eine Platte 37 gleitet, welche mit zwei durchgehenden, mit dem Ausgang des dosierten Stoffes in Verbindung stehenden Kanälen 38 versehen ist. Der Schieber 33 weist ausserdem in seinen gegenüberliegenden seitlichen Flächen zwei profilierte Schlitze in V-Form 39a bzw. 39b auf, in welche die Kugeln 28 bzw. 30 eingreifen und welche mit diesen letzteren zusammenarbeiten, um eine genaue Zentrierung des genannten bewegbaren Schiebers zu gewährleisten. Diese Schlitze haben oder können eine andere Funktion haben, welche nachstehend beschrieben wird.
• Der Schieber 33 stützt sich auf der oberen Fläche der Platte 37 mittels einer Druckfeder 40 ab, welche sich übrigens auf einem ringförmigen Teil 41 abstützt. Dieses Teil 41 ist mit einem im Eingang 13 des Dosierventils mündenden Verbindungskanal 42 versehen.
• Eine profilierte Dichtung 43 gewährleistet die Dichtheit zwischen dem ersten Teil 21 des Stössels und dem Körper 12 der Dosiervorrichtung. In gleicher Weise gewährleistet eine profilierte Dichtung 44 die Dichtheit zwischen dem zweiten Teil 23 des Stössels und dem Körper 12.
• Die Figur 2 stellt den Stössel 50 dar, welcher, wie vorher erwähnt, aus einem ersten Teil 21 und einem zweiten Teil 23 besteht, welche mittels eines zentralen Teils fest miteinander verbunden sind. In diesem zentralen Teil ist eine Ausnehmung 52 eingearbeitet, in welcher hauptsächlich der gleitende Schieber 33 gelagert ist. Dieser Schieber 33 besteht aus einem Block, der die genannte obere Seite 34, die genannte untere, ebene Seite 35, zwei seitlichen Seiten 53 und 54 und zwei Endseiten 55 und 56 aufweist, wobei diese Endseiten mit den profilierten Schlitzen 39a bzw. 39b versehen sind, deren Querschnitt vorzugsweise die Form eines V hat. Diese Form ist jedoch nicht obligatorisch und könnte in manchen Ausführungen anders sein.
• Man stellt fest, dass die Kugeln 28 und 30 in die genannten Schlitze eingreifen und eine Zentrier- Funktion für den gleitenden Schieber haben.
• Die Leitung 36 hat eine längliche Form oder einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt und nimmt im dargestellten Beispiel eine quasi zentrale Stellung ein.
• Die Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der Druckfeder 40, welche sich auf der oberen Seite des entsprechenden Schiebers 33 und des ringförmigen Teils 41 abstützt. Dieses ringförmige Teil 41 ist auf dem Körper 12 unter dem Block 15 montiert.
• In der Praxis funktioniert die Dosiervorrichtung in folgender Weise : Der zu dosierende Stoff wird dem Eingang 13 mittels nicht dargestellter, geeigneter Mittel, wie zum Beispiel einer mit einem Behälter verbundene Leitung, zugeführt. Er fliesst durch die Verbindungskanäle 42 in eine im Innern des zentralen Hohlraums 18 eingearbeitete Kammer 45. Er kann dann in Richtung eines der Kanäle 38 fliessen, indem er durch die Leitung 36 des bewegbaren Schiebers fliesst. Da die Kanäle 38 in den Ausgang 14 münden, erfolgt auf diesem Weg ein freies Fliessen des dosierten Materials.
• Die Stellung des beweglichen Schiebers wird in sehr genauer Weise durch den durch die Antriebsmittel gesteuerten Stoss und durch den von der Rückstellfeder auf den Schieber ausgeübten Gegenstoss definiert.
• Die Figuren 4A, 4B und 4C veranschaulichen den Betrieb dieser Vorrichtung. In Figur 4A ist der Schieber 33 in Ruhestellung und die Dosiervorrichtung geschlossen. Die Leitung 36 wird durch die feste Platte 37 verschlossen. In gleicher Weise werden die Schlitze 39a und 39b in Höhe ihrer Basis durch die feste Platte 37 verschlossen. Die Kanäle 38 der festen Platte 37 werden durch die untere ebene Seite des Schiebers verschlossen.
• In der in Figur 4B dargestellten Stellung wurde der Schieber leicht zurückgestossen, und die Spitze 60 des Schlitzes 39a überlappt teilweise einen der Kanäle 38, was einen geringen Ausfluss des Stoffes ermöglicht. In gleicher Weise stellt man eine kleine Ueberlappung 61 zwischen der Leitung 36 und einem Kanal 38 der festen Platte 37 fest. In dieser Stellung wird eine festgelegte Dosierung gewährleistet.
• In der in Figur 4C veranschaulichten Stellung ist die oben eingeleitete Ueberlappung vollständiger, was einen schnelleren Ausfluss und demzufolge eine grössere Dosierung ermöglicht.
• Die Verschiebung des beweglichen Schiebers erfolgt ohne Spiel. Die Reibung des Schiebers, welcher in Wirklichkeit das einzige bewegliche Teil der eigentlichen Dosiervorrichtung ist, auf dem festen Teil, welches aus der Platte 37 besteht, ist eine Reibung zwischen geschliffenen ebenen Flächen, welche ohne Spiel und demzufolge ohne Leckverluste erfolgt. Demzufolge ist die Abnutzung dieses Teils vernachlässigbar, und die Lebensdauer des Dosierventils und damit der ganzen Dosiervorrichtung ist, im Vergleich zu bekannten Systemen stark erhöht. Die Anzahl der die Vorrichtung bildenden Teile ist ausserdem relativ begrenzt, und ihre Verarbeitung geschieht in vollkommen herkömmlicher Weise. Der Schieber und die feste Platte können vorzugsweise aus Keramik sein, was eine gute Dichtheit zwischen den beiden, in Kontakt stehenden Flächen und eine sehr geringe Abnutzung ermöglicht.
• Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt ist. Sie kann im Gegenteil verschiedene Aenderungen aufweisen und in verschiedenen Varianten erscheinen, welche für den Fachmann offensichtlich sind. Es könnte insbesondere die Form und die Abmessungen der mechanischen Teile, die die Bewegung des beweglichen Schiebers steuern, geändert werden. Selbst die Form des den beweglichen Schieber bildenden Blocks könnte ein wenig modifiziert werden, unter der Bedingung, dass die obere ebene Fläche 34 und die untere Fläche 35 sowie der Kanal 36 erhalten bleiben.
• Man könnte insbesondere die Gestaltung des Stössels vereinfachen, insbesondere was die Dichtheit betrifft. Es ist möglich, das zu dosierende Produkt den ganzen Hohlraum 18 ausfüllen zu lassen und die Dichtheit nur gegen aussen zu gewährleisten. Eine solche Gestaltung verringert die Herstellungskosten sowie die Wartungskosten einer solchen Vorrichtung.

Claims (12)

1. Mikrometrische Dosiervorrichtung (10) mit einem Körper (12) eines Dosierventils (11), einem Eingang (13) für den zu dosierenden Stoff, einem Ausgang (14) für den dosierten Stoff und einem Dosierventil (11), das zwischen dem genannten Eingang (13) und dem genannten Ausgang (14) im Inneren des genannten Körpers (12) montiert ist und geöffnet oder geschlossen werden kann- dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Dosierventil (11) mit einer festen Platte (37) und einem Schieber 33 versehen ist, wobei die Platte (37) eine ebene Fläche und wenigstens einen mit dem genannten Ausgang für den dosierten Stoff in Verbindung stehenden Kanal (38) aufweist und der Schieber (33) translatorisch verschiebbar ist und eine sich auf der genannten ebenen Fläche der festen Platte (37) abstützende ebene Seite (35) sowie wenigstens ein Durchflussmittel (39a, 39b, 36) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, um das Fliessen des zu dosierenden Stoffes in Richtung des genannten Kanals (38) der festen Platte zu erlauben, wenn es sich in einer der Positionen befindet, die der Oeffnung des Dosierventils (11) entspricht, und um dieses Fliessen zu verhindern, wenn es sich in einer der Positionen befindet, die dem Verschluss des Dosierventils entspricht, und wobei das genannte Durchflussmittel des Schiebers (33) wenigstens einen profilierten, durchquerenden Schlitz (39a, 39b) aufweist, der in wenigstens einer der seitlichen, in der Verschiebungsrichtung dieses Schiebers liegenden Endflächen (55, 56) vorgesehen ist und die genannte ebene Seite (35) mit der entgegengesetzten Seite (34) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte profilierte Schlitz (39a, 39b) einen Querschnitt hat, der ungefähr die Form eines V aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss des Schiebers (33) ausser dem durchquerenden profilierten Schlitz (39a, 39b) wenigstens eine durchquerende Leitung (36) aufweist, welche einerseits auf der genannten ebenen Seite (35) und andererseits auf einer entgegengesetzten Seite (34) dieses Schiebers mündet, um mit dem genannten Eingang (13) für den zu dosierenden Stoff in Verbindung zu stehen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schieber (33) aus einem Block besteht, der eine untere Fläche (35) die die genannte ebene Seite bildet, welche auf der genannten ebenen Fläche der festen Platte (37) aufliegt, eine obere, der genannten unteren Fläche entgegengesetzte Fläche (34), zwei seitliche Flächen (53, 54) und zwei Endflächen (55, 56) aufweist, wobei jede Endfläche mit einem durchquerenden Schlitz (39a, 39b) versehen ist, dessen Querschnitt ungefähr V-förmig ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schieber (33) mit Antriebsmittel (22) für seine lineare Bewegung in eine Richtung und mit einer Rückstellfeder (24) für seine lineare Bewegung in der entgegengesetzten Richtung verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte, den Schieber (33) bildende Block in einer zentralen, im Innern eines längsgerichteten Stössels (21, 23) eingearbeiteten Aushöhlung (52) montiert ist, wobei dieser Stössel ein erstes, sich auf den genannten Antriebsmitteln (22) abstützendes Ende (27) und ein zweites, sich auf der genannten Rückstellfeder (24) abstützendes Ende (29) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Antriebsmittel (22) elektrische, pneumatische, hydraulische oder elektromechanische Mittel sind.

8. Vorrichtung nach AnsPruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte, den Schieber (33) bildende Block in der genannten zentralen Aushöhlung (52) zwischen zwei Zentrlerkugeln (28, 30) montiert ist, welche in die entsprechenden profilierten Schlitze (39a, 39b), die in die Endflächen (55, 56) dieses Blockes verarbeitet sind, eingreifen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Druckfeder (40) versehen ist, die zur Ausübung eines Druckes auf die obere ebene Fläche (34) des Schieberblocks (33) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Druckfeder (40) zwischen einem Stützring (41), der eine Fläche aufweist, die in Kontakt mit der oberen Fläche (34) des den Schieber bildenden Blocks steht,und einem Teil mit wenigstens einem Durchfluss (42) für die Verbindung mit dem genannten Eingang des zu dosierenden Stoffs montiert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (41) mit wenigstens einem Verbindungsansatz versehen ist, der dazu eingerichtet ist, um in die den genannten Schieber (33) durchquerende Leitung (36) eingeführt zu werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (33) und die feste Platte (37) aus Keramik sind.