EP1166053A1 - Dosiereinrichtung - Google Patents

Dosiereinrichtung

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EP1166053A1
EP1166053A1 EP01909493A EP01909493A EP1166053A1 EP 1166053 A1 EP1166053 A1 EP 1166053A1 EP 01909493 A EP01909493 A EP 01909493A EP 01909493 A EP01909493 A EP 01909493A EP 1166053 A1 EP1166053 A1 EP 1166053A1
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EP
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valve
dosing device
dosing
storage container
metering device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01909493A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Böhle
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Original Assignee
Individual
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/02—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F11/021—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type
    • G01F11/025—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type with manually operated pistons
    • G01F11/026—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type with manually operated pistons of the gun type
    • G—PHYSICS
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    • G01F11/021—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type
    • G01F11/029—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type provided with electric controlling means

Definitions

  • the invention relates to a metering device with which generally low to highly viscous substances such as adhesives, greases, oils but also e.g. pharmaceutical substances, etc. can be dispensed in exactly adhered amounts.
  • the material to be dosed is generally referred to as a "viscous substance”.
  • the invention is based on the object of specifying a metering device which is particularly suitable for processing small quantities and which has a compact design.
  • the metering device contains a storage container with the viscous substance, which can be connected to a displacement meter via a valve device, and that the valve device contains a double-seat valve, which either connects the storage container to the displacement meter or the connection between the displacement meter and the valve outlet opening releases.
  • the inventive arrangement of the double-seat valve avoids separate inlet and outlet valves, as a result of which the metering device is given a compact design. Avoiding the inlet and outlet valves by means of the double-seat valve is also particularly advantageous when moisture-reactive substances are to be released from the metering device.
  • the material can be supplied from both large and small storage containers, with a storage cartridge being used in the latter case.
  • a pneumatic piston engages in the preferably provided cartridge, which generates the pressure required for transferring the viscous substances into the displacement meter, and that the displacement meter contains a pneumatic piston / cylinder unit, the piston of which is position-controlled, whereby a exactly defined amount of substance is expelled.
  • the starting position of the piston in the cylinder is preferably adjustable.
  • the metering device when its double-seat valve closes the valve outlet opening of the metering device, the interior of the cartridge is connected to the cylinder of the displacement meter in order to always refill the cylinder space in front of the piston returning to the starting position.
  • a preferably conical section of the valve needle closes a correspondingly shaped valve seat and thus interrupts the connection between the cartridge and the displacement meter, whereupon the pneumatic piston of the displacement meter up to is advanced to its precisely specified end position and ejects the intended amount of material.
  • the reciprocating valve needle preferably has a spherical valve needle head which can interact with a correspondingly shaped valve seat in order to close the valve outlet opening.
  • a conical section of the valve needle runs onto a correspondingly shaped valve seat.
  • the position of the pneumatic piston seated in the cartridge is expediently monitored, and when a minimum fill level is reached an indication should be given that a new, filled cartridge is to be inserted.
  • the metering device according to the invention is particularly suitable for the exact application of very small amounts of a viscous liquid, for example in the order of magnitude of 0.01 cm 3 or less.
  • the arrangement of the double-seat valve instead of the usual inlet and outlet valves not only makes the metering device smaller and more compact, it also ensures that the substance to be dispensed does not come into contact with any moisture in the metering device, since the connecting paths between the storage container and the The outlet opening of the valve is always completely filled with substance to be dispensed, which is particularly advantageous in the case of moisture-reactive materials.
  • Fig. 1 is a partially sectioned perspective view of an embodiment of the metering device
  • Fig. 2 shows some details of the cartridge in an exploded view.
  • the dosing device 15 shown in FIG. 1 contains a cartridge 16 in which the viscous substance, for example a one-component adhesive, is located.
  • a pneumatic piston 17 engages in the cartridge, which can convey the substance out of the cartridge.
  • the outlet from the cartridge 16 is connected via a bore 18 to the vertical bore 19 of a valve housing 20 in which a double-seat valve pin 21 is arranged.
  • This double-seat valve pin 21 has an upper, preferably conical section 22 which, when the valve is in the raised state, lies tightly against a correspondingly shaped valve seat, and a lower spherical valve head 23, which closes its outlet opening 24 in the lower position of the valve body.
  • the metering device 15 also has a displacement meter, designated overall by 25, with a pneumatic piston / cylinder device, the displacement piston of which is 26-position-controlled.
  • the retracted starting position of the displacer 26 can be adjusted by an adjusting screw 27.
  • the outlet opening of the cylinder of the displacer metering device 25 is connected via a bore 28 to the region of the valve bore 19 which lies between the frustoconical valve section 22 and the spherical valve head 23.

Landscapes

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Abstract

Die Dosiereinrichtung enthält einen Vorratsbehälter mit einer viskosen Substanz, der über eine Ventileinrichtung mit einem Verdrängerdosierer verbindbar ist. Die Ventileinrichtung enthält ein Doppelsitzventil, das entweder die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Verdrängerdosierer oder die Verbindung zwischen dem Verdrängerdosierer und der Auslaßöffnung der Ventileinrichtung freigibt. Durch das Doppelventil werden separate Ein- und Auslaßventile vermieden, wodurch die Dosiereinrichtung kompakt wird. Die Dosiereinrichtung ist insbesondere zur Verarbeitung von Kleinstmengen beliebiger niedrig- bis hochviskoser Substanzen geeignet.

Description

Dosiereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung, mit der allgemein niedrig- bis hσchviskose Substanzen wie Klebemittel, Fette, öle aber auch z.B. pharmazeutische Substanzen etc. in exakt eingehaltenen Mengen abgegeben werden können. Nachfolgend wird das zu dosierende Material allgemein als "viskose Substanz" bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für die Kleinstmengenverarbeitung geeignete Dosiereinrichtung anzugeben, die eine kompakte Bauform hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Dosiereinrichtung einen Vorratsbehälter mit der viskosen Substanz enthält, der über eine Ventileinrichtung mit einem Verdrängerdosierer verbindbar ist, und daß die Ventileinrichtung ein Doppelsitzventil enthält, das entweder die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Verdrängerdosier oder die Verbindung zwischen dem Verdrängerdosierer und der Ventil-Auslaßöffnung freigibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Doppelsitzventils werden separate Ein- und Auslaßventile vermieden, wodurch die Dosiereinrichtung eine kompakte Bauform erhält. Die Vermeidung der Ein- und Auslaßventile durch das Doppelsitzventil ist zudem dann besonders vorteilhaft, wenn feuchtigkeitsreaktive Substanzen aus der Dosiereinrichtung abgegeben werden sollen.
Die Materialzufuhr kann sowohl von großen als auch kleinen Vorratsgebinden erfolgen, wobei im letzteren Falle eine Vorratskartusche eingesetzt wird.
Dabei ist weiter vorzugsweise vorgesehen, daß in die bevorzugt vorgesehene Kartusche ein Pneumatikkolben eingreift, der den zum überführen der viskosen Substanzen in den Verdrängerdosierer erforderlichen Druck erzeugt, und daß der Verdrängerdosierer eine pneumatische Kolben/Zylindereinheit enthält, deren Kolben Weg-gesteuert ist, wodurch eine exakt definierte Substanzmenge ausgestoßen wird. Die Ausgangsposition des Kolbens in dem Zylinder ist bevorzugt einstellbar.
Bei der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung steht demnach dann, wenn ihr Doppelsitzventil die Ventil-Auslaßöffnung der Dosiereinrichtung verschließt, der Innenraum der Kartusche mit dem Zylinder des Verdrängerdosierers in Verbindung, um stets den Zylinderraum vor dem in die Ausgangsstellung zurückkehrenden Kolben wieder zu füllen. Wenn das Doppelsitzventil in die angehobene Stellung bewegt wird, in der die Ventil-Auslaßöffnung freigegeben ist, verschließt ein bevorzugt konischer Abschnitt der Ventilnadel einen entsprechend geformten Ventilsitz und unterbricht damit die Verbindung zwischen der Kartusche und dem Verdrängerdosierer, woraufhin der pneumatische Kolben des Verdrängerdosierers bis zu seiner exakt vorgegebenen Endlage vorgeschoben wird und die vorgesehene Materialmenge ausstößt. Die hin- und herbewegbare Ventilnadel hat dabei bevorzugt einen kugeligen Ventilnadelkopf, der mit einem entsprechend geformten Ventilsitz zusammenwirken kann, um die Ventilauslaßöffnung zu verschließen. In der rückwärtigen, oberen Lage läuft -wie oben erwähnt- ein konischer Abschnitt der Ventilnadel auf einen entsprechend geformten Ventilsitz auf.
Die Position des in der Kartusche sitzenden pneumatischen Kolbens wird zweckmäßigerweise überwacht, wobei bei Erreichen eines minimalen Füllstandes eine Anzeige erfolgen sollte, daß eine neue, gefüllte Kartusche einzusetzen ist.
Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung ist insbesondere zum exakten Ausbringen kleinster Mengen einer viskosen Flüssigkeit geeignet ist, beispielsweise in der Größenordnung von 0,01 cm3 oder auch weniger. Durch die Anordnung des Doppelsitzventils anstelle bisher üblicher Ein- und Auslaßventile läßt sich die Dosiereinrichtung nicht nur kleiner und kompakter gestalten, sondern es ist gewährleistet, daß die auszubringende Substanz in der Dosiereinrichtung mit keinerlei Feuchtigkeit in Berührung kommt, da die Verbindungsbahnen zwischen dem Vorratsbehälter und der Auslaßöffnung des Ventils stets vollständig mit auszubringender Substanz gefüllt sind, was insbesondere bei feuchtigkeitsreaktiven Materialien vorteilhaft ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Dosiereinrichtung und
Fig. 2 einige Details der Kartusche in auseinandergezogener Darstellung. Die in Figur 1 dargestellte Dosiereinrichtung 15 enthält eine Kartusche 16, in der sich die viskose Substanz, beispielsweise ein Einkomponentenkleber, befindet. In die Kartusche greift ein Pneumatikkolben 17 ein, der die Substanz aus der Kartusche befördern kann. Der Auslaß aus der Kartusche 16 ist über eine Bohrung 18 mit der vertikalen Bohrung 19 eines Ventilgehäuses 20 verbunden, in dem ein Doppelsitzventilstift 21 angeordnet ist. Dieser Doppelsitzventilstift 21 hat einen oberen bevorzugt konischen Abschnitt 22, der im angehobenen Zustand des Ventils an einem entsprechend geformten Ventilsitz dicht anliegt, und einen unteren kugeligen Ventilkopf 23, der in der unteren Position des Ventilkörpers dessen Auslaßöffnung 24 verschließt.
Die Dosiereinrichtung 15 hat außerdem einen insgesamt mit 25 bezeichneten Verdrängerdosierer mit einer pneumatischen Kolben/Zylindereinrichtung, deren Verdrängerkolben 26 Weg-gesteuert ist. Die zurückgezogene Ausgangslage des Verdrängerkolbens 26 ist durch eine Einstellschraube 27 einstellbar.
Die Auslaßöffnung des Zylinders des Verdrängerdosierers 25 steht über eine Bohrung 28 mit dem Bereich der Ventilbohrung 19 in Verbindung, der zwischen dem kegelstumpfförmigen Ventilabschnitt 22 und dem kugeligen Ventilkopf 23 liegt.
Wenn der Bewegungsmechanismus des Ventilstiftes 21 den Doppelsitzventilstift in die untere Lage versetzt, ist die Auslaßöffnung 24 des Dosierers verschlossen und der Innenraum der Kartusche 16 steht über die Bohrungen 18, die vertikale Bohrung des Ventils und die seitlich abzweigende Bohrung 28 mit dem Zylinder des Verdrängerdosierers 25 in Verbindung, so daß infolge des von dem pneumatischen Kolben 17 ausgeübten Drucks viskoses Material in den Zylinder des Verdrängerdosierers 25 gedrückt wird, wobei gleichzeitig dessen Kolben in die Ausgangslage zurückgezogen wird. Eine Dichtung 29 oberhalb der Einmündung der Bohrung 18 in den vertikalen Kanal 19 des Ventils, in dem der Ventilstift 21 sitzt, verhindert, daß das viskose Material dabei nach oben austritt.
Wenn der Bewegungsmechanismus den Ventilstift 21 nach oben versetzt, so daß der kegelstumpfförmige Ventilabschnitt 22 dicht an seinem Sitz anliegt, ist die Auslaßöffnung 24 freigegeben, so daß durch Vorschub des Kolbens des Verdrängerdosierers 25 bis zu einem vorderen Anschlag exakt die vorgegebene Menge der viskosen Substanz ausgestoßen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Dosiereinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dosier inrichtung (15) einen Vorratsbehälter (16) mit einer vorzugsweisen viskosen Substanz enthält, der über eine Ventileinrichtung mit einem Verdrängerdosierer (25) verbindbar ist, und daß die Ventileinrichtung ein Doppelsitzventil enthält, das entweder die Verbindung zwischen dem Vorrtsbehälter (16) und dem Verdrängerdosierer (25) oder die Verbindung zwischen dem Verdrängerdosierer (25) und der Auslaßöffnung (24) der Ventileinrichtung freigibt.
2. Dosiereinrichtung Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter eine Kartusche (16) ist.
3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kartusche (16) ein Pneumatikkolben (17) eingreift.
4. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerdosierer (25) eine pneumatische Kolben/Zylindereinrichtung enthält.
5. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine hin- und herbewegbare Ventilnadel (21) mit einem kugeligen unteren Ventilkopf (23) und einem davon beabstandeten konischen Abschnitt (22) und entsprechend geformte Ventilsitze enthält.
6. Dosiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Kolben Weg-gesteuert ist.
7. Dosiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kolbens 17 überwacht wird und daß bei einem minimalen Füllstand eine Anzeige erfolgt.
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