EP3758856B1

EP3758856B1 - Dosierventil

Info

Publication number: EP3758856B1
Application number: EP19701095.2A
Authority: EP
Inventors: Sten Mittag; Bernhard Sauer
Original assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Current assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: CN111989165B; DE102018108915A1; WO2019201483A1; KR102579581B1; KR20200143682A; EP3758856A1; CN111989165A; CN116037395A; US20210146397A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil für viskose Materialien gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Auftragen eines viskosen Materials auf ein Werkstück gemäß Anspruch 17.
Solche als Nadelventile ausgebildeten Dosierventile sind bekannt und werden beispielsweise in der Automobilindustrie zum Auftragen von Klebstoffen, Dichtstoffen, Dämmstoffen oder Wärmeleitpasten auf Karosseriebauteile eingesetzt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie mittels geeigneten Aktoren präzise angesteuert und innerhalb kurzer Zeit geöffnet und wieder geschlossen werden können, so dass auch geringe Mengen des viskosen Materials zuverlässig auf die Werkstücke aufgebracht werden können. Werden mehrere Materialaustrittsöffnungen und dazu gehörige Ventilnadeln in einer Reihe angeordnet, um den gleichzeitigen Auftrag mehrerer parallel zueinander verlaufender Materialraupen zu ermöglichen, so können die Materialaustrittsöffnungen nicht beliebig nah beieinander angeordnet werden. Der Abstand der Materialaustrittsöffnungen zueinander wird nach unten hin durch den Durchmesser der Ventilnadeln sowie durch einen Mindestabstand der Ventilnadeln zueinander begrenzt, wobei letzterer durch die Notwendigkeit einer präzisen Führung der Ventilnadeln und einer ein Austreten des viskosen Materials zwischen den Ventilnadeln und dem Gehäuse verhindernden Abdichtung resultiert.
Aus der EP 0 894 036 A1 ist ein Dosierventil der eingangs genannten Art bekannt, dessen Ventilnadeln aus Titan ausgebildet sind. Aus der DE 101 53 142 A1 ist ein Dosierventil bekannt, dessen Ventilnadel aus einem Keramikmaterial besteht. In der DE 195 03 544 A1 ist ein Düsenventil beschrieben, dessen Stößel in einer Führung aus Hartmetall geführt ist. Weitere Nadelventile sind aus der US 6,799,702 B1 und aus der DE 10 2012 112 915 A1 bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Dosierventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass mit ihm Materialraupen oder -punkte mit geringerem Durchmesser und/oder geringerem gegenseitigem Abstand aufgetragen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dosierventil und ein Verfahren zum Auftragen eines viskosen Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 liegt der Gedanke zugrunde, durch eine Ausbildung der Ventilnadeln und der Führung der Ventilnadeln aus Hartmetall eine hinreichend stabile, präzise und gut abgedichtete Führung der Ventilnadeln zu erzielen, so dass diese klein gehalten und in geringen Abständen zueinander angeordnet werden können. Aus einer Anordnung der Ventilnadeln in kleinen Abständen zueinander resultiert dann auch die Anordnung der Materialaustrittsöffnungen in kleinen Abständen zueinander sowie die Möglichkeit, die Materialaustrittsöffnungen mit einem kleinen Querschnitt auszustatten. Insbesondere dann, wenn die Innenflächen der Durchführöffnungen dichtend an den Ventilnadeln anliegen, entfällt die Notwendigkeit, weitere Dichtelemente vorzusehen, und die Ventilnadeln können in geringem gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet werden. Zu diesem Zweck ist der Führungsblock mit hoher Präzision an die Ventilnadel bzw. die Ventilnadeln angepasst, die nahezu ohne Spiel in ihm aufgenommen ist bzw. sind. Diese Maßnahme bewirkt zudem eine sehr genaue Führung der Ventilnadel bzw. der Ventilnadeln.
Der vorteilhaften Weiterbildung gemäß Anspruch 4 liegt der Gedanke zugrunde, dass Bauteile aus Hartmetall beständiger gegen Verschleiß sind. Es ist somit vorteilhaft, die Ventilnadel bzw. die Ventilnadeln aus Hartmetall auszubilden, da Hartmetall insbesondere gegenüber den Materialien, zu deren Auftrag das Dosierventil verwendet wird, chemisch resistent ist. Sind die Ventilnadeln aus Hartmetall gefertigt, so können die zugehörigen Ventilsitze nicht aus weicherem Material gefertigt sein, da sie sonst durch die Ventilnadeln deformiert würden, wobei die Ventilsitze zweckmäßig an einem Ventilsitzblock angeordnet sind.
Unter einem Hartmetall ist dabei ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff zu verstehen, bei dem in Partikelform vorliegende Hartstoffe durch eine Matrix aus Metall zusammengehalten werden. Als Hartstoffe kommen insbesondere Metallcarbide oder Metallnitride, wie beispielsweise Wolframcarbid, Titancarbid, Titannitrid, Niobcarbid, Tantalcarbid oder Vanadiumcarbid zum Einsatz. Der Ventilsitzblock und/oder der Führungsblock sind zweckmäßig einstückig aus Hartmetall und bevorzugt aus demselben Hartmetall wie die Ventilnadeln gefertigt, was die Fertigung vereinfacht.
Zweckmäßig weist das Gehäuse ein Zuleitungsteil auf, durch das der Materialkanal von einer Materialeintrittsöffnung bis zum Ventilsitzblock verläuft. Das Zuleitungsteil ist vorzugsweise aus Edelstahl oder aus Aluminium und insbesondere einstückig gefertigt. Edelstahl und Aluminium sind günstiger und weniger spröde sowie leichter zu bearbeiten als Hartmetall. Dabei ist der Führungsblock zweckmäßig im Zuleitungsteil aufgenommen und vorzugsweise lösbar mit ihm verbunden. Um einen unerwünschten Austritt von viskosem Material weiter zu verhindern, ist zweckmäßig an der dem Ventilsitzblock abgewandten Rückseite des Führungsblocks eine Spülkammer zur Aufnahme eines Fluids angeordnet. Dieses kann Weichmachereigenschaften aufweisen, die verhindern, dass Partikel des viskosen Materials, die durch den Führungsblock durchtreten, dort verhärten, verharzen oder anbacken. Als Fluid kommt insbesondere eine Flüssigkeit in Betracht, die unter dem Handelsnamen Mesamoll bzw. Mesamoll II vertrieben wird. Sie wird zweckmäßig durch eine Zuleitung und eine Ableitung im Gehäuse durch die Spülkammer durchgeleitet, so dass diese ständig mit dem Fluid gespült wird. Dabei wird bevorzugt, dass das Gehäuse ein mit dem Zuleitungsteil verbundenes, vorzugsweise aus Edelstahl oder Aluminium gefertigtes, die Spülkammer aufweisendes oder abdeckendes Verschlussteil aufweist, das zudem zweckmäßig die Zuleitung und die Ableitung zumindest abschnittsweise aufweist.
Zweckmäßig ist das Gehäuse mehrteilig ausgebildet mit mehreren Gehäuseteilen, von denen mindestens zwei lösbar miteinander verbunden sind. Eines der lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteile ist dabei der Führungsblock und/oder der Ventilsitzblock und/oder das Zuleitungsgeil und/oder das Verschlussteil. Ist eines der lösbar mit anderen Gehäuseteilen verbundenen Gehäuseteile abgenutzt, so kann es auf einfache Weise ausgetauscht werden, ohne dass das gesamte Dosierventil ersetzt werden muss. Dies betrifft vorteilhaft die Gehäuseteile aus Hartmetall.
Es wird bevorzugt, dass mehrere Materialaustrittsöffnungen und mehrere Ventilnadeln jeweils in einer Reihe oder in mehreren, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet sind. Bei Verwendung des Werkstoffs Hartmetall können die Ventilnadeln einen kleinen Durchmesser aufweisen, so dass auch die Ventilsitze und die Materialaustrittsöffnungen entsprechend klein gestaltet werden können. Somit kann das Dosierventil mehrere kleine und in geringem Abstand zueinander angeordnete Materialaustrittsöffnungen aufweisen, über die mit hoher Präzision geringe Materialmengen in Form einer dünnen Materialraupe oder in Form von kleinen Materialpunkten auf die Werkstücke aufgetragen werden können.
Um die Ventilnadel bzw. die Ventilnadeln präzise ansteuern zu können, ist vorzugsweise eine Aktoreinheit mit mindestens einem Aktor, vorzugsweise mindestens einem Piezo-Aktor, vorgesehen. Die Anbindung einer Ventilnadel aus Hartmetall an ein von einem Aktor beaufschlagtes Betätigungselement aus einem anderen Material ist dabei nicht trivial. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass jede Ventilnadel mit ihrem dem zugehörigen Ventilsitz abgewandten Ende in einer Hülse aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, aufgenommen und mit dieser verbunden ist. Die Verbindung erfolgt zweckmäßig durch Löten. Dabei sind vorteilhaft mit einander benachbarten Ventilnadeln verbundene Hülsen in unterschiedlichen Abständen zum jeweiligen Ventilsitz angeordnet. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Hülsen naturgemäß einen größeren Durchmesser aufweisen als die Ventilnadeln, im Betrieb aber nicht kollidieren dürfen. Jede der Hülsen ist dann von der Aktoreinheit beaufschlagbar, wobei zweckmäßig zwischen jeder Hülse und der Aktoreinheit ein Festkörpergelenk angeordnet ist. Dieses kann dann insbesondere mittels Laserschweißen mit der Hülse verbunden werden. Zweckmäßig ist jeder Ventilnadel ein Aktor zu ihrer Beaufschlagung zugeordnet.
Es ist auch möglich, dass jede Ventilnadel durch mindestens ein im Gehäuse gelagertes elastisches Rückstellelement in einer Richtung vom jeweiligen Ventilsitz weg mit einer Kraft beaufschlagt wird, gegen die die Aktoreinheit eine Schließkraft aufbringt. Auch hier erfolgt die Beaufschlagung vorzugsweise über ein Festkörpergelenk, das aber nicht starr mit der betreffenden Ventilnadel verbunden sein muss, sondern lose auf ihr aufliegen kann, um sie auf den Ventilsitz zu drücken. Das mindestens eine Rückstellelement greift vorzugsweise jeweils an einem Absatz der Ventilnadeln an, wobei die Absätze einander benachbarter Ventilnadeln in gleichen Abständen zum jeweiligen Ventilsitz angeordnet sein können, zweckmäßig aber in unterschiedlichen Abständen zum jeweiligen Ventilsitz angeordnet sind. Die Absätze bewirken eine Verdickung der Ventilnadeln, die dann eine Anordnung der Ventilnadeln in geringen Abständen zueinander behindern würde, wenn sie alle im gleichen Abstand zu den zugehörigen Ventilsitzen angeordnet wären.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Gehäuse ein mit dem Materialkanal kommunizierender Materialabflusskanal angeordnet, der zu einer Materialabflussöffnung verläuft. Bei geschlossenem Dosierventil kann dann ein Materialdurchfluss erfolgen, so dass der Materialkanal stets mit Material gespült wird. Zudem ist es möglich, dass am oder im Gehäuse, insbesondere am oder im Zuleitungsteil, ein Peltier-Element zum Temperieren des viskosen Materials angeordnet ist. Das Peltier-Element kann das viskose Material heizen und kühlen und kann beispielsweise in eine Ausnehmung am Rand des Gehäuses eingesetzt oder auf das Gehäuse aufgesetzt werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich zwischen jedem der Ventilsitze und der zugehörigen Materialaustrittsöffnung ein Materialaustrittskanal, dessen Mittelachse bezüglich der Längsachse der zugehörigen Ventilnadel, entlang der diese zwischen der Schließstellung und der Offenstellung beweglich ist, um einen spitzen Winkel abgewinkelt ist. Der spitze Winkel beträgt zweckmäßig zwischen 10° und 40° und vorzugsweise ungefähr 20°. Dabei wird bevorzugt, dass die Mittelachsen aller Materialaustrittskanäle zueinander parallel verlaufen. Weiter wird bevorzugt, dass die Mittelachsen aller Materialaustrittskanäle quer zu einer durch die Längsachsen der Ventilnadeln aufgespannten Ebene verlaufen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, Material auch beispielsweise in Ecken oder Kanten eines Werkstücks aufzutragen, über denen aus baulichen Gründen die Materialaustrittsöffnungen nicht direkt oder nur in zu großem Abstand platziert werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Dosierventil groß baut und somit die Materialaustrittsöffnungen aufgrund der Abmessungen des Dosierventils nicht nahe genug an eine die Kante des Werkstücks begrenzende Seitenwand bewegt werden können. Vorteilhaft sind die Materialaustrittsöffnungen dabei in einer Materialaustrittsfläche angeordnet und die Mittelachsen der Materialaustrittskanäle verlaufen senkrecht zur Materialaustrittsfläche. Dies erleichtert einen Materialaustritt in Richtung der Mittelachsen der Materialaustrittskanäle, so dass insbesondere gezielt Tropfen des viskosen Materials in einer Ecke oder eine Kante des Werkstücks aufgetragen, insbesondere unter Druck dorthin "geschossen" werden können. Beim Auftrag des viskosen Materials auf ein Werkstück wird das Dosierventil im Abstand parallel zur Werkstückoberfläche bewegt, und zwar bevorzugt in der Richtung, in der die Mittelachse(n) des Materialaustrittskanals bzw. der Materialaustrittskanäle gegenüber der Längsachse der jeweils zugehörigen Ventilnadel abgewinkelt ist bzw. sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig.1, 2: ein Dosierventil im Schnitt in einer Frontansicht und einer Seitenansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3: ein Dosierventil im Schnitt in einer Seitenansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig. 4: eine alternative Ausführungsform eines Ventilsitzblocks im Querschnitt.

Das in der Zeichnung dargestellte Dosierventil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 12 auf, das mehrere, lösbar miteinander verbundene Teile aufweist. Durch ein einstückig aus Edelstahl gefertigtes Zuleitungsteil 14 verläuft ein Materialkanal 16 von einer Materialeintrittsöffnung 18, über die ein viskoses Material wie Klebstoff, Dichtstoff, Dämmstoff oder Wärmeleitpaste in den Materialkanal 16 eingeleitet werden kann. Am Zuleitungsteil 14 ist ein Ventilsitzblock 20 montiert, der einstückig aus Hartmetall gefertigt ist. Der Ventilsitzblock 20 weist hier beispielhaft drei in einer Reihe angeordnete Ventilsitze 22 auf, denen jeweils eine im Gehäuse 12 entlang ihrer Längsachse 58 linear verschieblich angeordnete Ventilnadel 24 zugeordnet ist. Vor den Ventilsitzen 22 spaltet sich der Materialkanal 16 in drei Teilkanäle auf, die jeweils an einer Materialaustrittsöffnung 26 in einer Materialaustrittsfläche 62 des Ventilsitzblocks 20 enden. Die Aufspaltung des Materialkanals 16 in Teilkanäle ist aber nicht zwingend. Beispielsweise kann der Materialkanal 16 auch in eine Materialkammer münden, aus der das Material dann durch die Materialaustrittsöffnungen 26 austreten kann, wenn die Ventilnadeln 24 von den Ventilsitzen 22 abgehoben werden. Zum Freigeben und Verschließen der Materialaustrittsöffnungen 26 können die Ventilnadeln 24 vom jeweils zugehörigen Ventilsitz 22 abgehoben bzw. auf ihn aufgesetzt werden. Zwischen jedem der Ventilsitze 22 und der jeweils zugehörigen Materialaustrittsöffnung 26 erstreckt sich ein Materialaustrittskanal 56, dessen Mittelachse 60 mit der Längsachse 58 der zugehörigen Ventilnadel 24 zusammenfällt. Das Dosierventil 10 wird zum Materialauftrag in der Regel senkrecht zur Längserstreckung der Reihe der Materialaustrittsöffnungen 26 bezüglich eines Werkstücks bewegt.
Die Ventilnadeln 24 sind in einem im Zuleitungsteil 14 aufgenommenen und lösbar mit diesem verbundenen Führungsblock 28 geführt, indem sie durch sich durch den Führungsblock 28 erstreckende Durchführöffnungen 30 hindurchgeführt sind. Die Durchführöffnungen 30 sind dabei in ihren Maßen exakt an die Maße der Ventilnadeln 24 angepasst, so dass letztere im Führungsblock 28 sehr präzise geführt sind und zudem eine Dichtwirkung zwischen dem Führungsblock 28 und den Ventilnadeln 24 erzielt wird, die ein Ausdringen des viskosen Materials in einer Richtung von den Materialaustrittsöffnungen 26 weg verhindert. Der Führungsblock 28 ist, ebenso wie die Ventilnadeln 24, aus demselben Hartmetall gefertigt wie der Ventilsitzblock 20.
Angrenzend an eine den Materialaustrittsöffnungen 26 abgewandte Rückseite 32 des Führungsblocks 28 befindet sich im Gehäuse 12 eine Spülkammer 34. Diese befindet sich in einem aus Edelstahl gefertigten und mit dem Zuleitungsteil 14 lösbar verbundenen Verschlussteil 36, durch das eine in die Spülkammer 34 mündende Zuleitung 38 und eine ebenfalls mit der Spülkammer 34 kommunizierende Ableitung 40 verläuft. Im Betrieb des Dosierventils 10 wird die Spülkammer 34 ständig mit einem Fluid, beispielsweise mit Mesamoll oder Mesamoll II, gespült, das über die Zuleitung 38 in die Spülkammer 34 ein- und über die Ableitung 40 aus der Spülkammer 34 abgeleitet wird. Auf diese Weise wird viskoses Material, das trotz der Dichtwirkung zwischen dem Führungsblock 28 und den Ventilnadeln 24 durch die Durchführöffnungen 30 durchdringt, aus der Spülkammer 34 entfernt. Eine das Ausdringen von Fluid aus der Spülkammer 34 verhindernde Abdichtung erfolgt mittels Dichtringen 42, die zwischen dem Zuleitungsteil 14 und dem Führungsblock 28, zwischen dem Zuleitungsteil 14 und dem Verschlussteil 36 sowie zwischen dem Verschlussteil 36 und einem im Verschlussteil 36 angeordneten Führungselement 44 angeordnet sind, durch das die Ventilnadeln 24 verlaufen.
Die den Ventilsitzen 22 abgewandten Enden 46 der Ventilnadeln 24 sind beim ersten Ausführungsbeispiel jeweils in einer Hülse 48 aus Edelstahl aufgenommen, mit der sie fest verlötet sind. Die Hülsen 48, die mit einander benachbarten Ventilnadeln 24 verbunden sind, befinden sich in unterschiedlichen Höhen, so dass die Ventilnadeln 24 in kleinen Abständen zueinander angeordnet sein können. Von jeder Hülse 48 erstreckt sich ein einstückig mit ihr verbundener Fortsatz 50 in einer Richtung von den Ventilsitzen 22 weg, der von jeweils einem in der Zeichnung nicht dargestellten Piezo-Aktor über ein Festkörpergelenk beaufschlagt wird, um die jeweilige Ventilnadel 24 zum Freigeben und Wiederverschließen der betreffenden Materialaustrittsöffnung 26 zu bewegen. Dabei können die Ventilnadeln 24 jeweils einzeln, unabhängig von den anderen Ventilnadeln 24, bewegt werden.
Das Dosierventil 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) unterscheidet sich vom Dosierventil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1, 2) lediglich in der Beaufschlagung der Ventilnadeln 24 beim Öffnen und Schließen, so dass gleichwirkende Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Im Gehäuse 12 ist eine Feder 52 angeordnet, die mehrere einstückig miteinander verbundene Arme aufweist, von denen jeweils einer an einem Absatz 54 jeder der Ventilnadeln 24 angreift, an dem sich die betreffende Ventilnadel verdickt. Die Rückstellkraft der Feder 52 wirkt in der Richtung vom jeweiligen Ventilsitz 22 weg. Der die Ventilnadel 24 über ein Festkörpergelenk beaufschlagende Piezo-Aktor schließt die Materialaustrittsöffnung 26, indem er die Ventilnadel 24 gegen die Federkraft auf den Ventilsitz 22 drückt. Das Festkörpergelenk liegt dann nur lose an dem dem Ventilsitz 22 abgewandten, in Fig. 3 nicht dargestellten Ende der Ventilnadel 24 an. Auch die Absätze 54 benachbarter Ventilnadeln 24 befinden sich in unterschiedlichen Höhen über den Ventilsitzen 22, so dass die Ventilnadeln 24 in kleinen Abständen zueinander angeordnet sein können.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Ventilsitzblocks 20, der anstelle der in Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigten Ventilsitzblöcke 20 bei den dort gezeigten Dosierventilen 10, 110 eingesetzt werden kann. Der alternative Ventilsitzblock 20 zeichnet sich dadurch aus, dass von den Ventilsitzen 22 zur jeweils zugehörigen Materialaustrittsöffnung 26 verlaufende Materialaustrittskanäle 56 nicht senkrecht nach unten verlaufen, sondern jeweils gegenüber der Längsachse 58 der zugehörigen Ventilnadel 24 abgewinkelt sind. Jeder der Materialaustrittskanäle 56 weist eine Mittelachse 60 auf, die bezüglich der Längsachse 58 der zugehörigen Ventilnadel 24 um einen Winkel α von ca. 20° abgewinkelt ist. Dabei sind alle Materialaustrittskanäle 56 in die gleiche Richtung abgewinkelt, so dass ihre Mittelachsen 60 zueinander parallel verlaufen. Zudem verlaufen die Mittelachsen 60 quer zu einer durch die Längsachsen 58 der Ventilnadeln 24 aufgespannten Ebene und schließen mit dieser denselben spitzen Winkel von 20° ein. Zudem ist die Unterseite des Ventilsitzblocks 20 nicht plan, sondern die Materialaustrittsfläche 62, in der sich die Materialaustrittsöffnungen 26 befinden, befindet sich an einem unterseitigen Fortsatz 64 und ist so geneigt, dass die Mittelachsen 60 zu ihr senkrecht verlaufen. Zudem sind die Ventilsitze 22 mit einer Fase 66 ausgebildet, die eine konische Form aufweisen kann. Beim Auftrag von viskosem Material auf ein Werkstück wird das Dosierventil 10, 110 parallel zur Werkstückoberfläche in der Richtung 68 bewegt, in der die Mittelachsen 60 gegenüber den Längsachsen 58 der Ventilnadeln 24 abgewinkelt sind.
Es versteht sich von selbst, dass die Fase 66 auch bei den Ventilsitzblöcken 20 der ersten beiden Ausführungsbeispiele an jedem Ventilsitz 22 oder an einzelnen Ventilsitzen 22 vorhanden sein kann, während sie beim alternativen Ventilsitzblock 20 gemäß Fig. 4 nicht zwingend ist. Zudem versteht es sich von selbst, dass die Dosierventile 10, 110 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sowohl mit einem Ventilsitzblock 20 wie in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt, als auch mit einem alternativen Ventilsitzblock 20 gemäß Fig. 4 ausgestattet werden können.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung betrifft ein Dosierventil 10, 110 für viskose Materialien mit einem Gehäuse 12, mit einem im Gehäuse 12 verlaufenden, in mehrere Materialaustrittsöffnungen 26 mündenden Materialkanal 16 und mit einer der Anzahl der Materialaustrittsöffnungen 26 entsprechenden Anzahl von im Gehäuse 12 verschieblich gelagerten Ventilnadeln 24, wobei jeder Ventilnadel 24 ein Ventilsitz 22 zugeordnet ist und wobei jede Ventilnadel 24 zwischen einer Schließstellung, in der sie auf dem ihr zugeordneten Ventilsitz 22 aufsitzt und eine der Materialaustrittsöffnungen 26 verschließt, und einer Offenstellung, in der die betreffende Materialaustrittsöffnung 26 freigegeben ist, beweglich ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ventilnadeln 24 aus Hartmetall gefertigt und durch Durchführöffnungen 30 in einem im Abstand zu den Ventilsitzen 22 angeordneten Führungsblock 28 längsverschieblich durchgeführt sind, wobei der Führungsblock 28 zumindest an den den Ventilnadeln 24 zugewandten Innenflächen der Durchführöffnungen 30 aus Hartmetall gefertigt ist.

Claims

Dosierventil für viskose Materialien mit einem Gehäuse (12), mit einem im Gehäuse (12) verlaufenden, in mehrere Materialaustrittsöffnungen (26) mündenden Materialkanal (16) und mit einer der Anzahl der Materialaustrittsöffnungen (26) entsprechenden Anzahl von im Gehäuse (12) verschieblich gelagerten Ventilnadeln (24), wobei jeder Ventilnadel (24) ein Ventilsitz (22) zugeordnet ist und wobei jede Ventilnadel (24) zwischen einer Schließstellung, in der sie auf dem ihr zugeordneten Ventilsitz (22) aufsitzt und eine der Materialaustrittsöffnungen (26) verschließt, und einer Offenstellung, in der die betreffende Materialaustrittsöffnung (26) freigegeben ist, beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadeln (24) aus Hartmetall gefertigt und durch Durchführöffnungen (30) in einem im Abstand zu den Ventilsitzen (22) angeordneten Führungsblock (28) längsverschieblich durchgeführt sind, wobei der Führungsblock (28) zumindest an den den Ventilnadeln (24) zugewandten Innenflächen der Durchführöffnungen (30) aus Hartmetall gefertigt ist.
Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen der Durchführöffnungen (30) dichtend an den Ventilnadeln (24) anliegen.
Dosierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsblock (28) einstückig aus Hartmetall gefertigt ist.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ventilsitz (22) aus Hartmetall gefertigt ist und dass die Ventilsitze (22) an einem vorzugsweise einstückig aus Hartmetall gefertigten Ventilsitzblock (20) angeordnet sind.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein Zuleitungsteil (14) aufweist, durch das der Materialkanal (16) von einer Materialeintrittsöffnung (18) bis zu den Ventilsitzen (22) verläuft und dass der Führungsblock (28) im Zuleitungsteil (14) aufgenommen ist.
Dosierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (12) an der den Ventilsitzen (22) abgewandten Rückseite (32) des Führungsblocks (28) eine Spülkammer (34) zur Aufnahme eines Fluids angeordnet ist, dass das Gehäuse (12) eine Zuleitung (38) und eine Ableitung (40) zum Durchleiten von Fluid durch die Spülkammer (34) aufweist und dass das Gehäuse (12) ein mit dem Zuleitungsteil (14) verbundenes, die Spülkammer (34) aufweisendes oder abdeckendes und gegebenenfalls die Zuleitung (38) und die Ableitung (40) zumindest abschnittsweise aufweisendes Verschlussteil (36) aufweist.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mehrteilig ausgebildet ist mit mehreren Gehäuseteilen (14, 20, 28, 36), von denen mindestens zwei lösbar miteinander verbunden sind, und dass eines der lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteile der Führungsblock (28) und/oder der Ventilsitzblock (20) und/oder das Zuleitungsteil (14) und/oder das Verschlussteil (36) ist.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaustrittsöffnungen (26) und die Ventilnadeln (24) jeweils in mindestens einer Reihe angeordnet sind.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Aktoreinheit mit mindestens einem Aktor, vorzugsweise mindestens einem Piezo-Aktor, zur Beaufschlagung der mindestens einen Ventilnadel (24).
Dosierventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilnadel (24) mit ihrem dem zugehörigen Ventilsitz (22) abgewandten Ende (46) in einer Hülse (48) aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, aufgenommen und mit dieser verbunden ist, und dass jede Hülse (48) von der Aktoreinheit beaufschlagbar ist.
Dosierventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Hülse (48) und der Aktoreinheit ein Festkörpergelenk angeordnet ist.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (12) ein mit dem Materialkanal (16) kommunizierender Materialabflusskanal zu einer Materialabflussöffnung verläuft.
Dosierventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilnadel (24) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung entlang ihrer Längsachse (58) beweglich ist und dass sich zwischen jedem der Ventilsitze (22) und der zugehörigen Materialaustrittsöffnung (26) ein Materialaustrittskanal (56) erstreckt, dessen Mittelachse (60) bezüglich der Längsachse (58) der zugehörigen Ventilnadel (24) um einen spitzen Winkel (a) abgewinkelt ist.
Dosierventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (60) aller Materialaustrittskanäle (56) zueinander parallel verlaufen.
Dosierventil nach Anspruch 13 oder 14 und nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (60) aller Materialaustrittskanäle (56) quer zu einer durch die Längsachsen (58) der Ventilnadeln (24) aufgespannten Ebene verlaufen.
Dosierventil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaustrittsöffnungen (26) in einer Materialaustrittsfläche (62) angeordnet sind und dass die Mittelachsen (60) der Materialaustrittskanäle (56) senkrecht zur Materialaustrittsfläche (62) verlaufen.
Verfahren zum Auftragen eines viskosen Materials auf ein Werkstück, wobei ein Dosierventil (10, 110) nach einem der Ansprüche 13 bis 16 relativ zum Werkstück in der Richtung bewegt wird, in der die Mittelachsen(n) (60) gegenüber der Längsachse (58) der jeweils zugehörigen Ventilnadel (24) abgewinkelt ist bzw. sind.