EP4067651B1 - Kammerdosierventil, dazugehöriges dosiersystem und verfahren zur dosierten abgabe eines viskosen mediums - Google Patents

Kammerdosierventil, dazugehöriges dosiersystem und verfahren zur dosierten abgabe eines viskosen mediums Download PDF

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EP4067651B1
EP4067651B1 EP21166328.1A EP21166328A EP4067651B1 EP 4067651 B1 EP4067651 B1 EP 4067651B1 EP 21166328 A EP21166328 A EP 21166328A EP 4067651 B1 EP4067651 B1 EP 4067651B1
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EP
European Patent Office
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media
chamber
metering
medium
valve
Prior art date
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Active
Application number
EP21166328.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4067651C0 (de
EP4067651A1 (de
Inventor
Tobias Faaß
Karl Andreas Robert Straß
Thomas Kehrle-Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
D and P Dosier & Prueftechnik GmbH
Original Assignee
D and P Dosier & Prueftechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP4067651B1 publication Critical patent/EP4067651B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/042—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being cams

Definitions

  • the present invention relates to a chamber dosing valve for the metered dispensing of a viscous medium according to the preamble of claim 1, an associated dosing system and a method for the metered dispensing of a viscous medium according to the preamble of claim 15.
  • the invention relates to a chamber dosing valve and a method for the finely metered dispensing of a viscous medium in small quantities, such as the dispensing of lubricants, adhesives, sealants and the like.
  • the process media to be dosed include, for example, oils, varnishes, lubricants such as greases, resins, silicones, adhesives, sealants, gels, pastes, liquid polymers, casting compounds and pasty substances used in pharmaceutical, food technology or general industrial processing.
  • oils, varnishes, lubricants such as greases, resins, silicones, adhesives, sealants, gels, pastes, liquid polymers, casting compounds and pasty substances used in pharmaceutical, food technology or general industrial processing.
  • the media to be dosed and the user scenarios are characterized by a wide variety of parameters, resulting, for example, from the variety of applications, the characteristic material properties of the media to be applied, their supply, the prevailing media and ambient conditions during storage and application (e.g., temperature and humidity), the applied and required process pressures, the chemical reaction behavior and the potential corrosive effects of the media, and above all, their viscosity. Further complicating factors are the requirement to supply the media with repeatable accuracy and as uninterruptedly as possible in a wide variety of quantities or volumes, in a controlled and finely dosed manner.
  • dosing valves or dosing units — Various solutions for dosing systems — generally referred to as dosing valves or dosing units — are known from the state of the art, which can handle fluids of different types apply from one or more existing components.
  • Dosing systems for small-volume dosing of liquids and media of low viscosity are known. These are designed as syringe-like, single-chamber systems in various sizes, flow rates, and implementations.
  • the mostly liquid dosing materials are applied with pinpoint accuracy via a longitudinal movement of a piston, for example, via hollow needles.
  • Such dosing systems are known and used primarily in process engineering equipment, for the controlled filling of mostly liquid media and mixtures into special containers.
  • Their application environment is determined, for example, by the requirements of filling technology, process-engineering media supply, or use in a laboratory environment.
  • the application area is being expanded with the use of comparable single-chamber systems in assembly technology, which also allows for the application of small quantities of various process media, some of which have higher viscosity.
  • Current representative examples include syringe and small-quantity dosing in electrical and electronic encapsulation, the application of oily lubricants, and the application of reactants and process media in adhesive and sealing technology.
  • Such single-chamber dosing systems comprise, for example, a dosing unit and a drive unit that are connected to apply a medium from the dosing unit.
  • the dosing unit comprises at least one media inlet, through which the medium is supplied to the dosing unit under pressure, and a media outlet, via which the medium is discharged from the dosing unit.
  • the dosing unit has a media chamber with a media inlet and a media outlet, through which the medium enters the chamber and is discharged again from it.
  • the media chamber comprises a dosing piston that is movable by means of the drive unit between a backward movement, during which the medium enters the chamber, and an advancing movement to discharge the medium through the media outlet.
  • a piston similar to a syringe is pulled, which sucks the lubricant into the chamber, and pressing the piston expels the lubricant.
  • This has the advantage that dosing can take place independently of pressure.
  • the disadvantage is that even with larger chamber volumes, the lubricant must be refilled, which means an interruption of approximately 30 seconds in the process. If, for example, a part needs to be moistened with lubricant in a manufacturing process, the production process must be interrupted for the corresponding loading time to load the chamber dosing valve. For example, one cycle must be interrupted every 10 cycles to reload the lubricant into the chamber.
  • a further disadvantage of the chamber dosing valve is that continuous lubricating grease dispensing is not possible due to the loading process. Longer lubricant distances, for example the application of lubricant beads, are therefore impossible.
  • Another system known in the prior art is a dispenser that operates in the manner of an extruder. This system is not suitable for less viscous media, as it would otherwise operate very imprecisely. Furthermore, the system is very pressure-sensitive and can only be used at a maximum of 15 bar. Furthermore, the stator is susceptible to wear. However, unlike the conventional chamber-type metering valves, the dispenser allows for continuous and uniform dispensing of lubricating grease (subject to the limitations described above).
  • US 2018/0030966 A1 describes a dispensing device for a grease gun.
  • the dispensing head has two plungers that are alternately moved back and forth by a single cam member and two opposing coil springs, thereby feeding the grease from the reservoir to the hose of the grease gun.
  • the cam member rotates around a rotation axis that runs parallel to the longitudinal axes of the plungers.
  • the drive must be arranged longitudinally accordingly, so the device is quite large.
  • a further objective is to provide a method for the metered delivery of a viscous medium, with the delivery being able to occur continuously and with low pulsation.
  • the object of the invention is achieved by a chamber metering valve for the metered dispensing of a viscous medium according to claim 1, a metering system according to claim 13, and a method for the metered dispensing of a viscous medium according to claim 15.
  • a chamber metering valve for the metered dispensing of a viscous medium according to claim 1 a metering system according to claim 13, and a method for the metered dispensing of a viscous medium according to claim 15.
  • a chamber metering valve for the metered dispensing of a viscous medium comprises a metering unit and a drive unit that are connected to one another.
  • the metering unit has at least one media inlet, at which the medium is supplied to the metering unit under pressure.
  • the metering unit also has a media outlet, via which the medium is dispensed from the chamber metering valve.
  • the metering unit further has a first media chamber that includes a media inlet and a media outlet, as well as a metering needle.
  • the metering needle is movable in an oscillating manner between a forward movement, referred to as a metering position, and a backward movement, referred to as a loading position.
  • the medium is pressed into the media chamber due to the pressure applied to the media inlet.
  • the medium is discharged from the media chamber via the media outlet.
  • the dosing unit further comprises at least one second media chamber with a media inlet, a media outlet, and a dosing needle.
  • the media outlets of the first and the at least one second media chamber open into the media outlet of the dosing unit.
  • only a single common media outlet is present, which is connected to the media outlets of the media chambers.
  • the first and second media chambers are preferably structurally identical, but their designs may differ depending on the specific structural requirements of the chamber dosing valve.
  • each of the dosing needles of the media chambers is coupled to a cam disk arranged on a common rotation axis.
  • at least two cam disks are provided—in the case of a two-chamber dosing valve.
  • more chambers and thus more cam discs are present in chamber dosing valves with more than two chambers, such as three chambers with three cam discs on a common rotation axis in a three-chamber dosing valve.
  • the rotation axis is coupled to the drive unit, so that when the rotation axis rotates, the dosing needles, via their coupling to the respective cam disc, can each oscillate between the forward movement (the dosing position) and the backward movement (the loading position).
  • the at least two cam discs are shaped and arranged offset from one another on the rotation axis such that essentially a forward movement of a first dosing needle occurs while a backward movement of a second dosing needle occurs, so that a continuous discharge of the medium from the chamber dosing valve takes place.
  • the forward movements of the first and second media chamber alternate, and at any time during the dosing process, medium is pressed from one of the media chambers for discharge from the chamber dosing valve into the media outlet - dosing takes place continuously.
  • the metering valve according to the invention can also have more than two chambers.
  • Those skilled in the art will be able to adapt the device accordingly and, for example, arrange the cam discs offset by 120° on the rotation axis, instead of a 180° offset arrangement in a two-chamber system.
  • the chamber dosing valve can advantageously be designed in a modular manner, with the drive unit forming a first module and the dosing unit forming a second module, for example. All components of the dosing unit, such as the at least two media chambers with the associated dosing needles, the media inlet, the media outlet, the rotation axis with the cam discs, etc., can be housed in a single modular element, for example.
  • the present invention provides a method for the continuous and low-pulsation dosing of a viscous medium using a chamber dosing valve.
  • a chamber dosing valve as described above can advantageously be used to implement the method.
  • the medium is supplied to the chamber metering valve under pressure via a delivery unit.
  • a delivery unit For this purpose, an inlet pressure of at least 10 bar (1 MPa) to a maximum of 50 bar (5 MPa) can be used.
  • the chamber metering valve contains a medium chamber with a metering needle, which between a forward movement as the dosing position and a backward movement as the loading position.
  • the delivery unit pushes the medium through a media inlet into the media chamber, and during the forward movement, the dosing needle pushes the medium through a media outlet from the media chamber into a media outlet of the chamber dosing valve, through which the medium leaves the chamber dosing valve.
  • At least two media chambers are provided, the dosing needles of which are each moved between the dosing position and the loading position via a rotating cam disk, for which purpose the cam disks are arranged on a common axis of rotation.
  • the cam disks are shaped and arranged offset from one another on the axis of rotation such that the dosing position of the first dosing needle essentially alternates with the dosing position of the second dosing needle, and a first dosing needle executes a forward movement while a second dosing needle executes a reverse movement. Due to such an opposing movement of the dosing needles, medium is pressed from one of the media chambers into the media outlet at any time during the dosing process, whereby the medium is dosed continuously and with little pulsation from the chamber dosing valve.
  • the cam discs are designed, for example, as eccentrics. If the at least two media chambers are arranged parallel to one another, these eccentrics can, for example, be arranged rotated relative to one another on the axis of rotation in order to enable the forward movement of a first dispensing needle to alternate with the forward movement of a second dispensing needle.
  • the offset of the cam disc along the axis of rotation results from the structural distance between the dispensing needles or the media chambers.
  • the rotational movement of the cam discs is converted into a linear movement of the dispensing needles and the at least two dispensing needles can be moved back and forth in the media chambers in a coordinated manner.
  • the media flow can be controlled and continuously maintained.
  • a viscous medium can be dispensed in fine doses, and the dispensed quantity is reliably reproducible.
  • the asynchronous oscillating movement of at least two metering needles enables continuous and precise delivery of the medium.
  • the chamber metering valve can have a small, compact design with few components.
  • pump and conveyor technology media is pumped from a storage container and, for example, introduced into a pipe system. Dosing is not possible with such systems. It is important to note that in pump and conveyor technology, in accordance with the requirements placed on it, a suction pressure is built up when the piston is retracted. This suction pressure draws the medium from the container. The medium is then discharged, for example, into a pipe system. This is different with the present invention. Upstream of the metering valve according to the invention, the medium must be pumped from the storage container using a pump or similar conveying system and made available with pressure on the inlet side of the metering valve.
  • the invention lies in the ability to expel the medium already in the system from the system.
  • conveying technology the medium is introduced into the system, and in dosing technology, the medium is discharged from the system in a controlled manner.
  • dosing valve it is important that the medium is supplied reliably and at a constant pressure in a system, e.g., a pipe system.
  • the focus is on metered, locally limited, or precisely dosed dispensing, i.e., the dispensing of a defined quantity.
  • This device enables sensitively adjustable small-quantity dosing, even of higher-viscosity lubricants.
  • Media with higher viscosity pose various problems. Dosing is more difficult because high pressures of at least 10 bar must be applied, and even with such media, the media dispensing must be stopped and started quickly. Sealing against material leakage is particularly important. For uninterrupted dosing, the viscous grease flow must be kept flowing continuously. For controlled, sensitively adjustable grease dosing, small sizes and small dead spaces are required, as well as an integrated dosing valve with extremely small chamber volumes.
  • Controlled dosing of small quantities requires special precautions: The dosing quantity can be adjusted more sensitively the smaller the supply chambers in the pistons are selected and the more directly they are controlled. However, in order to be able to dose larger quantities of media, the drive design must be such that high rotational speeds are utilized on the drive side and induced vibrations are avoided.
  • cam design maintains constant feed rates, that a short, consistent piston movement occurs during load changes, and that smooth tangential transitions are achieved in the cam design, as provided for in the particularly preferred version.
  • the camshaft is controlled directly using the smallest axes.
  • the direct connection to the engine ensures the smallest rise and fall times and allows for highly dynamic control.
  • the present invention offers numerous advantages, some of which have already been explained above.
  • the metering valve is low-maintenance and very compact. Continuous metering is possible, as one chamber is filled and simultaneously ejected from the other chamber. This allows for the application of grease beads, essentially a continuous application of grease. However, selective dispensing of the lubricant is also possible. This depends entirely on the operation of the system.
  • the metering needles are preloaded toward the cam discs by a spring.
  • the needles are always pressed against a circumferential contour of the cam discs, and the needles are coupled to the cam disc.
  • a compression spring can be used, for example, which is supported on one side by a coupling end of the metering needle facing the cam disc and on the other side by the media chamber or a housing of the chamber metering valve. The spring ensures continuous drive transmission between the cam disc and the metering needle.
  • the dispensing needles can also be pushed through the medium against the cam disc, which flows under pressure into the media chamber as soon as the dosing needle begins to move backwards.
  • the dispensing needle can have a roller at its coupling end that rolls against the circumferential contour of the cam disc. As the cam disc rotates, the roller rolls smoothly along the circumferential contour and transfers the drive movement of the cam disc to the dispensing needle, either for extruding the medium from the media chamber during the dispensing position or for releasing the chamber volume to fill the media chamber during the loading position.
  • the dispensing needles are preferably mounted in the media chambers without torque.
  • a seal package and/or bearings can be provided, for example.
  • the drive unit is designed as an electric motor.
  • the electric motor can be coupled to the rotational axis via its output shaft directly or indirectly, e.g., via a belt. Electric motors are compact and can generate high speeds.
  • the motor is advantageously designed as a modular unit and can be mounted directly on the metering unit.
  • a check valve can be provided at the media inlet to the media chamber, preventing backflow from the media chamber into the supplying conveying system. Therefore, any medium that has been filled into the media chamber is discharged exclusively via the chamber's media outlet.
  • a control valve preferably a check valve, is advantageously provided in each media outlet of each individual chamber, which prevents a backflow into the respective media chamber during an advancing movement of the dosing needle of an adjacent chamber or during a backward movement of the dosing needle of this chamber.
  • the media volumes from all media chambers are fed into a common media outlet.
  • the medium is ejected into a common channel by each piston, also called a tappet, in this case usually referred to as a dosing needle.
  • each piston also called a tappet, in this case usually referred to as a dosing needle.
  • the lubricating grease or other medium in the system is drawn into the piston chamber, in this case usually referred to as the media chamber, by one piston, while the other piston is in ejection mode and ejects the medium again.
  • the ejection by both pistons takes place into one and the same outlet channel and flows into the common media outlet.
  • the cam disk is designed so that the ejection interval of both pistons overlaps.
  • cam disks also known as cams
  • the overall ejection is completely uninterrupted, i.e. not just with low pulsation, but pulsation-free. It has been shown that with exact alternating operation, i.e. when one piston is in the loading interval while the other is in the ejection interval, although low-pulsation dosing is possible, a lubricating grease bead of exactly the same thickness or width cannot be ejected. Instead, slight deviations in the amount of lubricating grease have been observed, i.e. the bead becomes somewhat uneven. By creating an overlap interval, this problem is eliminated; shortly before the piston currently in the ejection interval ends its ejection activity, the second piston already begins its ejection interval.
  • the check valves and control valves mentioned above prevent carryover or run-on in the outlet, which can be a problem, especially with viscous media introduced at high working pressures.
  • the shut-off valve at the media outlet is particularly important, as it promotes run-on and drip-free media dosing.
  • This multi-chamber metering valve has various advantages, some of which have already been mentioned above.
  • the cam disk design described above results in even more advantages, namely: No referencing is necessary. It is completely irrelevant what state the system is in when it is stopped; it can simply continue. It also makes no difference whether an identical amount of lubricant is to be dispensed in each cycle or whether, for example, a program is to be run in which, for example, two individual drops are to be dispensed alternately and then a short distance is to be metered continuously. None of this is important for this system, as it is completely reference-free. It is an endless system. The system can be restarted at any point. Even if the emergency stop is activated, the system can simply be restarted again.
  • the common media outlet may have a check valve or a control valve, preferably a check valve, for regulating the discharge of the medium from the chamber dosing valve and in particular for preventing backflow into lines and channels of the dosing valve leading to the common media outlet.
  • the check valves in the media inlets, the control valves or check valves in the media outlets and in the media outlet can together form a valve system for regulating the continuous media flow and thus the applied media quantity.
  • the chamber metering valve according to the invention is particularly well suited for ointment-like and viscous, so-called pasty media, such as lubricants.
  • lubricating greases with a consistency that falls into classes 000 to 3 according to the NLGI (National Lubrication Grease Institution) classification system can be metered (see also DIN 21 818).
  • Gear greases for example, fall into the NLGI consistency classes 000, 00, 0, and 1, whereas rolling bearing greases and plain bearing greases fall into classes 2 and 3 (as well as 4).
  • the media chambers advantageously have a maximum volume of 5,000 mm 3 , in particular of 1,000 mm 3 , preferably of 500 mm 3 , even more preferably of 200 mm 3 or less.
  • the media chambers are advantageously designed as elongated cylinders in order to achieve an advantageous stroke length of the dosing needles.
  • control valve or check valve in the media outlets is designed such that a minimum pressure in the media chamber of 30 bar, preferably 35 bar, and particularly preferably over 40 bar, is required to open the control valve or check valve. These pressures ensure that sufficient thrust is present to continuously press medium into the media outlet and to release a defined amount of medium from the chamber metering valve.
  • the dosing unit has a guide sleeve for each dosing needle to guide the oscillating movement of the dosing needle.
  • at least two, preferably at least three, independent sealing devices are provided in the guide sleeve to seal between the media chamber and the dosing needle.
  • the sealing devices can be formed, for example, by sealing rings that are held by the guide sleeve and form a contact surface for the dosing needle.
  • the at least two sealing devices form a sealing package that reliably prevents uncontrolled leakage of medium from the media chamber.
  • three O-ring seals are provided in each media chamber. Their combination in series ensures the required high level of tightness of the system under the demanding process requirements described here, especially the high working pressures.
  • the complete seal package is mounted in a sleeve and simultaneously serves to guide the dispensing needle.
  • the medium in the media chambers can be tempered by means of a heating and/or cooling device.
  • the temperature of the medium in the chambers can thus be adjusted to the requirements for a defined and reproducible discharge of the medium from the chamber metering valve.
  • a dosing system which comprises a chamber dosing valve as described above and a control unit for the chamber metering valve.
  • a rotational speed of the rotational axis can be set; the check valves, metering valves, and/or control valves can be controlled, e.g., depending on an applied pressure; a temperature for the media chambers can be determined, and/or the medium pressure at the media inlet can be adjusted.
  • the chamber metering valve can be controlled depending on the viscosity of a medium, so that a reproducible dispensing of a preset amount of media can be variably determined within a defined time window.
  • FIGS. 1 to 9 An embodiment of a chamber metering valve and a method for the continuous and low-pulsation metering of a viscous medium using such a chamber metering valve according to the invention are presented.
  • the embodiment shown is particularly well suited for the metering and application of Lubricants such as greases, as used in machine, automation, and process technology.
  • a chamber metering valve according to the invention can also be used to meter oils, as well as for almost solid, highly viscous, and sticky media.
  • Figure 10 a particularly preferred design of a cam disc is shown, as it can preferably be used in a chamber dosing valve 100.
  • the dosing unit 2 has a media inlet 3 for supplying the chamber dosing valve 100 with a medium to be applied from a reservoir (not shown) and a media outlet 4 for continuously dispensing the medium from the chamber dosing valve 100. Connections for an alternative media inlet 3' and an alternative media outlet 4' are provided in order to be able to accommodate the structural conditions at the site of use if necessary.
  • the dosing unit 2 has a first media chamber 5 and a second media chamber 6, which are aligned parallel to one another in a housing of the dosing unit 2.
  • the media chambers 5 and 6 each have a media inlet 7 and 7', respectively, and a media outlet 8 and 8', respectively.
  • each media chamber has a dosing needle that is displaceably mounted in the chamber, i.e. a first dosing needle 9 in the first media chamber 5 and a second dosing needle 10 in the second media chamber 6.
  • the dosing needles 9 and 10 each have a feed end 11, 11' and a coupling end 12, 12'.
  • Coupling sleeves 13, 13' are firmly attached to the coupling end 12, 12' of the dosing needles 9 and 10, which serve as bearings for rollers 14, 14' at the end of the dosing needles 9 and 10.
  • a spiral spring 15, 15' is provided for each dosing needle 9 and 10, which is clamped between the coupling end 12, 12' of the dosing needles and a housing-fixed stop 16, 16'.
  • the spiral springs 15, 15' clamp the dosing needles 9 and 10 in the loading position, ie in Figure 1 to the left, forward.
  • a check valve is provided in each of the media inlets 7 and 7' leading to the media chambers 5 and 6, respectively.
  • the check valve 17 is located in the media inlet 7', which prevents the medium from flowing back from the media chamber toward the reservoir.
  • a similar check valve is also provided in the media inlet 7.
  • control valve or check valve 18 is provided in each media outlet 8 or 8', which prevents backflow into the respective media chamber and regulates the outlet of the medium from the respective media chamber.
  • a control or check valve 19 is provided in the common media outlet 4, into which the media outlets 8 and 8' open (see Figure 5 ), which supports the fine dosing of the media application.
  • the check valves and control valves prevent carryover or overflow at the media outlet and the media outlets, which can be particularly problematic with viscous media that are fed at high working pressures.
  • the valve at the media outlet in particular, prevents overflow and drip-free media dosing.
  • the coupling ends 12 of the dispensing needles 9 and 10 are aligned in the direction of a rotational axis 20 and perpendicular to it.
  • the rotational axis 20 is rotatably mounted in bearings 21 and 21' in the housing of the dispensing unit 2.
  • a first cam disc 22 which interacts with the first dispensing needle 9, and a second cam disc 23, which interacts with the second dispensing needle 10, which rotate together with the rotational axis 20.
  • the cam discs 22 and 23 are mounted eccentrically, rotated by 180° relative to one another, and offset longitudinally on the rotational axis 20.
  • the rotational axis 20 and the cam discs 22 and 23 together form a type of camshaft, which acts on the dispensing needles 9 and 10 of the media chambers 5 and 6.
  • the dispensing needles 9 and 10 with their respective rollers 14, rest against a circumferential contour 24 and 24', respectively, of the cam discs 22 and 23, with the rollers 14 being pressed against the circumferential contours 24 and 24', respectively, by the compression springs 15.
  • the dispensing needles 9 and 10 are thus coupled to the cam discs 22 and 23 via the rollers 14.
  • the rotation axis 20, is coupled to the drive unit 1 so that it can be driven in rotation by the latter.
  • the dosing unit 2 has a guide sleeve 30, 30' for each of the dosing needles 9 and 10 to guide a movement of the dosing needles 9 and 10, which are respectively connected to the media chambers 5 and 6.
  • the guide sleeves 30, 30' serve to support the dosing needles in a torque-free manner.
  • each guide sleeve 30, 30' contains three seals 31, 33, 34 or 31, 33' and 35', which form a gap between the dispensing needle and Seal the media chamber.
  • the seals 31, 31', 33, 33', 35, 35' for example sealing rings such as O-rings, are arranged separately from one another in the guide sleeve 30 and 30', respectively, and thus each form an independent seal. These seals together form a seal package for sealing the media chamber and the dispensing needle.
  • the combination of the seals 31, 33, 35 and 31', 33', 35' arranged in series ensures the required high level of tightness for demanding process requirements.
  • a vent 32, 32' e.g. a vent valve
  • the dispensing needles 9 and 10 of the dispensing unit 2 are movably driven by the drive unit 1 by a rotation of the rotation axis 20, oscillating between a forward movement as a dispensing position and a backward movement as a loading position.
  • the rotation axis 20 is in turn driven by the drive unit 1.
  • the two cam discs 22 and 23 are shaped and arranged offset from one another on the rotation axis 20 in such a way that essentially a forward movement of the first dispensing needle 9 occurs during a backward movement of a second dispensing needle 10, so that a continuous dispensing of the medium from the chamber dispensing valve takes place.
  • the loading position i.e.
  • Figure 8 shows a three-dimensional partial section of the chamber dosing valve with the rotation axis 20, which carries the first cam disc 22 and the second cam disc 23, and the dosing needles 9 and 10 as well as their coupling by means of the rollers 14 to the cam discs 22 and 23.
  • the drive unit is designed as an electric motor 50.
  • the electric motor 50 comprises an output shaft 51, which protrudes outwardly from a housing of the electric motor 50.
  • a support plate 54 is attached to the housing, on which a first drum 52 and a second drum 53 are rotatably mounted offset from the first drum 52.
  • the first drum 52 can be coupled to the output shaft 51 and the second drum 53 can be coupled to the rotation axis 20 of the dosing unit 2.
  • a transmission belt 55 is placed around the first drum 52 and the second drum 53 so that rotation of the output shaft 51 can be transmitted via the first drum 52 and the belt 55 to the second drum 53 and thus to the rotation axis 20.
  • a cover 56 can be attached over the drums 52 and 53 as well as the belt 55.
  • a control unit can be provided on the chamber dosing valve or remotely therefrom, which, for example, controls the drive unit and the valves of the chamber dosing valve.
  • a device for heating and/or cooling the medium in the media chambers can be provided, which can also be controlled via the control unit.
  • the media chambers are preferably machined from an aluminum block. Any accompanying heating or cooling is quickly transferred to the medium through the aluminum.
  • cam disk 22 is described.
  • the cam disks 22, 23 are identically constructed. However, they are arranged offset along the longitudinal axis of the rotation axis 20 according to the distance between the media chambers 5 and 6.
  • the cam disks 22 and 23 are also provided rotated by 180° on the rotation axis 20.
  • the circumferential contour 24 has various sections, which divide the rotation of the cam disc around the rotation axis 20 into different rotation phases.
  • the individual rotation phases can be distinguished from one another based on their geometric design.
  • the main sections can be a forward sector 40 for the forward movement and a return sector 41 for the backward movement of the dispensing needle.
  • the forward sector 40 extends from the low point 45, which can also be regarded as the starting point of a movement cycle of a dispensing needle, to the high point 44.
  • the return sector 41 extends from the high point 44 to the low point 45.
  • a circumferential contour section of the advance sector 40 differs from a circumferential contour section of the return sector 41 in such a way that the advance movement lasts longer than the return movement - the path of the advance sector 40 is longer than the path of the return sector 41.
  • an overlap sector 42 results, in which both dispensing needles 9 and 10 execute a feed movement simultaneously for a short period of time.
  • the two dispensing needles 9 and 10 move briefly in the same direction.
  • one cam disc has already begun the feed movement by crossing the low point 45, while the other cam disc is at the end of the feed movement, in the overlap sector 42. This prevents a dead center during the media dispensing during the reversal of the movement.
  • the circumferential contour 24 can be divided into different sections, which can be distinguished based on their geometric properties.
  • the advance sector 40 extends from the low point 45 to the high point 44.
  • the circumferential contour 24 is a straight line - reference numeral 43. This is followed by a large section in the shape of an Archimedean spiral - reference numeral 46. In this section, the path length of the cam disc is directly proportional to the path of the dispensing needle. Towards the high point 44, there is a transition radius from the advance 40 to the return 41 - the overlap sector 42.
  • the return sector 41 extends from the high point 44 to the low point 45. For the most part, this is a simple radius. Immediately before the low point 45, another radius is provided—the transition radius from the return to the forward point 47.
  • the circumferential contour in the main part of the advance sector 40 is advantageously designed in a spiral shape (section 46). This means that the radius continuously increases from the beginning of the advance phase to the end of the advance phase.
  • a radius of the circumferential contour in the return sector 41 can be oval. This means that the radius increases from the beginning of the return phase to the middle of this phase and then decreases again until the end of the return phase. This results in a symmetrical change in the radius around the middle of the return phase.
  • Figure 10 illustrates the special shape of the cam disks 22 and 23 mounted on the rotation axis 20 in a preferred embodiment of a chamber metering valve 100 according to the invention.
  • the circumferential contour 24, 24' of the cam disks is largely spiral-shaped, and in the return sector 41, a continuously increasing radius is provided such that the circumferential contour 24, 24' forms a kind of semi-oval.
  • This shape results in a largely counter-rotating movement of the metering needles 9 and 10, whereby the emptying and refilling of each media chamber 5 and 6 takes place alternately in a single revolution of the rotation axis 20.
  • the circumferential contour 24, 24' in the transition sectors 42 and 47 is shaped in such a way that an overlapping area of the movement of both dispensing needles results, in which a targeted, short-term, co-directional advance movement of the dispensing needles in the media chambers occurs.
  • the advance phase starts via the advance sector 40, which leads to the forward movement of the dispensing needle in the media chamber and thus to its emptying. This is followed by the aforementioned overlap sector 42 at the end of the advance sector 40.
  • a return phase starts via the return sector 41, during which a backward movement of the dispensing needle in the media chamber occurs and this is refilled with medium from the reservoir.
  • the cycle ends when the low point 45 is reached.
  • the tangentially executed transition area 47 leads back via the low point 45 as the starting point of the movement to the straight line 43 as the initial path of the cycle.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung behandelt ein Kammerdosierventil zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein dazugehöriges Dosiersystem sowie ein Verfahren zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums nach dem Oberbegriff von Anspruch 15. Insbesondere behandelt die Erfindung ein Kammerdosierventil und ein Verfahren zur feindosierten Abgabe eines viskosen Mediums in kleinen Mengen, wie beispielsweise die Abgabe von Schmier-, Klebe-, Dichtmitteln und dergleichen.
    • Technisches Gebiet
  • In der Maschinen-, Automations- und Prozesstechnik ist die möglichst mengengenaue, lokal begrenzbare und möglichst flächendeckende Applikation und Dosierung von diversen Prozessmedien erforderlich. Letztere zeichnen sich durch sehr unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aus.
  • Die zu dosierenden Prozessmedien umfassen z. B. Öle, Lacke, Schmiermittel wie z. B. Fette, Harze, Silikone, Klebstoffe, Dichtmittel, Gele, Pasten, flüssige Polymere, Vergussmassen und pastöse Stoffe der pharmazeutischen, lebensmitteltechnischen oder allgemeinen industriellen Verarbeitungstechnik.
  • Die zu dosierenden Medien und die Anwenderszenarien zeichnen sich durch eine große Parametervielfalt aus, die sich beispielsweise aus der Vielfalt der Anwendungen, der charakteristischen Materialeigenschaften der zu applizierenden Medien, ihrer Bereitstellung, der bei Lagerung und Applikation vorherrschenden Medien- und Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur und Feuchte), eingesetzter und nötiger Prozessdrücke, des chemischen Reaktionsverhaltens und der möglichen korrosiven Wirkung der Medien sowie vor allem aber ihrer Viskosität ergibt. Erschwerend kommt die Anforderung hinzu, die Medien wiederholgenau und möglichst unterbrechungsfrei in unterschiedlichsten Mengen bzw. Volumina kontrolliert und feindosiert bereitzustellen.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für Dosiersysteme - im Allgemeinen als Dosierventile oder Dosiereinheiten bezeichnet - bekannt, die Fluide unterschiedlicher Art aus einer oder mehreren Bestandskomponenten applizieren.
  • So sind Dosiersysteme zur Kleinmengendosierung von Flüssigkeiten und Medien geringerer Viskosität bekannt, die spritzenartig als Ein-Kammer-System in unterschiedlichen Größen, Fördermengen und Realisierungsformen ausgeführt sind. Über eine Längsbewegung eines Kolbens werden die zumeist flüssigen Dosierstoffe beispielsweise über Hohlnadeln punktgenau appliziert. Bekannt und genutzt sind derartige Dosiersysteme v. a. in der verfahrenstechnischen Apparatetechnik, zur kontrollierten Abfüllung von meist flüssigen Medien und Gemischen in speziellen Gebinden. Ihr Einsatzumfeld ist beispielsweise bestimmt von den Anforderungen der Abfülltechnik, der verfahrenstechnischen Medienbereitstellung oder einem Einsatz im Laborumfeld.
  • Eine Erweiterung des Einsatzumfelds erfolgt mit dem Einsatz vergleichbarer Ein-Kammer-Systeme in der Montagetechnik, um ebenfalls kleine Mengen an Prozessmedien unterschiedlichster Art zu applizieren, die teilweise eine höhere Viskosität aufweisen. Als aktuelle repräsentative Beispiele genannt seien an dieser Stelle Spritzen- und Kleinmengendosierungen im Elektro- und Elektronikverguss, das Applizieren von öligen Schmiermitteln sowie die Applikation von Reaktionsmitteln und Prozessmedien der Klebe- und Dichtungstechnik.
  • Derartige Ein-Kammer-Dosiersysteme umfassen beispielsweise eine Dosiereinheit und eine Antriebseinheit, die miteinander verbunden sind, um ein Medium aus der Dosiereinheit zu applizieren. Die Dosiereinheit umfasst zumindest einen Medieneingang, an welchem das Medium mit Druck beaufschlagt der Dosiereinheit zugeführt wird, und einen Medienausgang, über welchen das Medium aus der Dosiereinheit abgegeben wird. Die Dosiereinheit weist eine Medienkammer mit einem Medieneinlass und einem Medienauslass auf, über welche das Medium in die Kammer gelangt und wieder aus ihr verabreicht wird. Die Medienkammer umfasst einen Dosierkolben, der mittels der Antriebseinheit zwischen einer Rückwärtsbewegung, während der Medium in die Kammer gelangt, und einer Vorschubbewegung zur Ausgabe des Mediums durch den Medienauslass beweglich ist.
  • Solche auf Ein-Kammer Systemen basierende Dosiersysteme zeichnen sich vor allem durch die Einfachheit ihres Aufbaus und die daraus sich ergebende Robustheit im Einsatzumfeld aus. Durch die dimensionelle Auslegung der Kammern und die leicht kontrollierbare Linearbewegung der Kolben ergibt sich eine sehr einfache und wiederholgenaue, in den Abgabemengen aber nur eingeschränkte Möglichkeit der Medienabgabe. Dabei bezieht sich der systemimmanente Nachteil der Einschränkung bei diesen Realisierungsformen sowohl auf die Gesamtmenge als auch die prozesskontinuierliche Bereitstellung des Mediums. Die Nutzung derartiger Dosiersysteme erlaubt keine Förderung von hochviskosen Medien und erfordert Pausenzeiten zur Wiederbefüllung der Prozesskammern.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird bei den bekannten Kammerdosiersystemen ein Kolben in der Art einer Arzneimittelspritze gezogen, wodurch das Schmiermittel in die Kammer eingesaugt wird und durch Drücken des Kolbens wird der Schmierstoff ausgestoßen. Dies hat den Vorteil, dass das Dosieren druckunabhängig erfolgen kann. Nachteil ist jedoch, wie vorstehend kurz erwähnt, dass selbst bei größeren Kammervolumina der Schmierstoff nachgeladen werden muss, was eine Unterbrechung von ca. 30 sek. im Prozessablauf bedeutet. Muss z. B. in einem Fertigungsprozess ein Teil mit Schmiermittel benetzt werden, so muss zum Laden des Kammerdosierventils der Fertigungsvorgang für die entsprechende Ladezeit unterbrochen werden. Es muss so z. B. alle 10 Takte ein Takt ausgesetzt werden, um das Schmiermittel wieder neu in die Kammer zu laden. Ein weiterer Nachteil des Kammerdosierventils ist, dass eine kontinuierliche Schmierfettabgabe nicht möglich ist, aufgrund des Beladungsvorgangs. Längere Schmiermittelstrecken, beispielsweise das Aufbringen von Schmiermittelraupen, ist damit unmöglich.
  • Im Stand der Technik ist ein weiteres System bekannt, nämlich ein Dispenser, der in der Art eines Extruders arbeitet. Dieses System ist nicht für weniger viskose Medien geeignet, da es sonst sehr ungenau arbeitet. Außerdem ist das System sehr druckempfindlich und bis max. 15 bar einsetzbar. Überdies ist der Stator verschleißanfällig. Mit dem Dispenser ist aber, anders als mit den bekannten Kammerdosierventilen, eine kontinuierliche und gleichmäßige Schmierfettabgabe (unter den vorstehend beschriebenen Beschränkungen) möglich.
  • US 2018/0030966 A1 beschreibt eine Abgabevorrichtung für eine Fettpresse. Der Abgabekopf weist zwei Stößel auf, die von einem einzigen Nockenglied und zwei gegenüberliegend angeordneten Spiralfedern alternierend vor und zurück bewegt werden, wodurch das Fett aus dem Reservoir dem Schlauch der Fettpresse zugeführt wird. Das Nockenglied rotiert um eine Rotationsachse herum, welche parallel zu den Längsachsen der Stößel verläuft. Der Antrieb muss entsprechend längsangeordnet sein, so dass die Vorrichtung recht groß baut.
    • Aufgabenstellung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bekannte Kammerdosierventile dahingehend zu verbessern, dass eine pulsationsarme, bevorzugt unterbrechungsfreie Applikation von Medien unterschiedlicher Viskosität bei kontinuierlicher Medienabgabe möglich ist und das verhältnismäßig klein baut. Aufgabe ist weiter die Bereitstellung eines Verfahrens zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums, wobei die Abgabe pulsationsarm und kontinuierlich erfolgen können soll.
    • Erfindungsbeschreibung
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Kammerdosierventil zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums nach Anspruch 1, ein Dosiersystem nach Anspruch 13 und ein Verfahren zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
  • Ein Kammerdosierventil zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Dosiereinheit und eine Antriebseinheit, die miteinander verbunden sind. Die Dosiereinheit weist zumindest einen Medieneingang auf, an welchem das Medium mit Druck beaufschlagt der Dosiereinheit zugeführt wird. Weiter weist die Dosiereinheit einen Medienausgang auf, über welchen das Medium aus dem Kammerdosierventil abgegeben wird. Ferner weist die Dosiereinheit eine erste Medienkammer auf, die einen Medieneinlass und einen Medienauslass sowie eine Dosiernadel umfasst. Die Dosiernadel ist oszillierend zwischen einer Vorschubbewegung als einer Dosierstellung und einer Rückwärtsbewegung als einer Ladestellung beweglich. Bei der Rückwärtsbewegung der Dosiernadel wird das Medium aufgrund des angelegten Drucks an dem Medieneingang in die Medienkammer gedrückt. Bei einer Vorschubbewegung wird das Medium über den Medienauslass aus der Medienkammer ausgetragen.
  • Weiter umfasst die Dosiereinheit zumindest eine zweite Medienkammer mit einem Medieneinlass, einem Medienauslass und einer Dosiernadel. Die Medienauslässe der ersten und der zumindest einen zweiten Medienkammer münden in den Medienausgang der Dosiereinheit. Vorteilhaft ist nur ein einziger gemeinsamer Medienausgang vorhanden, der mit den Medienauslässen der Medienkammern in Verbindung steht. Die erste und zweite Medienkammer sind vorzugsweise baugleich, können aber je nach gegebenen baulichen Anforderungen an das Kammerdosierventil in ihren Ausgestaltungen voneinander abweichen.
  • Erfindungsgemäß ist jede der Dosiernadeln der Medienkammern an je eine Kurvenscheibe gekoppelt, die auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sind. Somit sind zumindest zwei Kurvenscheiben vorgesehen - bei der Ausführung des Kammerdosierventils als Zwei-Kammerdosierventil. Entsprechend mehr Kammern und damit Kurvenscheiben sind bei Kammerdosierventilen mit mehr als zwei Kammern vorhanden, wie beispielsweise drei Kammern mit drei Kurvenscheiben auf einer gemeinsamen Rotationsachse bei einem Drei-Kammerdosierventil. Die Rotationsachse ist an die Antriebseinheit gekoppelt, so dass bei Rotation der Rotationsachse die Dosiernadeln über ihre Kopplung an die jeweilige Kurvenscheibe jeweils oszillierend zwischen der Vorschubbewegung als der Dosierstellung und der Rückwärtsbewegung als der Ladestellung beweglich sind. Die zumindest zwei Kurvenscheiben sind derart geformt und zueinander versetzt auf der Rotationsachse angeordnet, dass im Wesentlichen eine Vorschubbewegung einer ersten Dosiernadel während einer Rückwärtsbewegung einer zweiten Dosiernadel erfolgt, so dass eine kontinuierliche Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil erfolgt. Somit wechseln sich die Vorschubbewegungen von erster und zweiter Medienkammer ab und es wird zu jedem Zeitpunkt des Dosierverfahrens Medium aus einer der Medienkammern zur Abgabe aus der Kammerdosierventil in den Medienausgang gedrückt - die Dosierung erfolgt kontinuierlich.
  • Es wird nachfolgend stets ein Zwei-Kammer-System als ein mögliches Beispiel der Erfindung beschrieben. Wie schon vorstehend kurz angesprochen, kann das erfindungsgemäße Dosierventil jedoch auch mehr als zwei Kammern aufweisen. Der Fachmann wird in der Lage sein, die Vorrichtung entsprechend anzupassen und beispielsweise die Kurvenscheiben auf der Rotationsachse entsprechend um 120° versetzt anzuordnen, anstelle einer um 180° versetzten Anordnung bei einem Zwei-Kammer-System.
  • Das Kammerdosierventil kann vorteilhaft modulartig ausgebildet sein, wobei z. B. die Antriebseinheit ein erstes Modul und die Dosiereinheit ein zweites Modul bilden. Alle Bauelemente der Dosiereinheit, wie etwa die wenigstens zwei Medienkammern mit den zugehörigen Dosiernadeln, der Medieneingang, der Medienausgang, die Rotationsachse mit den Kurvenscheiben, etc. können beispielsweise in einem Modulelement untergebracht sein.
  • Weiter ist nach der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen und pulsationsarmen Dosieren eines viskosen Mediums mit Hilfe eines Kammerdosierventils vorgesehen. Zur Ausführung des Verfahrens kann vorteilhaft ein Kammerdosierventil wie zuvor beschrieben verwendet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Medium über eine Fördereinheit dem Kammerdosierventil unter Druck zugeführt. Hierfür kann z. B. ein Eingangsdruck von mindestens 10 bar (1 MPa) bis maximal 50 bar (5 MPa) verwendet werden. In dem Kammerdosierventil ist eine Medienkammer mit einer Dosiernadel vorgesehen, welche zwischen einer Vorschubbewegung als Dosierstellung und einer Rückwärtsbewegung als Ladestellung bewegt wird. Während der Rückwärtsbewegung der Dosiernadel drückt die Fördereinheit das Medium durch einen Medieneinlass in die Medienkammer und während der Vorschubbewegung drückt die Dosiernadel das Medium durch einen Medienauslass aus der Medienkammer in einen Medienausgang der Kammerdosierventil, über welchen das Medium das Kammerdosierventil verlässt.
  • Erfindungsgemäß sind zumindest zwei Medienkammern vorgesehen, deren Dosiernadeln jeweils über eine rotierende Kurvenscheibe zwischen der Dosierstellung und der Ladestellung bewegt werden, wofür die Kurvenscheiben auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordneten sind. Dabei sind die Kurvenscheiben derart geformt und zueinander versetzt auf der Rotationsachse angeordnet sind, dass sich die Dosierstellung der ersten Dosiernadel mit der Dosierstellung der zweiten Dosiernadel im Wesentlichen abwechselt und eine erste Dosiernadel eine Vorschubbewegung ausführt, während eine zweite Dosiernadel eine Rückwärtsbewegung ausführt. Durch eine derartige gegenläufige Bewegung der Dosiernadeln wird in jedem Zeitpunkt des Dosierverfahrens Medium aus einer der Medienkammern in den Medienausgang gedrückt, wodurch das Medium kontinuierlich und pulsationsarm aus dem Kammerdosierventil dosiert wird.
  • Zur Ausführung der oszillierenden Bewegung der Dosiernadeln zwischen einer Vorschub- und einer Rückwärtsbewegung, bzw. zwischen einer Dosierstellung und einer Ladestellung, sind die Kurvenscheiben beispielsweise als Exzenter ausgebildet. Sind die zumindest zwei Medienkammern parallel zueinander angeordnet, können diese Exzenter beispielsweise relativ zueinander verdreht auf der Rotationsachse angeordnet sein, um ein Abwechseln der Vorschubbewegung einer ersten Dosiernadel mit der Vorschubbewegung einer zweiten Dosiernadel zu ermöglichen. Der Versatz der Kurvenscheibe entlang der Rotationsachse ergibt sich aus dem baulichen Abstand der Dosiernadeln, bzw. den Medienkammern. Durch die Kopplung der Dosiernadel an eine Umfangskontur der Kurvenscheiben und die exzentrische Lagerung der Kurvenscheiben, wird die Rotationsbewegung der Kurvenscheiben in eine Linearbewegung der Dosiernadeln umgewandelt und die wenigstens zwei Dosiernadeln können in den Medienkammern aufeinander abgestimmt vor- und zurückbewegt werden. Durch die Koordination der Medienabgabe aus wenigstens zwei Medienkammern in den Medienausgang des Kammerdosierventils kann der Medienfluss gesteuert und kontinuierlich aufrechterhalten werden.
  • Das erfindungsgemäße Kammerdosierventil kann auch als Proportionaldosierventil bezeichnet werden, denn die Abgabe des Mediums, die Dosierung, erfolgt proportional zum Weg, den der Umfang der Kurvenscheibe, die die Dosiernadel in Vorschubstellung bewegt, zurücklegt. Die zurückgelegte Strecke auf dem Umfang der Kurvenscheibe beim Hinweg wird aufgrund einer bevorzugten Gestaltung der Umfangskontur als archimedische Spirale exakt in eine stetige lineare Bewegung der Dosiernadel umgesetzt; die zurückgelegte Weglänge auf der Kurvenscheibe wird direkt proportional in zurückgelegte Weglänge der Dosiernadel im Vorschub umgesetzt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Dosierventil und dem Verfahren kann ein viskoses Medium feindosiert abgegeben werden und die Mengenabgabe ist zuverlässig reproduzierbar. Durch asynchrone oszillierende Bewegung wenigstens zweier Dosiernadeln wird eine kontinuierliche und mengengenaue Verabreichung des Mediums möglich. Durch den Antrieb der Dosiernadeln über eine gemeinsame Rotationsachse und ein externes Medienreservoir kann das Kammerdosierventil eine kleine kompakte Bauweise mit wenigen Bauteilen aufweisen.
  • Es sei noch erwähnt, dass es in der Pumpen- und Fördertechnik ähnlich gebaute Zweikammersysteme gibt. In der Pumpen- und Fördertechnik werden Medien aus einem Vorratsbehälter gefördert und beispielsweise in ein Leitungssystem eingeschleust. Eine Dosierung ist mit derartigen Systemen nicht möglich. Es ist wichtig festzuhalten, dass in der Pumpen- und Fördertechnik, entsprechend der an sie herangetragenen Anforderungen, beim Zurückziehen des Kolbens ein Saugdruck aufgebaut wird. Durch diesen Saugdruck wird das Medium aus dem Behälter herausgeholt. Abgegeben wird das Medium dann beispielsweise in ein Leitungssystem. Anders bei der vorliegenden Erfindung. Vor dem erfindungsgemäßen Dosierventil muss mithilfe einer Pumpe oder ähnlichen Förderanlage das Medium aus dem Vorratsbehälter gefördert und mit Druck auf der Eingangsseite des Dosierventils bereitgestellt werden. Durch das Zurückbewegen des Kolbens wird aufgrund des eingangsseitig angelegten Drucks, das Medium in die Medienkammer hineingedrückt - nicht eingesaugt, wie bei Fördersystemen. Die Erfindung liegt darin, das bereits im System befindliche Medium wieder aus dem System auszubringen. Bei der Fördertechnik wird also Medium in das System eingebracht und bei der Dosiertechnik wird Medium wieder kontrolliert aus dem System ausgebracht. Bei einem Pumpen- und Fördersystem ist wichtig, dass das Medium in einem System, z. B. einem Leitungssystem, zuverlässig und mit gleichbleibendem Druck bereitgestellt wird. Bei einem Dosierventil steht die dosierte, lokal eingegrenzte bzw. punktgenaue Abgabe im Vordergrund, also das Abgeben einer definierten Menge. Mit Hilfe des vorliegenden Dosierventils können Befettmengen von 0,003 g exakt dosiert werden. Die Systeme sind deshalb, trotz z. T. vorliegender augenscheinlicher Ähnlichkeit der Systemaufbauten, nicht miteinander vergleichbar, u. a. wegen der Bauräume und Totvolumina, und schon gar nicht austauschbar. Beim Fördern und Pumpen steht eine Maximierung des Stoffflusses im Vordergrund, wohingegen bei der Dosierung auch kleinstmögliche Dosiermengeneinheiten noch genau abgegeben werden sollen. Folglich wird bei der Dosiertechnik nach kleinsten Bauräumen, geringsten Zuleitungslängen und minimalen Totraumvolumina gestrebt. Ein Fachmann der Dosiertechnik würde folglich keine Pump- und Fördersysteme konsultieren, um ein auftretendes Problem zu lösen.
  • Vorliegend wird eine empfindlich regulierbare Kleinmengendosierung auch von höher viskosen Schmierstoffen ermöglicht. Medien mit höherer Viskosität bringen diverse Probleme mit sich. Die Dosierung ist schwieriger, weil mit hohen Drücken von mind. 10 bar gearbeitet werden muss, es muss auch bei solchen Medien ein schnelles Stoppen und Starten der Medienabgabe erfolgen. Die Abdichtung gegen Materialaustritt ist besonders wichtig. Für eine ununterbrochene Dosierung muss der zähflüssige Schmierfettsstrom kontinuierlich am Laufen gehalten werden. Für eine kontrollierte, empfindlich einstellbare Fettdosierung sind kleine Baugrößen und kleine Toträume erforderlich sowie ein integriertes Dosierventil mit kleinsten Kammervolumina.
  • Die kontrollierte Kleinmengendosierung bedarf besonderer Vorkehrungen: Die Dosiermenge wird umso empfindlicher einstellbar, je kleiner die Bereitstellungsräume in den Kolben gewählt werden und diese möglichst direkt angesteuert werden. Um dann aber dennoch größere Mengen an Medien dosieren zu können, muss die Konstruktion der Antriebe so ausgelegt sein, dass hohe Rotationsdrehzahlen antriebsseitig genutzt werden und induzierte Schwingungen vermieden werden.
  • Je kleiner die Volumina der Bereitstellungskammern sind, desto geringer fallen die erforderlichen Längen der Hubbewegungen aus. Damit werden die Nockenwellen und die Kurvenscheiben mitsamt der resultierenden Unwuchten kleiner bzw. geringer. Es kann wesentlich dynamischer reagiert werden und es wird eine erheblich verbesserte Laufruhe erreicht.
  • Auf Grund der kleinen Baugröße können sich Störeffekte wie Druckschwankungen oder Lufteinschlüsse sowie andere Störeffekte stärker auswirken. Entsprechend wichtig ist, dass durch eine entsprechende Gestaltung der Kurvenscheibe die Vorschubgeschwindigkeiten der Bereitstellung konstant gehalten werden, beim Lastwechsel kurzzeitig eine gleichsinnige Kolbenbewegung stattfindet und fließende tangentiale Übergänge bei der Auslegung der Kurvenscheibe erfolgen, wie bei der besonders bevorzugten Ausführung vorgesehen.
  • Schwankungen von Druck und Medienabgabe werden dadurch vermieden, dass die Bewegungen der Kolben selbst bei hohen antriebsseitigen Rotationsgeschwindigkeiten ruckelfrei erfolgen, was durch eine momentenfreie Lagerung der Kolben erreicht wird. Gleichzeitig werden die Kolbenstößel mit konstanter Kraft über eine Rückstellfeder gegen die Nockenräder gedrückt. Ein hoher Grad der Synchronisierung beider Kolbenbewegungen wird durch eine möglichst direkt wirkende, verschleißarme Kopplung erzielt - momentenfreie Lagerung, direkter Rollenkontakt, keine Unwuchten in den Kurvenscheiben.
  • Bevorzugt wird die Nockenwelle direkt angesteuert mit kleinsten Achsen. Die direkte Anbindung an den Motor sorgt für kleinste Anstiegs- und Fallzeiten und erlaubt eine hochdynamische Regelung.
  • Bei kleinen Dosierkammern kann feinteiliger geregelt werden. Gleichzeitig muss mit höherer Drehzahl gearbeitet werden, um auch große Mengen und Dauerdosierung zu ermöglichen. Die Hubbewegungen sind bei kleinen Kammern / Bauräumen kürzer. Damit sind auch die Kurvenscheiben (Trägheit) und deren Exzentrizität (Unwucht) kleiner, was eine schwingungsarme Erregung der Kolben und eine hohe Umdrehungs-/ Hubzahl erst ermöglicht und die verschleißfreie Realisierung der Kolbenbewegung erfordert.
  • Die vorliegende Erfindung bringt zahlreiche Vorteile mit sich, wie z. T. schon vorstehend erläutert. Das Dosierventil ist wartungsarm und sehr kleinbauend. Eine Endlosdosierung ist möglich, da die eine Kammer befüllt wird und gleichzeitig aus der anderen Kammer ausgestoßen wird. Somit wird der Auftrag von Schmierfettraupen, also der prinzipiell endlose Auftrag von Schmierfett möglich. Genau so ist aber eine punktuelle Abgabe des Schmierstoffs möglich. Dies hängt ausschließlich vom Betrieb des Systems ab.
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines Kammerdosierventils und eines Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils nach der Erfindung sind die Dosiernadeln in Richtung der Kurvenscheiben mittels einer Feder vorgespannt. Somit werden die Nadeln jederzeit gegen eine Umfangskontur der Kurvenscheiben gedrückt und die Nadeln sind an die Kurvenscheibe gekoppelt. Hierfür kann beispielsweise eine Druckfeder verwendet werden, die sich einerseits an einem zur Kurvenscheibe hin gerichtetem Kopplungsende der Dosiernadel und andererseits an der Medienkammer oder einem Gehäuse des Kammerdosierventils abstützt. Die Feder stellt eine kontinuierliche Antriebsübertragung zwischen der Kurvenscheibe und der Dosiernadel sicher.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Dosiernadeln auch durch das Medium gegen die Kurvenscheibe gedrückt werden, das unter Druck in die Medienkammer einfließt, sobald eine Rückwärtsbewegung der Dosiernadel beginnt.
  • Weiter kann die Dosiernadel an ihrem Kopplungsende eine Rolle aufweisen, die an der Umfangskontur der Kurvenscheibe rollend anliegt. Während des Umlaufs der Kurvenscheibe rollt somit die Rolle reibungslos auf der Umfangskontur ab und überträgt die Antriebsbewegung der Kurvenscheibe auf die Dosiernadel zum Auspressen des Mediums aus der Medienkammer während der Dosierstellung oder zum Freigeben des Kammervolumens zum Befüllen der Medienkammer während der Ladestellung.
  • Ferner sind die Dosiernadeln vorzugsweise momentenfrei in den Medienkammern gelagert. Hierfür können zum Beispiel ein Dichtungspaket und/oder Lager vorgesehen sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils nach der Erfindung ist die Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet. Der Elektromotor kann mit seiner Abtriebswelle direkt oder indirekt, wie z. B. über einen Riemen, an die Rotationsachse gekoppelt sein. Elektromotoren weisen eine kleine Baugröße auf und können eine hohe Drehzahl erzeugen. Der Motor ist vorteilhaft als eine Moduleinheit ausgebildet und kann direkt an der Dosiereinheit angeordnet werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils nach der Erfindung kann am Medieneinlass zur Medienkammer ein Rückschlagventil vorgesehen sein, das einen Rückfluss aus der Medienkammer in das zuführende Fördersystem verhindert. Ein Medium, das in die Medienkammer gefüllt wurde, wird daher ausschließlich über den Medienauslass der Kammer abgegeben.
  • Weiter ist vorteilhaft in jedem Medienauslass jeder einzelnen Kammer ein Stellventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, vorgesehen, das bei einer Vorschubbewegung der Dosiernadel einer benachbarten Kammer oder bei einer Rückwärtsbewegung der Dosiernadel dieser Kammer einen Rückfluss in die jeweilige Medienkammer verhindert.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Medienvolumina aus allen Medienkammern in einen gemeinsamen Medienausgang eingespeist. Hierfür wird das Medium von jedem Kolben, auch Stößel genannt, vorliegend in der Regel als Dosiernadel bezeichnet, in einen gemeinsamen Kanal ausgestoßen. Das bedeutet, dass das im System befindliche Schmierfett oder andersartige Medium von dem einen Kolben in die Kolbenkammer, vorliegend in der Regel als Medienkammer bezeichnet, eingezogen wird, während sich der andere Kolben im Ausstoßmodus befindet und das Medium wieder ausstößt. Der Ausstoß durch beide Kolben erfolgt in ein und denselben Ausgangskanal und mündet in den gemeinsamen Medienausgang. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Kurvenscheibe so gestaltetet, dass eine Überlappung des Ausstoßintervalls beider Kolben erfolgt. Bei entsprechend exakter Auslegung der Kurvenscheiben, auch als Nocke bezeichnet, erfolgt der Gesamtausstoß komplett unterbrechungsfrei, also nicht nur pulsationsarm, sondern pulsationsfrei. Es zeigte sich nämlich, dass bei einem exakten Wechselbetrieb, d. h., wenn sich ein Kolben im Ladeintervall befindet, während der andere sich im Ausstoßintervall befindet, zwar eine pulsationsarme Dosierung möglich ist, dass aber eine exakt gleichmäßig dicke bzw. breite Schmierfettraupe nicht ausgestoßen werden kann. Stattdessen sind geringe Abweichungen in der Schmierfettmenge festgestellt worden, d. h. die Raupe wird etwas ungleichmäßig. Durch Schaffen eines Überlappungsintervalls ist dieses Problem beseitigt; kurz bevor der sich gerade im Ausstoßintervall befindende Kolben seine Ausstoßtätigkeit beendet, beginnt bereits der zweite Kolben mit seinem Ausstoßintervall.
  • Die vorstehend angesprochenen Rückschlagventile und Stellventile verhindern im Auslass eine Verschleppung oder ein Nachlaufen, was v. a. bei viskosen Medien, die mit hohen Arbeitsdrücken eingeleitet werden, ein Problem sein könnte. Wichtig ist vor allem das Schließventil am Medienausgang, das eine nachlauf- und tropffreie Mediendosierung begünstigt.
  • Nachfolgend seien einige bevorzugte Ausgestaltungen und Eigenschaften der Kurvenscheiben erläutert:
    1. 1. Der Hinweg, d. h. der Weg, auf welchem der Ausstoß, also die Vorwärtsbewegung der Dosiernadel stattfindet, ist länger als der Rückweg, also der Weg, auf welchem die Medienkammer geladen wird. Die unterschiedliche Weglänge wird durch unterschiedliche Radien erzielt. Auf dem Hinweg wird bevorzugt eine archimedische Spirale genutzt. Eine Spirale wird pro Grad in exakt denselben linearen Weg umgesetzt. Hierdurch bewegt sich folglich der Stößel immer um den gleichen Weg nach vorne. Auf diese Art und Weise wird ein gleichmäßiger Ausstoß überhaupt möglich.
    2. 2. Auf dem Rückweg hingegen ist die exakte Form unerheblich, denn über eine Feder erfolgt die Rückstellung des Kolbens und es ist lediglich wichtig, dass zum neuen Ausstoßzeitpunkt die Kammer vollständig gefüllt ist. Infolgedessen wird für den Rückweg bevorzugt ein einfacher Radius verwendet.
    3. 3. Der Überlappungsbereich, in dem beide Kolben dosieren, ist bevorzugt ein einfacher Radius. Die Spirale des Vorlaufs endet mit Beginn des Überlappungsbereichs. Ein Fachmann ist in der Lage, den Radius des Überlappungsbereichs experimentell zu ermitteln, z. B. indem so lange der Radius angepasst und geändert wird, bis die gewünschte unterbrechungsfreie Dosierung stattfindet.
    4. 4. Es wird in einem Abschnitt von mehr als 180 Grad des Kurvenscheibenumfangs dosiert, also ausgestoßen. Entsprechend ist der Rückweg kleiner als 180 Grad.
  • Das vorliegende Mehrkammerdosierventil hat diverse Vorteile, wie z. T. schon vorstehend angesprochen. Aufgrund der zuvor beschriebenen Kurvenscheibengestaltung ergeben sich noch weitere Vorteile, nämlich: Es ist keinerlei Referenzierung notwendig. Es ist völlig unerheblich, in welchem Zustand sich das System befindet, wenn es angehalten wird, es kann einfach weitermachen. Es spielt auch keine Rolle, ob in jedem Takt eine identische Schmierstoffmenge abzugeben ist oder ob beispielsweise ein Programm durchlaufen werden soll, in welchem beispielsweise abwechselnd zwei einzelne Tropfen abzugeben sind und dann eine kurze Strecke fortlaufend zu dosieren ist. Für das vorliegende System spielt dies alles keine Rolle, da es völlig referenzierungsfrei ist. Es handelt sich um ein Endlossystem. An jedem Punkt des Systems kann neu gestartet werden. Selbst bei einer Betätigung des Not-Aus kann die Anlage ganz einfach wieder weiterbetrieben werden.
  • Vorteilhaft kann der gemeinsame Medienausgang ein Rückschlagventil oder ein Stellventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, zur Regelung der Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil und insbesondere zur Verhinderung eines Rückflusses in zum gemeinsamen Medienausgang zuführenden Leitungen und Kanäle des Dosierventils aufweisen.
  • Die Rückschlagventile in den Medieneinlässen, die Stellventile, bzw. Rückschlagventile, in den Medienauslässen und im Medienausgang können gemeinsam ein Ventilsystem zur Regelung des kontinuierlichen Medienflusses und somit der applizierten Medienmenge bilden.
  • Das Kammerdosierventil nach der Erfindung ist, anders als beispielsweise der im Stand der Technik bekannte extruderartige Dispenser, besonders gut für salbenartige und zähfließende, sog. pastöse Medien, wie z. B. Schmiermittel, geeignet. Mit der vorliegenden Dosiervorrichtung können Schmierfette mit einer Konsistenz, die nach dem Klassifikationssystem der NLGI (National Lubrication Grease Institution) in die Klassen 000 bis 3 fallen, dosiert werden (siehe auch DIN 21 818). Getriebefette beispielsweise fallen in die NLGl-Konsistenz-Klasse 000, 00, 0 und 1, wohingegen Wälzlagerfette und Gleitlagerfette in die Klassen 2 und 3 (sowie 4) fallen.
  • Da bei modernen Maschinen- und Automations- und Prozesstechniken oftmals nur geringe und feindosierte Prozessmedien gefordert werden, weisen die Medienkammern vorteilhaft ein maximales Volumen von 5.000 mm3, insbesondere von 1.000 mm3, bevorzugt von 500 mm3, noch bevorzugter von 200 mm3 oder weniger auf.
  • Ferner sind die Medienkammern vorteilhaft als längliche Zylinder ausgebildet, um eine vorteilhafte Hublänge der Dosiernadeln erreichen zu können.
  • Um ein stetiges Austreten des Mediums aus den Medienkammern sicher zu stellen, ist das Stellventil, bzw. das Rückschlagventil, in den Medienauslässen derart ausgebildet ist, dass ein Mindestdruck in der Medienkammer von 30 bar, vorzugsweise 35 bar, besonders bevorzugt über 40 bar, zum Öffnen des Stellventils oder Rückschlagventils erforderlich ist. Bei diesen Drücken kann sichergestellt werden, dass ausreichend Schubkraft vorliegt, um Medium kontinuierlich in den Medienausgang zu pressen und eine definierte Menge des Mediums aus dem Kammerdosierventil abgeben zu können.
  • In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils nach der Erfindung weist die Dosiereinheit für jede Dosiernadel eine Führungshülse zur Führung der oszillierenden Bewegung der Dosiernadel auf. Vorteilhaft sind in der Führungshülse wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, unabhängige Dichtvorrichtungen zur Abdichtung zwischen der Medienkammer und der Dosiernadel vorgesehen. Die Dichtvorrichtungen können z. B. durch Dichtringe ausgebildet sein, die von der Führungshülse gehalten werden und eine Anlagefläche für die Dosiernadel bilden. Die wenigstens zwei Dichtvorrichtungen bilden ein Dichtungspaket, das zuverlässig ein unkontrolliertes Austreten von Medium aus der Medienkammer verhindert.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind in pro Medienkammer drei Dichtungen in Form von O-Ringen vorgesehen. Die Kombination derselben in Serie sorgt für die geforderte hohe Dichtigkeit des Systems bei den anspruchsvollen Prozessanforderungen, wie vorliegend geschildert, v. a. die hohen Arbeitsdrücke. Besonders bevorzugt ist das komplette Dichtungspaket in einer Hülse montiert und dient gleichzeitig der Führung der Dosiernadel.
  • In wieder einem weiteren Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils nach der Erfindung kann das Medium in den Medienkammern mittels einer Heiz- und/oder Kühlvorrichtung temperiert werden. Die Temperatur des Mediums in den Kammern kann somit auf die Anforderungen für eine definierte und reproduzierbare Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil abgestimmt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Dosiersystem vorgesehen, das ein Kammerdosierventil, wie oben beschrieben, und eine Steuerungseinheit für das Kammerdosierventil umfasst. Mittels der Steuerungseinheit kann beispielsweise eine Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsachse eingestellt, es können die Rückschlagventile, Dosierventile und/oder Stellventile z. B. in Abhängigkeit eines anliegenden Drucks gesteuert, es kann eine Temperatur für die Medienkammern bestimmt und/ oder der Mediumsdruck am Medieneinlass eingestellt werden. Insbesondere kann das Kammerdosierventil in Abhängigkeit der Viskosität eines Medium gesteuert werden, so dass eine reproduzierbare Abgabe einer voreingestellten Medienmenge in einem definierten Zeitfenster variabel bestimmt werden kann.
    • Figurenkurzbeschreibung
  • Die vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf die beiliegenden Figuren leichter verständlich, die beispielhaft eine vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit des Kammerdosierventils darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken. Die Figuren zeigen:
    • Figur 1:
    eine perspektivische Darstellung eines Kammerdosierventils der vorliegenden Erfindung;
    Figur 2:
    das Kammerdosierventil aus Figur 1 in einer ersten Seitenansicht;
    Figur 3:
    eine weitere Seitenansicht des Kammerdosierventils der Figur 1;
    Figur 4:
    eine Vorderansicht des Kammerdosierventils der Figur 1;
    Figur 5:
    eine erste Schnittdarstellung des Kammerdosierventils der Figur 1 in Längsrichtung einer Rotationsachse des Kammerdosierventils (Schnitt A - A in Figur 3);
    Figur 6:
    eine zweite Schnittdarstellung des Kammerdosierventils der Figur 1 in Querrichtung der Rotationsachse des Kammerdosierventils (Schnitt B - B in Figur 4);
    Figur 7:
    eine dritte Schnittdarstellung durch die Antriebseinheit des Kammerdosierventils der Figur 1 (Schnitt C - C in Figur 3);
    Figur 8:
    eine drei-dimensionale Detailansicht einer Dosiereinheit und einer Antriebseinheit des Kammerdosierventils aus Figur 1;
    Figur 9:
    eine Explosionsdarstellung diverser Bauteile des Kammerdosierventils aus Figur 1; und
    Figur 10:
    eine Detaildarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Kurvenscheibe zum Einsatz in einem Kammerdosierventil der Figur 1, gleichzeitig eine schematische Darstellung eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung anhand von Rotationsphasen der Kurvenscheibe auf der Rotationsachse des Kammerdosierventils aus Figur 1
    Figurenbeschreibung
  • Bestimmte Ausdrücke werden in der folgenden Beschreibung aus praktischen Gründen verwendet und sind nicht einschränkend zu verstehen. Zum Beispiel bezeichnen die Wörter "rechts", "links", "unten" und "oben" Richtungen in der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. Die Ausdrücke "innen", "außen" "unterhalb", "oberhalb", "links", "rechts" oder ähnliche werden zur Beschreibung der Anordnung bezeichneter Teile zueinander, der Bewegung bezeichneter Teile zueinander und der Richtungen hin zum oder weg vom geometrischen Mittelpunkt der Erfindung sowie benannter Teile derselben wie in den Figuren dargestellt verwendet. Diese räumlichen Relativangaben umfassen auch andere Positionen und Ausrichtungen, als die in den Figuren dargestellten. Wird zum Beispiel ein in den Figuren dargestelltes Teil umgedreht, sind Elemente oder Merkmale, die als "unterhalb" beschrieben sind, dann "oberhalb". Die Terminologie umfasst die oben ausdrücklich erwähnten Wörter, Ableitungen von denselben und Wörter ähnlicher Bedeutung.
  • Um Wiederholungen in den Figuren und der zugehörigen Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung zu vermeiden, sollen bestimmte Merkmale als gemeinsam für verschiedene Aspekte und Ausführungsbeispiele verstanden werden. Das Weglassen eines Aspekts in der Beschreibung oder einer Figur lässt nicht darauf schließen, dass dieser Aspekt in dem zugehörigen Ausführungsbeispiel fehlt. Vielmehr kann ein solches Weglassen der Klarheit und dem Verhindern von Wiederholungen dienen. In diesem Zusammenhang gilt für die gesamte weitere Beschreibung folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen. Sind außerdem im unmittelbar zu einer Figur gehörigen Beschreibungstext Bezugszeichen erwähnt, die in der zugehörigen Figur nicht enthalten sind, so wird auf die vorangehenden und nachstehenden Figuren verwiesen. Ähnliche Bezugszeichen in zwei oder mehreren Figuren stehen für ähnliche oder gleiche Elemente.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand des einzigen Ausführungsbeispiels figurenübergreifend beschrieben.
  • In den Figuren 1 bis 9 wird ein Ausführungsbeispiel eines Kammerdosierventils und ein Verfahren zum kontinuierlichen und pulsationsarmen Dosieren eines viskosen Mediums mit Hilfe eines solchen Kammerdosierventils nach der Erfindung dargestellt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich besonders gut für die Dosierung und Applikation von Schmiermitteln, wie z. B. Fetten, wie sie in der Maschinen-, Automations- und Prozesstechnik zum Einsatz kommen. Grundsätzlich kann ein Kammerdosierventil nach der Erfindung auch zur Dosierung von Ölen herangezogen werden, ebenso für nahezu feste, hochviskose und klebrige Medien. In Figur 10 ist eine besonders bevorzugte Gestaltung einer Kurvenscheibe gezeigt, wie sie bevorzugt in einem Kammerdosierventil 100 eingesetzt werden kann.
  • Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Kammerdosierventil 100 mit zwei Medienkammern 5, 6 nach der vorliegenden Erfindung. Das Kammerdosierventil umfasst eine Antriebseinheit 1 und eine Dosiereinheit 2. Einzelheiten des Kammerdosierventils 100 werden anhand von Figur 9 beschrieben.
  • Die Dosiereinheit 2 weist einen Medieneingang 3 zur Versorgung des Kammerdosierventils 100 mit einem zu applizierendem Medium aus einem Reservoir (nicht gezeigt) und einen Medienausgang 4 zur kontinuierlichen Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil 100 auf. Es sind Anschlüsse für einen alternativen Medieneingang 3' und einen alternativen Medienausgang 4' vorgesehen, um den baulichen Begebenheiten am Ort der Nutzung im Bedarfsfall gerecht werden zu können. Die Dosiereinheit 2 weist eine erste Medienkammer 5 und eine zweite Medienkammer 6 auf, die einem Gehäuse der Dosiereinheit 2 parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Medienkammern 5 und 6 weisen jeweils einen Medieneinlass 7 bzw. 7', und einen Medienauslass 8 bzw. 8', auf. Die Medienauslässe 8 bzw. 8', der zumindest zwei Medienkammern 5 und 6 münden jeweils in den Medienausgang 5 der Dosiereinheit 2. Weiter weist jede Medienkammer eine in der Kammer verschieblich gelagerte Dosiernadel auf, d. h. eine erste Dosiernadel 9 in der ersten Medienkammer 5 und eine zweite Dosiernadel 10 in der zweiten Medienkammer 6. Die Dosiernadeln 9 und 10 weisen jeweils ein Vorschubende 11, 11' und ein Kupplungsende 12, 12' auf. Am Kupplungsende 12, 12' sind an den Dosiernadeln 9 und 10 Kupplungshülsen 13, 13' fest angebracht, die als Lager für Rollen 14, 14' am Ende der Dosiernadeln 9 und 10 dienen. Ferner ist für jede Dosiernadel 9 und 10 eine Spiralfeder 15, 15' vorgesehen, die zwischen dem Kupplungsende 12, 12' der Dosiernadeln und einem gehäusefesten Anschlag 16, 16' eingespannt sind. Die Spiralfedern 15, 15' spannen die Dosiernadeln 9 und 10 in Ladestellung, d. h. in Figur 1 nach links, vor.
  • In den Medieneinlässen 7 und 7' zu den Medienkammern 5 bzw. 6 hin ist jeweils ein Rückschlagventil vorgesehen. In dem Schnitt der Figur 2 ist das Rückschlagventil 17 im Medieneinlass 7' eingetragen, das einen Rückfluss des Mediums aus der Medienkammer in Richtung Vorlagegefäß verhindert. Auch in dem Medieneinlass 7 ist ein solches Rückschlagventil vorgesehen.
  • Weiter ist in jedem Medienauslass 8 bzw. 8' ein Stellventil oder Rückschlagventil 18 vorgesehen, das einen Rückfluss in die jeweilige Medienkammer verhindert und den Austritt des Mediums aus der jeweiligen Medienkammer reguliert.
  • Zusätzlich ist in dem gemeinsamen Medienausgang 4, in den die Medienauslässe 8 und 8' münden, ein Stell- oder Rückschlagventil 19 vorgesehen (siehe Figur 5), das die Feindosierung der Medienapplikation unterstützt.
  • Die Rückschlagventile und Stellventile verhindern im Medienausgang und in den Medienauslässen eine Verschleppung oder ein Nachlaufen, was vor allem bei viskosen Medien, die mit hohen Arbeitsdrücken angeleitet werden, ein Problem sein kann. Vor allem das Ventil am Medienausgang verhindert eine nachlauf- und tropffreie Mediendosierung.
  • Die Kupplungsenden 12 der Dosiernadeln 9 und 10 sind in Richtung einer Rotationsachse 20 und senkrecht zu dieser ausgerichtet. Die Rotationsachse 20 ist in Lagern 21 und 21' drehbar in dem Gehäuse der Dosiereinheit 2 gelagert. Auf der Rotationsachse 20 sind eine erste Kurvenscheibe 22, die mit der ersten Dosiernadel 9 zusammenwirkt, und eine zweite Kurvenscheibe 23, die mit der zweiten Dosiernadel 10 zusammenwirkt, angeordnet, die gemeinsam mit der Rotationsachse 20 rotieren. Die Kurvenscheiben 22 und 23 sind exzentrisch, um 180° zueinander verdreht und in Längsrichtung versetzt auf der Rotationsachse 20 angebracht. Die Rotationsachse 20 und die Kurvenscheiben 22 und 23 bilden gemeinsam eine Art Nockenwelle, die auf die Dosiernadeln 9 und 10 der Medienkammern 5 und 6 einwirkt. Hierfür liegen die Dosiernadeln 9 und 10 mit ihren jeweiligen Rollen 14 an einer Umfangskontur 24 bzw. 24' der Kurvenscheibe 22 und 23 an, wobei die Rollen 14 durch die Druckfedern 15 gegen die Umfangskonturen 24 bzw. 24' gepresst werden. Die Dosiernadeln 9 und 10 sind somit über die Rollen 14 an die Kurvenscheiben 22 und 23 gekoppelt. Die Rotationsachse 20 ist wiederum an die Antriebseinheit 1 gekoppelt, um von dieser rotierend angetrieben werden zu können.
  • Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich, weist die Dosiereinheit 2 für jede der Dosiernadeln 9 und 10 eine Führungshülse 30, 30' zur Führung einer Bewegung der Dosiernadeln 9 und 10 auf, die sich jeweils an die Medienkammern 5 und 6 anschließen. Die Führungshülsen 30, 30' dienen der momentenfreien Lagerung der Dosiernadeln.
  • Gleichzeitig haben die Führungshülsen 30, 30' die Funktion eines Dichtpaketes. Es sind in der dargestellten bevorzugten Ausführung in jeder Führungshülse 30, 30' drei Dichtungen 31, 33, 34 bzw. 31, 33' und 35' vorhanden, welche einen Zwischenraum zwischen der Dosiernadel und der Medienkammer abdichten. Die Dichtungen, 31, 31', 33, 33', 35, 35', beispielsweise Dichtringe wie O-Ringe, sind getrennt voneinander in der Führungshülse 30 bzw. 30' angeordnet und bilden somit jeweils eine unabhängige Abdichtung. Die genannten Dichtungen bilden gemeinsam ein Dichtungspaket zur Abdichtung zwischen der Medienkammer und der Dosiernadel. Die Kombination der in Serie angeordneten Dichtungen 31, 33, 35 bzw. 31', 33', 35' sorgt für die erforderliche hohe Dichtigkeit bei anspruchsvollen Prozessanforderungen.
  • Zur Entlüftung jeder Medienkammer 5 und 6 ist jeweils eine Entlüftung 32, 32', z. B. ein Entlüftungsventil, vorgesehen.
  • Zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums werden die Dosiernadeln 9 und 10 der Dosiereinheit 2 durch eine Rotation der Rotationsachse 20 oszillierend zwischen einer Vorschubbewegung als einer Dosierstellung und einer Rückwärtsbewegung als einer Ladestellung beweglich mittels der Antriebseinheit 1 angetrieben. Die Rotationsachse 20 wird ihrerseits durch die Antriebseinheit 1 angetrieben. Die beiden Kurvenscheiben 22 und 23 sind hierfür derart geformt und zueinander versetzt auf der Rotationsachse 20 angeordnet, dass im Wesentlichen eine Vorschubbewegung der ersten Dosiernadel 9 während einer Rückwärtsbewegung einer zweiten Dosiernadel 10 erfolgt, so dass eine kontinuierliche Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil erfolgt. In der Ladestellung, d. h. bei einer Rückwärtsbewegung der Dosiernadeln 9 und 10 wird Medium aus einem Reservoir mit Druck beaufschlagt den Medienkammern 5 und 6 zugeführt. In der Dosierstellung, d. h. bei einer Vorschubbewegung der Dosiernadeln 9 und 10 wird Medium aus der jeweiligen Medienkammer ausgepresst. Aufgrund der Gegenläufigkeit der Dosiernadeln 9 und 10 erfolgt abwechselnd ein Mediumsaustrag entweder aus der ersten Medienkammer 5 oder der zweiten Medienkammer 6. Die Synchronisation der zyklischen und asynchronen Vorschubbewegung für den Austrag von Medium aus den Kammern kann über die Formgebung und Dimensionierung der Kurvenscheiben 22 und 23 und über die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsachse 20 erfolgen.
  • Figur 8 zeigt einen dreidimensionalen Teilausschnitt des Kammerdosierventils mit der Rotationsachse 20, welche die erste Kurvenscheibe 22 und die zweite Kurvenscheibe 23 trägt, und den Dosiernadeln 9 und 10 sowie deren Kupplung mittels der Rollen 14 an die Kurvenscheiben 22 und 23.
  • In Figur 9 sind unter anderem die Bauteile der Antriebseinheit 1 dargestellt (siehe auch Figur 7). In dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Kammerdosierventils 100 ist die Antriebseinheit als Elektromotor 50 ausgebildet. Der Elektromotor 50 umfasst eine Abtriebswelle 51, die nach außen aus einem Gehäuse des Elektromotors 50 herausragt. An dem Gehäuse ist eine Trägerplatte 54 angebracht, an der eine erste Trommel 52 und eine zweite Trommel 53 versetzt zur ersten Trommel 52 drehbar gelagert sind. Die erste Trommel 52 kann an die Abtriebswelle 51 und die zweite Trommel 53 kann an die Rotationsachse 20 der Dosiereinheit 2 gekoppelt werden. Ein Übertragungsriemen 55 wird um die erste Trommel 52 und die zweite Trommel 53 gelegt, so dass eine Rotation der Abtriebswelle 51 über die erste Trommel 52 und den Riemen 55 auf die zweite Trommel 53 und somit auf die Rotationsachse 20 übertragen werden kann. Eine Abdeckung 56 kann über den Trommeln 52 und 53 sowie dem Riemen 55 angebracht werden. Mit dem Elektromotor 50 werden an der Rotationsachse 20 Drehzahlen bis zu 1.200 min-1 erreicht. Für eine kontinuierliche Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil werden in der Regel Drehzahlen von 50 bis 100 min-1 verwendet.
  • Um die Dosierung und Applikation des Mediums aus dem Kammerdosierventil zu steuern, kann an dem Kammerdosierventil oder entfernt davon eine Steuerungseinheit vorgesehen sein, welche beispielsweise die Antriebseinheit und die Ventile des Kammerdosierventils regelt. Ferner kann eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des Mediums in den Medienkammern vorgesehen sein, die ebenfalls über die Steuerungseinheit geregelt werden kann. Bevorzugt sind die Medienkammern aus einem Aluminiumblock herausgearbeitet. Eine begleitende Heizung oder Kühlung wird durch das Aluminium rasch auf das Medium übertragen.
  • In Figur 10 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kurvenscheibe 22 beschrieben. Die Kurvenscheiben 22, 23 sind identisch ausgebildet. Sie werden jedoch entlang der Längsachse der Rotationsachse 20 entsprechend eines Abstands der Medienkammern 5 und 6 versetzt angeordnet. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel eines Kammerdosierventils mit zwei Medienkammern sind die Kurvenscheiben 22 und 23 zudem um 180° verdreht auf der Rotationsachse 20 vorgesehen.
  • In Figur 10 ist nur eine Kurvenscheibe 22 dargestellt. Sie ist exzentrisch gestaltet, wie gut zu erkennen ist. Die Umfangskontur 24 weist verschiedene Abschnitte auf, welche die Rotation der Kurvenscheibe um die Rotationsachse 20 in verschiedene Rotationsphasen gliedert. Die einzelnen Rotationsphasen sind anhand ihrer geometrischen Gestaltung voneinander zu unterscheiden. Als Hauptabschnitte können ein Vorlaufsektor 40 für die Vorschubbewegung und ein Rücklaufsektor 41 für die Rückwärtsbewegung der Dosiernadel unterschieden werden. Der Vorlaufsektor 40 erstreckt sich vom Tiefpunkt 45, der zugleich als Startpunkt eines Bewegungszyklusses einer Dosiernadel angesehen werden kann, bis zum Hochpunkt 44. Der Rücklaufsektor 41 erstreckt sich vom Hochpunkt 44 zum Tiefpunkt 45.
  • Wie in der dargestellten bevorzugten Ausführung ersichtlich, unterscheidet sich ein Umfangskonturabschnitt des Vorlaufsektors 40 derart von einem Umfangskonturabschnitt des Rücklaufsektors 41, dass die Vorschubbewegung länger andauert als die Rückwärtsbewegung - der Weg des Vorlaufsektors 40 ist länger als der Weg des Rücklaufsektors 41.
  • Aufgrund der vorstehenden Wegdifferenz ergibt sich ein Überlappungssektor 42, in welchem beide Dosiernadeln 9 und 10 für einen kurzen Zeitraum gleichzeitig eine Vorschubbewegung ausführen. Die beiden Dosiernadeln 9 und 10 bewegen sich kurzzeitig gleichsinnig. Während dieses Zeitraums hat die eine Kurvenscheibe durch Überqueren des Tiefpunktes 45 bereits mit der Vorschubbewegung begonnen, während die andere Kurvenscheibe sich am Ende der Vorschubbewegung befindet, im Überlappungssektor 42. Dadurch kann ein Totpunkt bei der Medienausgabe während der Bewegungsumkehr vermieden werden.
  • Die Umfangskontur 24 lässt sich in verschiedene Abschnitte gliedern, die anhand ihrer geometrischen Eigenschaften unterschieden werden können.
  • Wie bereits vorstehend erwähnt, erstreckt sich der Vorlaufsektor 40 vom Tiefpunkt 45 zum Hochpunkt 44. Im ersten Abschnitt dieser Wegstrecke ist die Umfangskontur 24 eine Gerade - Bezugszeichen 43. Daran schließt sich ein großer Abschnitt an, der die Form einer archimedischen Spirale hat - Bezugszeichen 46. In diesem Abschnitt wird die Weglänge der Kurvenscheibe direkt proportional in Weg der Dosiernadel umgesetzt. Zum Hochpunkt 44 hin schließt sich ein Übergangsradius vom Vorlauf 40 zum Rücklauf 41 an - der Überlappungssektor 42.
  • Der Rücklaufsektor 41 erstreckt sich vom Hochpunkt 44 zum Tiefpunkt 45. Es handelt sich hierbei zum allergrößten Teil um einen einfachen Radius. Unmittelbar vor dem Tiefpunkt 45 ist ein anderer Radius vorgesehen - der Übergangsradius vom Rücklauf zum Vorlauf 47.
  • Wie bereits erwähnt, ist für eine stetige Vorschubbewegung der Dosiernadel die Umfangskontur im Hauptteil des Vorlaufsektors 40 vorteilhaft spiralförmig ausgebildet (Abschnitt 46). Das heißt der Radius wird vom Beginn der Vorlaufphase bis zum Ende der Vorlaufphase kontinuierlich größer. Gleichzeitig kann ein Radius der Umfangskontur im Rücklaufsektor 41 ovalartig ausgebildet sein. Das heißt der Radius wird vom Beginn der Rücklaufphase bis zur Mitte dieser Phase größer und dann wieder kleiner bis zum Ende der Rücklaufphase. Es liegt somit eine symmetrische Änderung des Radius um die Mitte der Rücklaufphase vor.
  • Figur 10 verdeutlicht die besondere Formgebung der auf der Rotationsachse 20 angebrachten Kurvenscheiben 22 und 23 bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kammerdosierventils 100. Im Vorlaufsektor 40 ist die Umfangskontur 24, 24' der Kurvenscheiben größtenteils spiralförmig ausgeprägt und im Rücklaufsektor 41 ist ein stetig zunehmender Radius vorgesehen derart, dass die Umfangskontur 24, 24' eine Art Halboval bildet. Die Formgebung führt zu einer größtenteils gegenläufigen Bewegung der der Dosiernadeln 9 und 10, wodurch die Entleerung sowie die Wiederbefüllung jeder Medienkammer 5 und 6 abwechselnd in einem einzigen Umlauf der Rotationsachse 20 erfolgt. Zusätzlich ist die Umfangskontur 24, 24' in dem Übergangssektoren 42 und 47 derart geformt, dass sich ein Überlappungsbereich der Bewegung beider Dosiernadeln ergibt, in welchem es zu einer gezielten kurzzeitigen gleichsinnigen Vorschubbewegung der Dosiernadeln in den Medienkammern kommt. Zu Beginn eines Zyklus am Startpunkt 43 startet die Vorlaufphase über den Vorlaufsektor 40, die zur Vorwärtsbewegung der Dosiernadel in der Medienkammer und somit zu deren Entleerung führt. Ihr schließt sich am Ende des Vorlaufsektors 40 der bereits erwähnte Überlappungssektor 42 an. Im Anschluss startet mit Erreichen eines Hochpunkts 44 eine Rücklaufphase über den Rücklaufsektor 41 bei der eine Rückwärtsbewegung der Dosiernadel in der Medienkammer erfolgt und diese wieder mit Medium aus dem Reservoir befüllt wird. Der Zyklus endet mit dem Erreichen des Tiefpunkts 45. Der tangential ausgeführte Übergangsbereich 47 führt über den Tiefpunkt 45 als Startpunkt der Bewegung zur Geraden 43 als Anfangsweg des Zyklusses zurück.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinheit
    2
    Dosiereinheit
    3, 3'
    Medieneingang
    4, 4'
    Medienausgang
    5
    erste Medienkammer
    6
    zweite Medienkammer
    7, 7'
    Medieneinlass
    8, 8'
    Medienauslass
    9
    erste Dosiernadel
    10
    zweite Dosiernadel
    11, 11'
    Vorschubende
    12, 12'
    Kupplungsende
    13, 13'
    Kupplungshülse
    14, 14'
    Rolle
    15, 15'
    Spiralfeder
    16, 16'
    Anschlag
    17
    Rückschlagventil
    18
    Stellventil
    19
    Stellventil
    20
    Rotationsachse
    21, 21'
    Lager
    22
    erste Kurvenscheibe
    23
    zweite Kurvenscheibe
    24, 24'
    Umfangskontur
    30, 30'
    Führungshülse
    31, 31'
    Dichtung
    32, 32'
    Entlüftung
    33, 33'
    Dichtung
    34, 34'
    Dichtung
    40
    Vorlaufsektor
    41
    Rücklaufsektor
    42
    Überlappungssektor
    43
    Gerade
    44
    Hochpunkt
    45
    Tiefpunkt
    46
    Spirale
    47
    Übergangsradius vom Rücklauf zum Vorlauf
    50
    Elektromotor
    51
    Abtriebswelle
    52
    erste Trommel
    53
    zweite Trommel
    54
    Trägerplatte
    55
    Übertragungsriemen
    56
    Abdeckung
    57
    Elektroanschluss
    100
    Kammerdosierventil

Claims (15)

  1. Kammerdosierventil (100) zur dosierten Abgabe eines viskosen Mediums mit einer Dosiereinheit (2) und einer Antriebseinheit (1), die miteinander verbunden sind,
    wobei die Dosiereinheit (2) zumindest einen Medieneingang (3), an welchem das Medium mit Druck beaufschlagt der Dosiereinheit zugeführt wird, und einen Medienausgang (4) umfasst, über welchen das Medium aus dem Kammerdosierventil abgegeben wird,
    wobei die Dosiereinheit eine Medienkammer (5) mit einem Medieneinlass (7) und einem Medienauslass (8) umfasst,
    wobei die Medienkammer (5) eine Dosiernadel (9) umfasst, die oszillierend zwischen einer Vorschubbewegung als einer Dosierstellung und einer Rückwärtsbewegung als einer Ladestellung beweglich ist,
    wobei bei der Rückwärtsbewegung der Dosiernadel (9) das Medium aufgrund des angelegten Drucks an dem Medieneingang (3) in die Medienkammer (5) gedrückt wird, wobei die Dosiereinheit zumindest zwei Medienkammern (5, 6) mit einem Medieneinlass (7, 7') und einem Medienauslass (8, 8') umfasst,
    wobei die Medienauslässe (8, 8') der zumindest zwei Medienkammern (5, 6) in den Medienausgang (4) der Dosiereinheit münden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede Medienkammer (5, 6) eine Dosiernadel (9, 10) umfasst, die jeweils an eine Kurvenscheibe (22, 23) gekoppelt ist, und die Kurvenscheiben (22, 23) auf einer gemeinsamen Rotationsachse (20) angeordnet sind, welche an die Antriebseinheit (1) gekoppelt ist, so dass bei Rotation der Rotationsachse (20) die Dosiernadeln (9, 10) jeweils oszillierend zwischen der Vorschubbewegung als der Dosierstellung und der Rückwärtsbewegung als der Ladestellung beweglich sind,
    wobei die zumindest zwei Kurvenscheiben (22, 23) derart geformt und zueinander versetzt auf der Rotationsachse (20) angeordnet sind, dass im Wesentlichen eine Vorschubbewegung einer ersten Dosiernadel (9) während einer Rückwärtsbewegung einer zweiten Dosiernadel (10) erfolgt, so dass eine kontinuierliche Abgabe des Mediums aus dem Kammerdosierventil erfolgt.
  2. Kammerdosierventil (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dosiernadeln (9, 10) in Richtung der Kurvenscheiben (22, 23) mittels einer Feder (15) vorgespannt sind.
  3. Kammerdosierventil (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dosiernadeln (9, 10) an einem Kopplungsende (12) eine Rolle (14) aufweisen, die an einer Umfangskontur (24, 24') einer Kurvenscheibe (22, 23) rollend anliegen.
  4. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet ist, der direkt oder indirekt die Rotationsachse antreibt.
  5. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am Medieneinlass (7, 7') zur Medienkammer (5, 6) ein Rückschlagventil (17) vorgesehen ist, das einen Rückfluss aus der Medienkammer (5, 6) verhindert.
  6. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Medienauslässe (8, 8') aus den Medienkammern (5, 6) in einen gemeinsamen Medienausgang (4) aus der Dosiereinheit (2) münden und in jedem Medienauslass (8, 8') ein Stellventil oder ein Rückschlagventil (18) vorgesehen ist, das einen Rückfluss in die jeweilige Medienkammer (5, 6) verhindert.
  7. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Bereich des gemeinsamen Medienausgangs (4) ein Rückschlagventil (19) oder ein Stellventil angeordnet ist.
  8. Kammerdosierventil (100) nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Stellventil oder Rückschlagventil (18) derart ausgebildet ist, dass ein Mindestdruck in der Medienkammer von 30 bar, vorzugsweise 35 bar, besonders bevorzugt 40 bar, zum Öffnen des Stellventils oder Rückschlagventils (18) erforderlich ist.
  9. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dosiereinheit (2) für jede Dosiernadel (9, 10) eine Führungshülse (30) zur Führung der oszillierenden Bewegung der Dosiernadel (9, 10) aufweist, in welcher jeweils wenigstens zwei voneinander unabhängige Dichtvorrichtungen zur Abdichtung zwischen der Medienkammer (5, 6) und der Dosiernadel (9, 10) vorgesehen sind.
  10. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede Medienkammer (5, 6) ein maximales Volumen von 5.000 mm3, insbesondere von 1.000 mm3, bevorzugt von 500 mm3, noch bevorzugter von 200 mm3 oder weniger aufweist.
  11. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Medium in den Medienkammern (5, 6) mittels eines Heiz- oder Kühlelements temperierbar ist.
  12. Kammerdosierventil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Umfangskontur (24, 24') der Kurvenscheiben (22, 23) einen Vorlaufsektor für die Vorschubbewegung und einen Rücklaufsektor für die Rückwärtsbewegung des Schubkolbens aufweist, wobei sich ein Konturabschnitt des Vorlaufsektors derart von einem ein Konturabschnitt des Rücklaufsektors unterscheidet, dass die Vorschubbewegung länger andauert als die Rückwärtsbewegung.
  13. Dosiersystem, umfassend ein Kammerdosierventil (100) nach Patentanspruch 1 und eine Steuerungseinheit für das Kammerdosierventil.
  14. Dosiersystem nach dem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuerungseinheit eine Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsachse (20) und/oder Rückschlagventile (17), Dosierventile (19) und/oder Stellventile (18) in Abhängigkeit eines anliegenden Drucks, insbesondere in Abhängigkeit der Viskosität eines Mediums, steuert.
  15. Verfahren zum kontinuierlichen und pulsationsarmen Dosieren eines viskosen Mediums mit Hilfe eines Kammerdosierventils (100),
    wobei das Medium über eine Fördereinheit dem Kammerdosierventil unter Druck zugeführt wird,
    wobei eine Medienkammer (5) in dem Kammerdosierventil eine Dosiernadel (9) aufweist, welche zwischen einer Vorschubbewegung als Dosierstellung und einer Rückwärtsbewegung als Ladestellung bewegt wird,
    wobei während der Rückwärtsbewegung der Dosiernadel (9) die Fördereinheit das Medium in die Medienkammer (5) drückt und während der Vorschubbewegung die Dosiernadel (9) das Medium aus der Medienkammer (5) in einen Medienausgang (4) drückt, über welchen das Medium das Kammerdosierventil verlässt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei Medienkammern (5, 6) vorgesehen sind, deren Dosiernadeln (9, 10) jeweils über eine auf einer gemeinsamen Rotationsachse (20) angeordneten Kurvenscheibe (22, 23) zwischen der Dosierstellung und der Ladestellung bewegt werden,
    wobei die Kurvenscheiben (22, 23) derart geformt und zueinander versetzt auf der Rotationsachse (20) angeordnet sind, dass sich die Dosierstellung einer ersten Dosiernadel (9) mit der Ladestellung einer zweiten Dosiernadel (10) im Wesentlichen abwechselt,
    so dass in jedem Zeitpunkt des Dosierverfahrens Medium aus einer der Medienkammern (5, 6) in den Medienausgang (4) gedrückt wird,
    wodurch das Medium kontinuierlich und pulsationsarm aus dem Kammerdosierventil dosiert wird.
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