WO2010052127A2 - Giessmaschinen-ventil, dosierkammer und giessmaschine - Google Patents

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WO2010052127A2
WO2010052127A2 PCT/EP2009/063800 EP2009063800W WO2010052127A2 WO 2010052127 A2 WO2010052127 A2 WO 2010052127A2 EP 2009063800 W EP2009063800 W EP 2009063800W WO 2010052127 A2 WO2010052127 A2 WO 2010052127A2
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valve
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flap
metering chamber
generating means
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Boris Ouriev
Hannjo Boden
Bernhard Bauer
Leo Bühler
Andreas Diener
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Bühler AG
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    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]

Definitions

  • the invention relates to a casting machine valve, to a pressure generating means for installation in a casting machine and to a casting machine for casting a flowable mass, in particular a liquid mass with suspended solid particles, such as e.g. Chocolate, in which typically cocoa particles and sugar particles are suspended in a cocoa butter and more or less milk fat, molten fat mass.
  • a flowable mass in particular a liquid mass with suspended solid particles, such as e.g. Chocolate, in which typically cocoa particles and sugar particles are suspended in a cocoa butter and more or less milk fat, molten fat mass.
  • Known casting machines for casting chocolate contain e.g. a mass container for receiving the flowable mass; at least one valve in fluid communication with the mass container interior, the valve being in an open state along its valve passage direction in the presence of a pressure gradient and in a closed state along its valve passage direction in the absence of this pressure gradient; and pressure generating means for generating a pressure gradient along the valve passing direction of the valve.
  • the components of such casting machines consist of rigid metal parts.
  • the mass container is used to hold the pourable mass. From its bottom leads away, each leading into one of a plurality of chambers, in each of which a piston is movable.
  • Each of the chambers is on the other hand connected to a respective nozzle.
  • a valve function is provided for each chamber / piston / nozzle unit.
  • the respective valve opens the respective connecting line between the mass container and the respective chamber, while the respective connecting line between the respective chamber and the respective nozzle is blocked.
  • the respective piston then moves in the chamber in such a way that the free chamber volume is increased and mass is sucked into the respective chamber.
  • the respective valve closes the respective connecting line between the mass container and the respective chamber, while the respective valve connecting line between the respective chamber and the respective nozzle is opened.
  • the respective piston then moves in the chamber such that the free chamber volume is reduced and mass is pumped out of the respective chamber and to the respective nozzle.
  • the mass issuing from the nozzle is then pressed or poured onto a base or into a hollow mold.
  • the valve function is coupled to the piston function.
  • the piston is e.g. formed as a substantially cylindrical stroke / rotary piston, which can perform in a cylinder chamber on the one hand a lifting movement along the axis of the chamber or of the piston and on the other hand, a rotational movement about the axis of the chamber or the piston.
  • the pressure difference applied to the nozzle must be sufficiently large to overcome the flow limit of the chocolate mass to be poured at the beginning of the casting. This leads to this pressure difference initially rising sharply. As soon as the flow begins, a much smaller pressure difference is required to maintain a constant flow. In addition, due to the now flowing laminar shear flow with a parabolic-like flow profile, a change in the flow properties (viscosity) of the chocolate mass occurs in such a way that the viscosity decreases. The shear works so thinning here. The initially required pressure difference for overcoming the flow limit of the chocolate mass is therefore much greater than the pressure difference required after the start of the flow to maintain the flow. However, the design of the pressure sources and the stability of many machine parts must be based on this maximum pressure requirement.
  • the invention is therefore based on the object, a casting machine valve, a pressure generating means for installation in a casting machine and a casting machine for producing a consumption of a pourable mass, in particular from a fat mass such as chocolate to provide, in which avoided the disadvantages and inadequacies during casting or at least be able to be reduced.
  • the casting machine valve, the pressure generating means and the casting machine should have a simple and störunan perennial structure.
  • the valve according to the invention is suitable for installation in a casting machine as described above. It has a valve body with a valve opening and at least one valve opening associated with the valve flap, which is hinged to the valve body, wherein the valve flap closes the valve opening in the unpressurized state without bias as far as possible.
  • valve flap is in its closed state on the valve body or on one or more valve flaps. This happens without bias. This means that without a load no force between a valve flap and another valve flap or between a valve flap and the valve body is exercised.
  • the valve opening is largely closed, in particular sealed, so that no mass can penetrate through the valve.
  • the valve opening may be closed such that the valve flaps seal the valve opening even for highly fluid mass. However, it is also sufficient if typical masses with suspended solid particles, such as rather viscous fat masses, are reliably retained.
  • the internal tension of the valve flap which is given for example by the elasticity of the valve material or the spring constant of a return spring, prevents the uncontrolled, i. for example, without a defined pressure difference, leakage of mass through the valve taking place at the valve and, in particular, the subsequent flow of mass at the end of a casting process.
  • the residual stress of the valve flap is selected so that it is adapted to the flow properties, for example, the viscosity or surface tension of the mass and / or to the dimensions of a metering chamber. So the residual stress should ensure that the valve does not open at a small load, eg at the weight of the mass in the metering chamber.
  • the closing force of the valve can be increased by further measures, for example by subjecting the valve flaps to constant preload or by applying additional force to the flaps during the closing phase. Once the valve is to be opened, the closing force can be reduced or removed.
  • the residual stress can be so great that it is necessary to allow additional force to act on the valve during the opening phase.
  • the additional force may be pneumatic, hydraulic, electro-magnetic or mechanical.
  • valve flaps can alternatively and / or additionally be locked with an over or under pressure which acts only or predominantly during the closing phase.
  • the additional force can also be transmitted to the valve flaps in the form of a preferably spring-loaded valve stem.
  • valve flaps can also be designed so that they can be controlled hydraulically or pneumatically.
  • valve flaps may be designed such that opening and / or closing takes place on account of the piezoelectric effect, for example via a piezoelectric actuator or by means of valve flaps which contain piezoelectric material.
  • valve flaps which are under bias in the unpressurized state.
  • the valve in the presence of a pressure gradient along its valve passage direction, the valve is in an open condition and in the absence of this pressure differential along its valve passage direction is in a closed condition. Only when the pressure difference generated on the valve, preferably constructed in a defined manner, is large enough, the closing force of the sealing valve flap and the flow limit to be pressed through the valve opening mass is overcome and the mass begins to flow through the valve opening, wherein the valve flap is moved and increases the flow cross-section of the valve.
  • the closing function of the valve can also be improved if several valve flaps are arranged one after the other in the direction of flow.
  • the valve opens only when the closing force of all the valve flaps has been overcome.
  • two non-biased valve flaps or valve flap groups may be arranged one after the other.
  • the pressure gradient for opening the valve flaps can be generated and / or amplified, for example, by the weight force of inflowing mass and / or with an additionally applied lower or higher pressure.
  • the valve flap is flexible.
  • it consists of a sufficiently soft elastic material and / or is sufficiently small along one dimension, i. has a small flap thickness. It is particularly advantageous if the valve flap consists of elastomeric material. As a result, a good closing effect of the valve can be achieved.
  • valve flaps associated with the valve opening can be provided, which are hinged to the valve body and seal the valve opening.
  • contribution for valve opening then distributed on two valve flaps, with the result that the deflection and / or deformation of each of the valve flaps is less.
  • the material in the articulation region of the valve flaps on the valve body or the material of the valve flaps per se is less strained, which can increase the service life of the valves.
  • the valve flap according to the invention has such a geometry that the flap edge projected on a valve cross-sectional plane perpendicular to the valve passage direction of at least one valve flap of the valve from a first radially outer point of the valve cross-sectional plane over a radially central point of the valve cross-sectional plane to a second radially outer point of the valve cross-sectional plane extends.
  • This angular or curved course makes it possible to additionally increase the contact pressure of the valve flap or the flap edge to the valve opening or the opening edge, by starting from the two radially outer points of the valve cross-sectional plane in the articulation region each with a radially inwardly directed force the valve flap acts.
  • the valve has at least three valve flaps associated with the valve opening which are articulated to the valve body in a peripheral region, wherein the valve has a pyramid-like shape raised in the direction of the valve passage direction, whose pyramidal surfaces are each formed by a valve flap in that, in each case, a valve slot extends from a radially outer point to the radial center between two adjoining pyramidal surfaces.
  • This passageway-raised shape of the valve increases its resistance to overturning when the downstream-side fluid pressure is greater than the upstream-side fluid pressure in the valve-passing direction.
  • each of the plurality of valve flaps requires only a relatively small amount of deformation to effect a sufficient opening of the valve.
  • Such a valve may have three, four, five or six valve flaps and have a respective three-, four-, five- or hexahedral pyramidal shape.
  • the pyramidal surfaces are each concave shaped and formed by a respective concave shaped valve flap, the concavity of which extends between the limiting valve slots of the flap and the peripheral hinge portion of the flap.
  • These concave valve flaps in their entirety form a multi-sided pyramid whose side surfaces, from the downstream side, are each designed as a concave facet. This contributes to the improved closing action, ie a more stable closed state of the valve.
  • pyramidal surfaces viewed from the pyramid tip may also be each convexly shaped and formed by a respective convexly shaped valve flap, the convexity of which extends between the limiting valve slots of the valve and the peripheral articulation region of the valve.
  • valve body and the at least one valve flap may be formed in one piece. Preferably, they are formed as a one-piece elastomeric casting.
  • the valve according to the invention can be produced in a casting process, optionally with subsequent crosslinking, e.g. Vulcanization, to be produced.
  • valve body and the at least one valve flap can be connected to each other by a positive and / or non-positive plug connection. It is advantageous if the valve body and / or the valve flap (s) are made of flexible material.
  • the internal stress or the degree of bendability (flexibility) of the valve can be determined by the modulus of elasticity and / or by the dimensions orthogonal to the bending line or bending plane of the valve sections or valve components, wherein an increase in the modulus of elasticity or an increase in the dimension reduces the bendability and conversely, a reduction in the modulus of elasticity or a reduction in size increases the flexibility.
  • the valve body and / or the at least one valve flap may also be coupled to a stabilizing element or stiffening element.
  • the stabilizing element or stiffening element consists of a first material and the valve or the valve body and / or the at least one valve of one second material, wherein the modulus of elasticity of the first material is greater than the modulus of elasticity of the second material.
  • valve body is arranged in a valve seat surrounding it like a ring or a ring, which consists of the first material.
  • valve flaps may have a sealing lip.
  • the areas of the valve touching one another during closing therefore form sealing areas or the actual valve seal.
  • the at least one valve undergoes a pressure point at the transition from the closed to the open state of the valve or at the transition from the open to the closed state of the valve due to the deformation of the valve, in which the potential energy stored in the valve maximum is.
  • the valve flaps are initially a first state of equilibrium, in which they close the valve opening without bias. You can then go into a second state of equilibrium, in which they are again without bias, but release the valve opening.
  • the valve flaps can be under a bias in the closed and / or opened state.
  • an actuator or actuator is necessary to deflect the valve flaps from the equilibrium state.
  • the pressure point of maximum energy can be achieved, for example, by the valve experiencing an initially increasing and, after overcoming the pressure point, decreasing compression or compression along the bending line or bending plane when it is deflected from the closed to the open state.
  • the maximum potential energy is then predominantly in the form of compression energy.
  • the deformation of the valve may be, for example, an everting of a valve flap from a concave shape of the valve flap to a convex shape of the valve flap.
  • the object underlying the invention is further achieved by a pressure generating means for dispensing a flowable mass (M), in particular a liquid mass with suspended solid particles, comprising a valve as described above.
  • the pressure generating means is particularly suitable for installation in a casting machine.
  • the pressure to deliver the masses can be generated in many different ways.
  • the mass may be in a container communicating with a source of pressure, for example a pressurized gas source, a stamper, a diaphragm or a pressure screw, and driven directly through an outlet opening due to pressure.
  • a source of pressure for example a pressurized gas source, a stamper, a diaphragm or a pressure screw, and driven directly through an outlet opening due to pressure.
  • the mass can also first reach a metering chamber.
  • the mass passes at discharge at least one valve as described above.
  • a further pressure generating means which is suitable for installation in a casting machine as described above and in particular has at least one valve as described above. It has a variable chamber volume metering chamber and at least one metering chamber outlet valve and a metering chamber inlet valve, wherein the metering chamber inlet valve is disposed in fluid communication between the bulk container volume and the metering chamber volume. At least one outlet and one inlet valve each have a valve body with a valve opening and at least one valve flap associated with the valve opening, which is articulated on the valve body and seals the respective valve opening.
  • the closing and / or opening behavior of the valves differ.
  • valve flap of the inlet and the valve flap of the exhaust valve have different closing forces.
  • valve flap or flaps of the inlet valve and the valve flap or flaps of the outlet valve are exposed to different sized biases, which press the valve flap against the valve opening.
  • the higher closing forces of the respective valves in addition by means of an external, only or predominantly during the closing phase acting on the valve flap force can be generated.
  • valve flaps is promoted by means of an additional force acting only or predominantly during the opening phase.
  • the outlet valve closes the casting machines from the environment, while the inlet valve forms the fluid connection between the mass container and the dosing chamber. While the inlet valve determines the dosing accuracy of the dosing chamber, the outlet valve ensures the dosing accuracy of the delivered mass and the prevention of environmental contamination. Premature leakage and dripping of mass from the outlet valve are undesirable.
  • the closing requirement on the outlet valve is therefore generally higher than on the inlet valve.
  • the valve flap or the valve flaps of the exhaust valve are exposed to a higher bias voltage than that of the inlet valve.
  • the valve flap of at least one valve, preferably the inlet valve close the valve opening in the unpressurized state without pretensioning.
  • the pressure generating means is a pump whose operation has a suction stroke and a discharge stroke.
  • variable chamber volume metering chamber, the metering chamber outlet valve and the metering chamber inlet valve together form a metering unit.
  • mass enters the dosing chamber via the open inlet valve with the outlet valve closed
  • mass passes out of the dosing chamber via the open outlet valve with the inlet valve closed eg to be poured in molds, in alveoli or on a conveyor belt.
  • the pressure generating means may comprise a hermetically sealable and communicating with a pressure source mass container.
  • a pressure source a source of compressed gas, in particular a compressed air source can be used.
  • the pressure generating means may have a hermetically sealable mass container with variable mass container volume. This allows a metering in the metering chamber causing or at least supporting pressure generation in the mass container by reducing the mass container volume.
  • the valve passage direction of the at least one metering chamber outlet valve preferably extends from the metering chamber volume to the atmosphere surrounding the casting machine and the valve passage direction of the metering chamber inlet valve from the mass container volume to the metering chamber volume.
  • the metering chamber has a plurality of metering chamber outlet valves and only one metering chamber inlet valve.
  • the dosing chamber may have a plurality of dosing chamber outlet valves and a plurality of dosing chamber inlet valves.
  • the number of metering chamber outlet valves and the number of metering chamber inlet valves may be equal to one metering chamber, it being expedient for each metering chamber outlet valve to be assigned a metering chamber inlet valve.
  • the casting machine or its pressure generating means has a plurality of metering chambers, wherein preferably each metering chamber has a metering chamber outlet valve and a metering chamber inlet valve.
  • each metering chamber has a metering chamber outlet valve and a metering chamber inlet valve.
  • a multiplicity of metering chambers can be arranged in parallel in the casting machine, as a result of which a high throughput can be achieved.
  • the respective chamber volumes of each of the metering chambers are coupled to each other variable.
  • a casting machine which comprises a mass container for receiving the flowable mass.
  • the casting machine has at least one valve in fluid communication with the mass container interior, the valve being in an open state along its valve passage direction in the presence of a pressure gradient, and in the absence of this pressure gradient along its valve direction is in a closed state.
  • the casting machine further comprises a pressure generating means for generating a pressure gradient along the valve passage direction of the valve.
  • the valve is according to the invention as described above, a Giessmaschi- nenventil having a valve body with a valve opening and at least one of the valve opening associated valve flap, which is hinged to the valve body and the valve port seals in the unpressurized state without bias.
  • the object is further achieved by a casting machine with a pressure generating means as described above.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a dosing unit of the pressure generating means according to the invention in a first operating phase
  • Fig. 2 shows the dosing unit in a second phase of operation
  • Fig. 3 shows the dosing unit in a third phase of operation
  • Fig. 4 shows the dosing unit in a fourth phase of operation
  • Fig. 5 shows the dosing unit in a fifth phase of operation
  • Fig. 6 shows the dosing unit in the sixth operating phase
  • FIG. 7 shows the pressure conditions during operation of the dosing unit on the basis of the dosing unit
  • FIG. 8 is a perspective view of a casting machine cut along a vertical plane according to the invention, wherein the metering unit described in FIGS. 1 to 7 forms part of the pressure generating means or the casting machine;
  • FIG. Fig. 9 is a perspective view of one embodiment of the valve according to the invention.
  • Fig. 10 is a perspective view of another embodiment of the valve according to the invention.
  • Fig. 11 is a perspective view of another embodiment of the valve according to the invention.
  • Fig. 12 is a perspective view of another embodiment of the valve according to the invention.
  • Fig. 13 is a perspective view of another embodiment of the valve according to the invention.
  • Fig. 14A is a further embodiment of the valve according to the invention considered substantially opposite to the valve passage direction;
  • FIG. 14B is the embodiment of the valve according to the invention in FIG. 14A, which is substantially rectified with respect to the valve passage direction; FIG.
  • Fig. 15A is a further embodiment of the valve according to the invention which is considered substantially opposite to the valve passage direction;
  • Fig. 15B is the embodiment of the valve according to the invention, substantially rectified to the valve passage direction, according to Fig. 15A;
  • Fig. 16A is a further embodiment of the valve according to the invention, substantially opposite to the valve passage direction;
  • 17B is a schematic sectional view of a further embodiment of the valve according to the invention with opened valve flaps.
  • FIG. 1 has a lower valve block 3 and an upper valve block 4.
  • the dosing unit 3, 4 is an essential part of the pressure generating means according to the invention.
  • the lower valve block 3 contains a multiplicity of subordinate and mutually parallel lower valve channels 5 whose cross-section is preferably circular.
  • Each of the lower valve channels 5 is bounded by a channel wall 31, which is preferably cylindrical.
  • a lower valve 32 At the lower end of a lower valve channel 5 is a lower valve 32, and at the upper end of a lower valve channel 5 is an upper valve 42.
  • Volume V is variable and is formed by a variable portion of the lower valve channel 5.
  • the upper valve block 4 also contains a plurality of side by side arranged and mutually parallel upper valve channels 6, whose cross-sectional shape of the cross-sectional shape of the lower valve channels 5 corresponds, preferably therefore also is circular.
  • Each of the lower valve channels 5 is bounded by a channel wall 31, which is preferably cylindrical.
  • At the lower end of an upper valve channel 6 is an upper valve 42, and at the upper end, each upper valve channel 6 is connected to a bulk container 2 (see Fig. 8).
  • the inner wall of a lower valve channel 5 corresponds to the outer cross-section of an upper valve channel 6.
  • Each upper valve channel 6 is inside a lower valve channel 5 along the common Axis X of the channels 5 and 6 displaceable.
  • An annular seal 43 which is mounted as a sealing ring 43 in an annular groove in the outer surface of the channel wall 41, ensures a sealing of the metering chamber 7 and prevents pourable mass between the channel wall 31 and the channel wall 41 to propagate and uncontrolled from the metering chamber. 7 can escape.
  • the annular seal may also be formed as an annular bead (not shown) integral with the channel wall 41.
  • a plurality of axially spaced sealing rings 43 or annular beads (not shown) may be provided on the channel wall 41.
  • the lower valve 32 is formed of an elastic material. If there is a sufficiently small pressure difference between the metering chamber 7 and the ambient (atmosphere) at the lower valve 32, i. if a minimum valve pressure difference is not exceeded, the elastic material of the valve remains substantially undeformed and the lower valve 32 remains closed. Only when the minimum valve pressure difference is exceeded, the lower valve 32 opens.
  • the upper valve 42 is also formed of an elastic material. If there is a sufficiently small pressure difference between the valve channel 6 and the metering chamber 5 at the upper valve 42, i. if a minimum valve pressure difference is not exceeded, the elastic material of the valve remains substantially undeformed and the upper valve 42 remains closed. Only when the minimum valve pressure difference is exceeded, the upper valve 42 opens.
  • FIG. 1 shows the first phase of a casting cycle of the metering unit 3, 4.
  • the upper valve block 4 or each of the upper valve channels 6 is pulled out of the lower valve block 3 or from the respective lower valve channel 5 as far along the axis X, as it corresponds to the required dosing volume.
  • the upper valve block 4 is located at the end of the intake stroke and rests with respect to the lower valve block 3.
  • the volume V of the metering chamber 7 assumes its maximum value.
  • Each upper valve channel 6 and each lower valve channel 5 is filled with pourable mass M, which is sufficiently viscous that it comes to rest almost immediately after suction. This is also the beginning of the ejection stroke.
  • the lower valve 32 and the upper valve 42 are closed.
  • the mass M is at rest.
  • Fig. 2 shows the second phase of the casting cycle.
  • the valve block 4 or each of the upper valve channels 6 is pushed into the lower valve block 3 or into the respective lower valve channel 5 along the axis X.
  • the upper valve 42 is closed, and the lower valve 32 is open.
  • the mass M in the metering chamber 7 is ejected from the decreasing volume V of the metering chamber through the lower valve 32.
  • the upper valve block 4 is located at a position within the exhaust stroke and moves with respect to the lower valve block 3.
  • Each upper valve port 6 and each lower valve port 5 is filled with mass M which moves during the exhaust stroke.
  • Fig. 3 shows the third phase of the casting cycle.
  • the upper valve block 4 or each of the upper valve channels 6 is pushed into the lower valve block 3 or into the respective lower valve channel 5 almost as far along the axis X as corresponds to the required metering volume.
  • the upper valve 42 is closed, and the lower valve 32 is still open.
  • the mass M in the metering chamber 7 is further expelled through the lower valve 32.
  • the upper valve block 4 is located shortly before the end of the Ausstosshubes and still moves with respect to the lower valve block 3.
  • the volume V of the metering chamber 7 has reached almost its minimum value.
  • Each upper valve channel 6 and each lower valve channel 5 is filled with mass M.
  • Fig. 4 shows the fourth phase of the casting cycle.
  • the upper valve block 4 or each of the upper valve channels 6 is pulled out of the lower valve block 3 and out of the respective lower valve channel 5 along the axis X.
  • the upper valve 42 is open, and the lower valve 32 is closed.
  • the mass M is sucked through the upper valve 42 into the increasing volume V of the metering chamber 7.
  • the upper valve block 4 is located at a position within the intake stroke and moves with respect to the lower valve block 3.
  • the volume V of the metering chamber 7 is increased yourself.
  • Each upper valve channel 6 and each lower valve channel 5 is filled with mass M, which moves during the intake stroke.
  • Fig. 5 shows the fifth phase of the casting cycle.
  • the upper valve block 4 or each of the upper valve channels 6 is pulled out of the lower valve block 3 or from the respective lower valve channel 5 almost as far along the axis X as corresponds to the required metering volume.
  • the upper valve 42 is still open, and the lower valve 32 is still closed.
  • the mass M is further drawn through the upper valve 42 into the increasing volume V of the metering chamber 7.
  • the upper valve block 4 is located shortly before the end of the intake stroke and still moves with respect to the lower valve block 3.
  • the volume V of the metering chamber 7 has almost reached its maximum value.
  • Each upper valve channel 6 and each lower valve channel 5 is filled with mass M.
  • Fig. 6 shows the sixth phase of the casting cycle of the dosing unit 3, 4.
  • the upper valve block 4 and each of the upper valve channels 6 is pulled out of the lower valve block 3 and from the respective lower valve channel 5 as far along the axis X, as it corresponds to the required dosing volume.
  • the upper valve block 4 is located at the end of the intake stroke and rests with respect to the lower valve block 3.
  • the volume V of the metering chamber 7 again assumes its maximum value.
  • Each upper valve channel 6 and each lower valve channel 5 is filled with mass M. This is also the beginning of the Ausstosshubes (see Fig. 1).
  • the lower valve 32 and the upper valve 42 are closed.
  • the mass M is at rest.
  • Fig. 7A shows the pressure conditions at the end of the intake stroke and at the beginning of the discharge stroke.
  • the upper valve block 4 rests with respect to the lower valve block 3.
  • the mass M also rests.
  • Fig. 7B shows the pressure conditions during the discharge stroke.
  • the upper valve block 4 moves downwardly with respect to the lower valve block 3.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 formed by the lower valve channel 5 is greater than the pressure P2 in the upper valve channel 6 (P1> P2).
  • the upper valve 42 is closed.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 is greater than the atmospheric pressure PO.
  • the lower valve 32 is open.
  • Fig. 7C shows the pressure conditions during the suction stroke.
  • the upper valve block 4 moves upwardly with respect to the lower valve block 3.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 formed by the lower valve channel 5 is smaller than the pressure P2 in the upper valve channel 6 (P1 ⁇ P2).
  • the upper valve 42 is open.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 is smaller than the atmospheric pressure PO.
  • the lower valve 32 is closed.
  • Fig. 7D shows the pressure conditions towards the end of the intake stroke.
  • the upper valve block 4 still moves with respect to the lower valve block 3.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 formed by the lower valve channel 5 is still smaller than the pressure P2 in the upper valve channel 6 (P1 ⁇ P2).
  • the upper valve 42 is still open.
  • the pressure P1 in the metering chamber 7 is smaller than the atmospheric pressure PO.
  • the lower valve 32 is still closed.
  • FIG. 8 is a perspective view of a casting machine 1 cut along a vertical plane, wherein the metering unit 3, 4 described in FIGS. 1 to 7 forms part of the casting machine 1.
  • the casting machine 1 comprises from top to bottom arranged substantially three elements, namely a mass container 2, an upper valve block 4 with upper valves 42 and a lower valve block 3 with lower valves 32nd
  • the upper valve block 4 is here plate-shaped and connected at its upper side with the mass container 2 and at its underside with a plurality of cylindrical upper valve channels 6, each extending normal to the flat bottom of the upper valve block 4 and each by a cylindrical channel wall 41st are formed. At their lower end they each have an upper valve 42.
  • the bottom of the mass container 2 contains a plurality of holes 21, each of which opens into one of the upper valve channels 6.
  • the lower valve block 3 is here formed by a lower plate 3a and an upper plate 3b, which are aligned parallel to the upper valve block 4 and the bottom of the mass container 2.
  • the two plates 3a and 3b have a plurality of holes to which they are connected via a plurality of cylindrical lower valve passages 5 extending in a web-like manner from the location of one of the holes in the plates 3a and 3b between the lower plate 3a and the upper plate 3b and each formed by a cylindrical channel wall 31.
  • the lower valve block 3 thus consists of a rigid unit, which is formed by the lower plate 3 a, the upper plate 3 b and the plurality of web-like lower valve channels 5. At its lower end, each lower valve channel 5 has a lower valve 32.
  • the lower valve block 3 and the upper valve block 4 are slidably mounted to each other.
  • the sliding bearing is formed by the plurality of cylindrical channel walls 41 of the upper valve channels 6 and the plurality of cylindrical channel walls 31 of the lower valve channels 5, wherein the outer wall of a respective valve channel wall 41 abuts against the inner wall of a respective valve channel wall 31 and along the respective cylinder axis X, the concentric cylinder channel walls 31, 41 can slide relative to each other.
  • each of the metering chambers 7 there is a vibrating element 11, via which vibrations can be introduced into the mass to be poured.
  • the vibro-elements 11 are in the form of rods which extend transversely through each metering chamber 7 or each lower valve channel 5 and are mounted in the valve channel wall 31.
  • FIG. 9 shows a perspective view of a valve 50 according to the invention.
  • the valve 50 has a flat main body 51 of an elastic material, in particular of elastomeric material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • the main body 51 is convexly curved in the valve passage direction and is traversed by a slot 52 extending through the surface center of the valve 50.
  • an approximately crescent-shaped valve flap 53 is defined on each side of the slot 52.
  • valve 50 shown in perspective in FIG. 9 corresponds to the valves 32 and 42 shown in section in FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 10 shows a perspective view of another valve 60 according to the invention.
  • the valve 60 has a planar main body 61 of an elastic material, in particular of elastomer material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • the main body 61 is convexly curved in the valve passage direction and is traversed by a first slot 62 extending through the surface center of the valve 60 and a second slot 63 crossing the first slot in the surface center.
  • a total of four valve flaps 64 are defined, which have approximately the shape of a right triangle.
  • FIG. 11 shows a perspective view of another valve 70 according to the invention.
  • the valve 70 has a flat main body 71 of an elastic material, in particular of elastomer material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • the main body 71 is convexly curved in the valve passage direction and is crossed by four slots 72, 73, 74, 75 running through the surface center of the valve 70 and intersecting there.
  • By the intersecting slots 72, 73, 74, 75 a total of eight valve flaps 76 are defined, which have approximately the shape of an acute-angled triangle.
  • the slots of the valves 50, 60 or 70 can also be a have additional curvature within the planar body 51, 61, 71.
  • S-shaped slots (not shown) which are point-symmetrical to the surface center (intersection of the valve axis and flat body) in the base body 51, 61, 71 are arranged.
  • FIG. 12 shows a perspective view of a valve 80 according to the invention.
  • the valve 80 has a base body 81 made of an elastic material, in particular of elastomeric material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • a base body 81 made of an elastic material, in particular of elastomeric material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • the main body 81 protrude in the valve-passage two concave valve flaps 83, which abut each other with their ends along a transverse slot 82 and thus form a slotted ridge 84.
  • FIG. 13 shows a perspective view of a valve 90 according to the invention.
  • Valve 90 has a base body 91 made of an elastic material, in particular made of elastomer matehal, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • material clusters are provided to prevent cracking from the peripheral slot ends 92a, 93a.
  • holes of approximately circular cross-section may be provided on the peripheral slot ends 92a, 93a extending along the serrated slot ends 92a-93a through the diaphragm-like material of the valve 90 and the slot ends 92a , 93a thus take their notch-like character, so that crack growth caused by notch stresses in the membrane material of the valve 90 is prevented.
  • FIG. 14A and 14B show a perspective view of a valve 100 according to the invention, wherein FIG. 14A is a view of the valve 100 which is substantially opposite to the valve passage direction, and FIG. 14B is a view of the valve 100 which is substantially rectified with respect to the valve passage direction is.
  • the valve 100 has a main body 101 of an elastic material, in particular of elastomeric material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • FIG. 15A and 15B show a perspective view of a valve 110 according to the invention, wherein Fig. 15A is a view of the valve 110 substantially opposite to the valve passage direction, and Fig. 15B is a view of the valve 110 substantially rectified with respect to the valve passage direction is.
  • the valve 110 has a main body 111 made of an elastic material, in particular made of elastomer material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • FIG. 16A and 16B show a perspective view of a valve 120 according to the invention, wherein Fig. 16A is a substantially opposite to the valve passage direction 16 is a viewed view of the valve 120 and FIG. 16B is a view of the valve 120 which is substantially rectified with respect to the valve passage direction.
  • the valve 120 has a base body 121 made of an elastic material, in particular made of elastomer material, with a circular plan view along the valve axis or the valve passage direction.
  • the converging upper edges of the ridges 129, 130, 131, 132, 133, 134 protrude from the valve bottom (imaginary plane, which is spanned by the lower edge of the valve body 121) furthest upwards.
  • material clusters are provided around one of the peripheral slot ends 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a prevent outgoing cracking.
  • holes of circular cross-section may be provided at the peripheral slot ends 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a along the notch-like slot ends 122a, 123a, 124a, 125a, 126a , 127a extend through the membrane-like material of the valve 120 and thus take their notch-like character to the slot ends 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, so that crack growth caused by notch stresses in the membrane material of the valve 120 is prevented.
  • the valve 120 is reminiscent of a circus tent with a lying on sagging beams, poorly stretched and thus sagging tarpaulin.
  • a rigid stabilizing ring or clamping ring (not shown) can additionally be pushed, the inner diameter of which is smaller than the outer diameter of a tension-free valve 90, 100 , 110 or 120 and by which the valve 90, 110, 110 or 120 is compressed in the radial direction.
  • the term "rigid” should be understood as meaning that the xibility of the stabilizing or clamping ring is significantly lower than that of the valve.
  • the valve 90, 100, 110 or 120 receives a bias which, due to the concavity of the valve flaps of these valves, causes these valve flaps to press against each other in the slots.
  • This stabilization ring extending in the circumferential direction around the valve 90, 100, 110 or 120 extends over at least a partial section of the axial length of the valve 90, 100, 110 or 120.
  • valve 90, 100, 110 or 120 When the stabilizing ring along the axial direction along the valve 90, 100, 110 or 120 is displaceable is particularly advantageous.
  • displacement of the stabilizer ring along the axial direction causes a change in the preload in the valve material and thus a change in the contact force of the valve flaps pressed against one another and ultimately a change in the closing force of the valve 90, 110, 110 or 120.
  • An axial displacement of the stabilizing ring in the valve passage direction then causes an increase in the closing force.
  • An axial displacement of the stabilizing ring opposite to the valve passage direction thereby causes a reduction of the closing force.
  • valve flaps are exposed to different bias voltages.
  • valves 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 described and shown herein are preferably made of an elastomeric material.
  • stiffening ribs or stiffening nets may be attached to the surfaces or inside the valve material.
  • fabric inserts can be used to prevent crack growth or cracking.
  • a local valve stiffening is also possible by a locally different thickness of the sheet-like valve material, preferably in the form of surface ribs of valve material.
  • the valves can be made in one piece and also provided with an inherent material tension ("frozen" stress state). By such inherent material stresses and / or by a special valve shape, in which a formation and in particular an everting of the valve while overcoming a compression of the valve along the plane of the flat valve body is carried out, the inventive valves can be provided with pressure points.
  • FIGS. 17A and 17B Another embodiment of a valve 130 according to the invention is shown in FIGS. 17A and 17B.
  • the valve flaps 133 are hinged to the valve body 131 as resilient or spring-mounted elements.
  • the valve flaps 133 may be made of spring steel or a suitable plastic.
  • the valve flaps 133 lie against one another in the unpressurized state and close the valve opening so that no material can flow out of the interior of the valve body 131.
  • the valve flaps 133 may alternatively be arranged to be biased in the closed state and to seal the valve opening.
  • valve 130 To open the valve 130 is a plunger 132, which presses the valve flaps 133 in the opening direction, so that the valve flaps 133, as shown in Figure 17B, move away from each other and the valve opening is released.
  • either the plunger 132 can move in the direction of the valve flaps 133 or the valve body 131 is used on the plunger 132.
  • the plunger 132 is designed as a ring tappet 132 with an inner channel 136.
  • the annular channel 136 may contain mass that can only escape from the channel 136 when the valve flaps 133 are opened.
  • valve body 131 may also be contained in the ring tappet 132 surrounding annular channel 137 further mass that can flow out of the valve 130, once the valve flaps 133 are once in the open position.
  • first mass component in the inner channel 136 and separately a second, different mass component in the annular channel 137 is held. These can be generated virtually simultaneously by the invention. Valves 130 are discharged.
  • the first mass component may be a filler or particulate components, such as nut or brittle pieces.
  • valve flaps 133 If the plunger 132 is withdrawn again and no further mass flows, the inherent tension of the valve flaps 133 ensures that the valve flaps 133 again assume the closed position shown in FIG. 17A.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Giessmaschinenventil (32, 42; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130), auf ein Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42) zum Einbau in eine Giessmaschine (1) und eine Giessmaschine (1) zum Giessen einer fliessfähigen Masse, insbesondere einer flüssigen Masse mit suspendierten Feststoff-Partikeln, wie z.B. Schokolade, bei der typischerweise Kakao-Partikel und Zucker-Partikel in einer Kakaobutter und mehr oder weniger Milchfett aufweisenden, geschmolzenen Fettmasse suspendiert sind. Das Ventil (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120) besitzt einen Ventilkörper (51; 61; 71; 81; 91; 101; 111; 121; 131) mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe (53; 64; 76; 83; 94; 105; 115; 128; 133), die an dem Ventilkörper angelenkt ist und die Ventilöffnung im drucklosen Zustand ohne Vorspannung schliesst.

Description

Giessmaschinen-Ventil, Dosierkammer und Giessmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Giessmaschinenventil, auf ein Druckerzeugungsmittel zum Einbau in eine Giessmaschine und eine Giessmaschine zum Giessen einer fliess- fähigen Masse, insbesondere einer flüssigen Masse mit suspendierten Feststoff- Partikeln, wie z.B. Schokolade, bei der typischerweise Kakao-Partikel und Zucker- Partikel in einer Kakaobutter und mehr oder weniger Milchfett aufweisenden, geschmolzenen Fettmasse suspendiert sind.
Bekannte Giessmaschinen zum Giessen von Schokolade enthalten z.B. einen Massebehälter zur Aufnahme der fliessfähigen Masse; mindestens ein Ventil, das mit dem Massebehälter-Innenraum in Fluidverbindung steht, wobei das Ventil bei Vorhandensein eines Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geöffneten Zustand ist und bei Nicht-Vorhandensein dieses Druckgefälles entlang seiner Ventil- Durchlassrichtung in einem geschlossenen Zustand ist; sowie ein Druckerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Druckgefälles entlang der Ventil-Durchlassrichtung des Ventils.
In der Praxis bestehen die Bestandteile solcher Giessmaschinen aus starren Metallteilen. Der Massebehälter dient zur Aufnahme der giessbaren Masse. Von seinem Boden führen Leitungen weg, die jeweils in eine von einer Vielzahl von Kammern münden, in denen jeweils ein Kolben bewegbar ist. Jede der Kammern ist andererseits mit jeweils einer Düse verbunden. Eine Ventilfunktion ist für jede Kammer/Kolben/Düsen-Einheit vorgesehen.
In einem Ansaughub öffnet das jeweilige Ventil die jeweilige Verbindungsleitung zwischen dem Massebehälter und der jeweiligen Kammer, während die jeweilige Verbindungsleitung zwischen der jeweiligen Kammer und der jeweiligen Düse blockiert wird. Der jeweilige Kolben bewegt sich in der Kammer dann derart, dass das freie Kammervolumen vergrössert und Masse in die jeweilige Kammer hineingesaugt wird.
In einem Ausstosshub schliesst das jeweilige Ventil die jeweilige Verbindungsleitung zwischen dem Massebehälter und der jeweiligen Kammer, während die jeweilige Ver- bindungsleitung zwischen der jeweiligen Kammer und der jeweiligen Düse geöffnet wird. Der jeweilige Kolben bewegt sich in der Kammer dann derart, dass das freie Kammervolumen verkleinert und Masse aus der jeweiligen Kammer heraus und zur jeweiligen Düse gepumpt wird.
Die aus der Düse austretende Masse wird dann auf eine Unterlage oder in eine Hohlform gepresst bzw. gegossen.
Bei einigen besonderen Bauformen derartiger Giessmaschinen ist die Ventilfunktion mit der Kolbenfunktion gekoppelt. Hierfür ist der Kolben z.B. als im wesentlichen zylindrischer Hub/Dreh-Kolben ausgebildet, der in einer Zylinderkammer einerseits eine Hubbewegung entlang der Achse der Kammer bzw. des Kolbens und andererseits eine Drehbewegung um die Achse der Kammer bzw. des Kolbens ausführen kann. Durch eine spezielle Anordnung der Einmündungen der Verbindungsleitungen in der jeweiligen Kammerwand und entsprechende Aussparungen und/oder Durchtritte in dem jeweiligen Kolben kann durch eine Abfolge von Hub- und Drehbewegungen des jeweiligen Kolbens in einer ersten Richtung und einer entgegengesetzten zweiten Richtung ein vollständiger Giesszyklus (Ansaugen + Ausstossen) durchgeführt werden.
Wenn auch bei den letztgenannten kompakteren Bauformen derartiger Giessmaschinen die Anzahl der beweglichen Teile durch die Vereinigung der Kolben- und Ventilfunktion etwas verringert werden konnte, besitzen solche herkömmlichen Giessmaschinen immer noch ein grosse Anzahl beweglicher Teile.
Darüber hinaus lässt sich in vielen Fällen beim Giessen dünnflüssiger Massen am Ende des Ausstosshubes ein Nachfliessen aus der Düse nicht verhindern. Bei den meisten Anwendungen, in denen Schokoladenmasse gegossen wird, erfolgt das Giessen bei derart hohen Temperaturen, dass zumindest die bei niedrigeren Temperaturen schmelzenden Kristallmodifikationen der Triglyceride aufgeschmolzen sind, so dass die Schokoladenmasse insgesamt in einem recht dünnflüssigen Zustand vorliegt und ein Nachfliessen an den Düsen stattfindet. Da in der Regel kleine Mengen pro Giesszyklus gegossen werden, findet fast der gesamte Giessvorgang im transienten (nicht-stationären) Modus statt. Neben dem vorgenannten Nachfliessen und den dadurch zumindest mitverursachten Dosierabweichungen führt das vorwiegend im transienten Bereich stattfindende Giessen aber auch zu strukturellen Veränderungen in der Masse. Dies kann zu Beeinträchtigungen der Qualität der gegossenen Schokoladenmassen führen.
Ausserdem ist es praktisch nicht möglich, bei vorgegebenen Produktionsleistungen (Taktfrequenz und Dosiermenge pro Takt) den durch die Fliesseigenschaften (Viskosität) von zu giessender Schokoladenmasse und durch die geometrischen Randbedingungen bedingten zeitlichen Verlauf des Strömungswiderstandes zu beeinflussen.
Die an der Düse anliegende Druckdifferenz muss ausreichend gross sein, um die Fliessgrenze der zu giessenden Schokoladenmasse zu Beginn des Giessens zu überwinden. Dies führt dazu, dass diese Druckdifferenz zunächst stark ansteigt. Sobald das Fliessen beginnt, bedarf es einer viel kleineren Druckdifferenz, um ein weiteres konstantes Fliessen aufrecht zu erhalten. Dazu kommt noch, dass sich aufgrund der nun fliessenden laminaren Scherströmung mit parabel-ähnlichem Strömungsprofil eine Veränderung der Fliesseigenschaften (Viskosität) der Schokoladenmasse dahingehend einstellt, dass die Viskosität abnimmt. Die Scherung wirkt hier also verdünnend. Die anfänglich benötigte Druckdifferenz zur Überwindung der Fliessgrenze der Schokoladenmasse ist daher viel grösser als die nach Beginn des Fliessens benötigte Druckdifferenz zur Aufrechterhaltung des Fliessens. Die Auslegung der Druckquellen und die Stabilität vieler Maschinenteile müssen sich aber an diesem maximalen Druckbedarf orientieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Giessmaschinenventil, ein Druckerzeugungsmittel zum Einbau in eine Giessmaschine sowie eine Giessmaschine zum Herstellen eines Verzehrproduktes aus einer giessbaren Masse, insbesondere aus einer Fettmasse wie z.B. Schokolade, bereitzustellen, bei der die geschilderten Nachteile und Unzulänglichkeiten beim Giessen vermieden oder zumindest verringert werden können. Gleichzeitig sollen das Giessmaschinenventil, das Druckerzeugungsmittel und die Giessmaschine einen einfachen und störunanfälligen Aufbau haben. Ventil
Das erfindungsgemässe Ventil ist für den Einbau in eine wie oben beschriebene Giess- maschine geeignet. Es besitzt einen Ventilkörper mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe, die an dem Ventilkörper angelenkt ist, wobei die Ventilklappe die Ventilöffnung im drucklosen Zustand ohne Vorspannung weitestgehend schliesst.
Die Ventilklappe liegt in ihrem geschlossenen Zustand am Ventilkörper oder an einer oder mehreren Ventilklappen an. Dies geschieht ohne Vorspannung. Das heisst, dass ohne eine Last keine Kraft zwischen einer Ventilklappe und einer weiteren Ventilklappe oder zwischen einer Ventilklappe und dem Ventilkörper ausgeübt wird. Dabei ist die Ventilöffnung weitestgehend geschlossen, insbesondere abgedichtet, so dass keine Masse durch das Ventil dringen kann. Die Ventilöffnung kann derart geschlossen sein, dass die Ventilklappen die Ventilöffnung auch für hochfluide Masse abdichten. Es reicht aber auch, wenn typische Massen mit suspendierten Feststoffpartikeln, wie eher zähflüssige Fettmassen, verlässlich zurückgehalten werden.
Die Eigenspannung der Ventilklappe, die beispielsweise durch die Elastizität des Ventilklappenmaterials oder die Federkonstante einer Rückstellfeder gegeben ist, verhindert das unkontrollierte, d.h. zum Beispiel ohne definierte Druckdifferenz, an dem Ventil stattfindende Austreten von Masse durch das Ventil und insbesondere das Nachfliessen von Masse am Ende eines Giessvorgangs.
Bevorzugt ist die Eigenspannung der Ventilklappe so ausgewählt, dass sie an die Fliesseigenschaften, beispielsweise der Viskosität oder Oberflächenspannung der Masse und/oder an die Abmessungen einer Dosierkammer angepasst ist. So soll die Eigenspannung dafür sorgen, dass das Ventil nicht schon bei einer kleinen Last, z.B. bei dem Gewichtsdruck der Masse in der Dosierkammer, öffnet. Die Schliesskraft des Ventils kann durch weitere Massnahmen erhöht werden, zum Beispiel dadurch, dass die Ventilklappen einer ständigen Vorspannung ausgesetzt werden oder dadurch, dass während der Schliessphase eine zusätzliche Kraft auf die Klappen wirkt. Sobald das Ventil geöffnet werden soll, kann die Schliesskraft reduziert oder entfernt werden.
Alternativ kann die Eigenspannung so gross sein, dass es nötig ist, während der Öffnungsphase eine zusätzliche Kraft auf das Ventil wirken zulassen.
Die zusätzliche Kraft kann pneumatischer, hydraulischer, elektro-magnetischer oder mechanischer Natur sein.
Beispielsweise können die Ventilklappen alternativ und /oder zusätzlich mit einem Überoder Unterdruck zugehalten werden, der nur oder vorwiegend während der Schliessphase wirkt.
Die zusätzliche Kraft kann auch in Form eines bevorzugt federbeaufschlagten Ventil- stössels auf die Ventilklappen übertragen werden.
Die Ventilklappen können auch so ausgebildet sein, dass sie hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbar sind.
Die Ventilklappen können derart ausgebildet sein, dass ein Öffnen und/oder Schliessen aufgrund des piezoelektrischen Effekts erfolgt, beispielsweise über eine piezoelektrisches Stellglied oder mittels Ventilklappen, die piezoelektrisches Material enthalten.
Zusätzliche Kräfte zum Schliessen und/oder Öffnen der Ventilklappe, wie oben beschriebenen, können auch bei Ventilklappen, die im drucklosen Zustand unter einer Vorspannung stehen, angelegt werden.
Bevorzugt ist das Ventil bei Vorhandensein eines Druckgefälles entlang seiner Ventil- Durchlassrichtung in einem geöffneten Zustand und bei Nicht-Vorhandensein dieses Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geschlossenen Zustand. Erst wenn die am Ventil erzeugte, vorzugsweise in definierter Weise aufgebaute, Druckdifferenz gross genug ist, wird die Schliesskraft der abdichtenden Ventilklappe sowie die Fliessgrenze der durch die Ventilöffnung zu drückenden Masse überwunden und die Masse beginnt durch die Ventilöffnung zu fliessen, wobei die Ventilklappe bewegt wird und den Strömungsquerschnitt des Ventils vergrössert.
Die Schliessfunktion des Ventils kann auch verbessert werden, wenn in Fliessrichtung mehrer Ventilklappen nacheinander angeordnet sind. Das Ventil öffnet erst, wenn die Schliesskraft aller Ventilklappen überwunden ist. Es können beispielsweise zwei nicht unter Vorspannung stehende Ventilklappen oder Ventilklappengruppen nacheinander angeordnet sein.
Während des Giessvorgangs stellt sich ein momentanes oder stationäres Gleichgewicht ein zwischen der elastischen Rückstellkraft, bzw. der Schliesskraft der Ventilklappe und der durch die Druckdifferenz in der strömenden Masse erzeugten Auslenkungskraft (Öffnungskraft) der Ventilklappe. Durch das "nachgebende" Ventil werden momentane transiente Druckspitzen der am Ventil anliegenden Druckdifferenz verhindert oder zumindest deutlich geringer gehalten als bei einer starren Düse.
Das Druckgefälle zum Öffnen der Ventilklappen kann beispielsweise durch die Gewichtskraft nachströmender Masse und/oder mit einem zusätzlich angelegten Unteroder Überdruck erzeugt und/oder verstärkt werden.
Vorzugsweise ist die Ventilklappe flexibel. Dazu besteht sie aus einem ausreichend weichelastischen Material und/oder ist entlang einer Dimension ausreichend klein, d.h. besitzt eine geringe Klappendicke. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ventilklappe aus Elastomermaterial besteht. Dadurch lässt sich eine gute Schliesswirkung des Ventils erreichen.
Zur Verbesserung der Symmetrie der Strömung durch das Ventil können mindestens zwei der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappen vorgesehen werden, die an dem Ventilkörper angelenkt sind und die Ventilöffnung abdichten. Ausserdem wird der Beitrag zur Ventilöffnung dann auf zwei Ventilklappen verteilt, was zur Folge hat, dass die Auslenkung und/oder Verformung jeder einzelnen der Ventilklappen geringer ist. Das Material im Anlenkungsbereich der Ventilklappen am Ventilkörper bzw. das Material der Ventilklappen an sich wird dadurch weniger stark strapaziert, wodurch sich die Lebensdauer der Ventile erhöhen kann.
Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemässe Ventilklappe eine derartige Geometrie, dass der auf eine Ventil-Querschnittsebene senkrecht zur Ventil-Durchlassrichtung projizierte Klappenrand von mindestens einer Ventilklappe des Ventils von einem ersten radial äusseren Punkt der Ventil-Querschnittsebene über einen radial mittigen Punkt der Ventil-Querschnittsebene zu einem zweiten radial äusseren Punkt der Ventil-Querschnittsebene verläuft. Dieser winkelförmige oder gekrümmte Verlauf ermöglicht es, zusätzlich die Anpresskraft der Ventilklappe bzw. des Klappenrandes an die Ventilöffnung bzw. den Öffnungsrand zu erhöhen, indem man von den beiden radial äusseren Punkten der Ventil-Querschnittsebene im Anlenkungsbereich jeweils mit einer radial nach innen gerichteten Kraft auf die Ventilklappe einwirkt.
Es ist vorteilhaft, wenn das Ventil mindestens drei der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappen aufweist, die an dem Ventilkörper in einem peripheren Bereich angelenkt sind wobei das Ventil eine sich in Richtung der Ventil-Durchlassrichtung erhabene pyramidenartige Gestalt besitzt, deren pyramidenartige Flächen jeweils durch eine Ventilklappe gebildet sind, so dass sich zwischen zwei aneinandergrenzenden pyramidenartigen Flächen jeweils ein Ventilschlitz von einem radial äusseren Punkt zur radialen Mitte erstreckt. Diese in Durchlassrichtung erhabene Gestalt des Ventils erhöht seine Widerstandsfähigkeit gegen ein Umklappen im geschlossenen Zustand, wenn der in Ventil- Durchlassrichtung stromabseitige Fluiddruck grösser als der in Ventil-Durchlassrichtung stromaufseitige Fluiddruck ist. Andererseits bedarf es bei jeder der mehreren Ventilklappen nur einer relativ geringen Verformung, um eine ausreichende Öffnung des Ventils zu bewirken. Ein derartiges Ventil kann drei, vier, fünf oder sechs Ventilklappen aufweisen und eine jeweils drei-, vier, fünf- oder sechsflächige pyramidenartige Gestalt haben. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die pyramidenartigen Flächen von der Pyramidenspitze betrachtet jeweils konkav geformt und durch eine jeweilige konkav geformte Ventilklappe gebildet, deren Konkavität sich zwischen den begrenzenden Ventilschlitzen der Klappe und dem peripheren Anlenkungsbereich der Klappe erstreckt. Diese konkaven Ventilklappen bilden in ihrer Gesamtheit eine mehrseitige Pyramide, deren Seitenflächen, aus stromabseitiger Sicht, jeweils als konkave Facette ausgebildet sind. Dies trägt zur verbesserten Schliesswirkung, d.h. einem stabileren geschlossenen Zustand des Ventils bei.
Alternative können auch pyramidenartigen Flächen von der Pyramidenspitze betrachtet jeweils konvex geformt und durch eine jeweilige konvex geformte Ventilklappe gebildet sein, deren Konvexität sich zwischen den begrenzenden Ventilschlitzen der Klappe und dem peripheren Anlenkungsbereich der Klappe erstreckt.
Der Ventilkörper und die mindestens eine Ventilklappe können einstückig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind sie als einstückiges Elastomer-Gussteil ausgebildet. Dadurch kann das erfindungsgemässe Ventil in einem Giessvorgang, ggf. mit anschliessender Vernetzung, z.B. Vulkanisation, hergestellt werden.
Alternativ können der Ventilkörper und die mindestens eine Ventilklappe durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Steckverbindung miteinander verbunden sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper und/oder die Ventilklappe(n) aus flexiblem Material bestehen. Die Eigenspannung oder der Grad der Biegbarkeit (Flexibilität) des Ventils kann durch den Elastizitätsmodul und/oder durch die Abmessungen orthogonal zur Biegelinie oder Biegeebene der Ventilabschnitte oder Ventilbestandteile festgelegt werden, wobei eine Vergrösserung des Elastizitätsmoduls oder eine Vergrösse- rung der Abmessung die Biegbarkeit verringert und umgekehrt eine Verkleinerung des Elastizitätsmoduls oder eine Verkleinerung der Abmessung die Biegbarkeit vergrössert. Der Ventilkörper und/oder die mindestens eine Ventilklappe können auch mit einem Stabilisierungselement oder Versteifungselement gekoppelt sein. Zweckmässigerweise besteht das Stabilisierungselement oder Versteifungselement aus einem ersten Material und das Ventil bzw. der Ventilkörper und/oder das mindestens eine Ventil aus einem zweiten Material, wobei der E-Modul des ersten Materials grösser als der E-Modul des zweiten Materials ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Ventilkörper in einem ihn kranzartig oder ringartig umgebenden Ventilsitz angeordnet, der aus dem ersten Material besteht. Vorzugsweise bestehen der Ventilkörper und ggf. die Ventilklappen aus einem weichelastischen Material, während der kranzartige oder ringartige Ventilsitz aus einem hartelastischen Material besteht.
Sämtliche Massnahmen zur Versteifung oder Stabilisierung des Ventils insgesamt bzw. seiner Abschnitte oder Bestandteile sollten dabei im Innern eines weichelastischen Materials angeordnet sein oder vom Ventilsitz auf das Ventil einwirken, so dass gewährleistet ist, dass die beim Schliessen des Ventils einander berührenden Ventilbereiche, z.B. Ventilschlitze, die nötige Verformung erfahren können. Alternativ können die Ventilklappen eine Dichtungslippe aufweisen.
Die beim Schliessen einander berührenden Bereiche des Ventils bilden daher Abdichtungsbereiche bzw. die eigentliche Ventildichtung.
Bei einer weiteren Ausführung durchläuft das mindestens eine Ventil beim Übergang von dem geschlossenen zu dem geöffneten Zustand des Ventils oder beim Übergang von dem geöffneten zu dem geschlossenen Zustand des Ventils aufgrund der Verformung des Ventils einen Druckpunkt, in welchem die in dem Ventil gespeicherte potentielle Energie maximal ist.
Bevorzugt sind die Ventilklappen zunächst einem ersten Gleichgewichtszustand, in welchem sie die Ventilöffnung ohne Vorspannung schliessen. Sie können dann in einen zweiten Gleichgewichtszustand übergehen, in welchem sie wiederum ohne Vorspannung sind, die Ventilöffnung aber freigeben. Alternativ können die Ventilklappen im geschlossenen und/oder geöffneten Zustand unter einer Vorspannung stehen. Bevorzugt ist ein Stellglied oder Aktor notwendig, um die Ventilklappen aus dem Gleichgewichtszustand auszulenken. Der Druckpunkt maximaler Energie kann z.B. dadurch zustande kommen, dass das Ventil bei seiner Verbiegung vom geschlossenen zum geöffneten Zustand eine zunächst zunehmende und nach Überwinden des Druckpunktes abnehmende Kompression bzw. Stauchung entlang der Biegelinie oder Biegeebene erfährt. Die maximale potentielle Energie liegt dann vorwiegend in Form von Kompressionsenergie vor. Die Verformung des Ventils kann z.B. ein Umstülpen einer Ventilklappe von einer konkaven Form der Ventilklappe zu einer konvexen Form der Ventilklappe sein.
Druckerzeugungsmittel
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Druckerzeugungsmittel zum Abgeben einer fliessfähigen Masse (M), insbesondere einer flüssigen Masse mit suspendierten Feststoff-Partikeln, gelöst, das ein wie oben beschriebenes Ventil umfasst. Das Druckerzeugungsmittel ist insbesondere für den Einbau in eine Giessmaschine geeignet.
Der Druck zur Abgabe der Massen kann auf unterschiedlichste Weisen erzeugt werden. Die Masse kann sich in einem mit einer Druckquelle, zum Beispiel einer Druckgasquelle, einem Stempel, einer Membran oder einer Druckschnecke, in Verbindung stehenden Behälter befinden und aufgrund eines Drucks unmittelbar durch eine Auslassöffnung getrieben werden. Alternativ kann die Masse auch zunächst in eine Dosierkammer gelangen. Erfindungsgemäss passiert die Masse beim Austrieb mindestens ein Ventil wie oben beschrieben.
Die der Erfindung zugrund liegende Aufgabe wird ausserdem durch ein weiteres Druckerzeugungsmittel gelöst, das für den Einbau in eine wie oben beschriebene Giessmaschine geeignet ist und insbesondere mindestens ein Ventil wie oben beschrieben aufweist. Es besitzt eine Dosierkammer mit veränderbarem Kammer-Volumen und mit mindestens einem Dosierkammer-Auslassventil sowie einem Dosierkammer- Einlassventil, wobei das Dosierkammer-Einlassventil in der Fluidverbindung zwischen dem Massebehälter-Volumen und dem Dosierkammer-Volumen angeordnet ist. Mindestens ein Auslass- und ein Einlassventil weisen jeweils einen Ventilkörper mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe auf, die an dem Ventilkörper angelenkt ist und die jeweilige Ventilöffnung abdichtet.
Erfindungsgemäss unterscheiden sich das Schliess- und /oder Öffnungsverhalten der Ventile.
Die Ventilklappe des Einlass- und die Ventilklappe des Auslassventils weisen unterschiedlich grosse Schliesskräfte auf.
Insbesondere sind die Ventilklappe oder -klappen des Einlassventils und die Ventilklappe oder -klappen des Auslassventils unterschiedlich grossen Vorspannungen ausgesetzt, welche die Ventilklappe gegen die Ventilöffnung drücken.
Alternativ können die höheren Schliesskräfte der jeweiligen Ventile, zusätzlich mittels einer äusseren, nur oder vorwiegend während der Schliessphase auf die Ventilklappen wirkenden Kraft erzeugt werden.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Öffnen der Ventilklappen mittels einer zusätzlichen nur oder vorwiegend während der Öffnungsphase wirkenden Kraft begünstigt wird.
Das Auslassventil schliesst die Giessmaschinen gegenüber der Umgebung ab, während das Einlassventil die Fluidverbindung zwischen Massebehälter und Dosierkammer bildet. Während das Einlassventil die Dosiergenauigkeit der Dosierkammer bestimmt, sorgt das Auslassventil für die Dosiergenauigkeit der abgegeben Masse und für das Verhindern einer Kontaminierung der Umgebung. Ein vorzeitiger Austritt und ein Nachtropfen von Masse aus dem Auslassventil sind unerwünscht. Die Schliessanforderung an das Auslassventil ist daher in der Regel höher als an das Einlassventil. Bevorzugt ist daher die Ventilklappe oder sind die Ventilklappen des Auslassventils einer höheren Vorspannung ausgesetzt als die des Einlassventils. Im Grenzfall kann die Ventilklappe mindestens eines Ventils, bevorzugt des Einlassventils, im drucklosen Zustand ohne Vorspannung die Ventilöffnung schliessen.
Das Druckerzeugungsmittel stellt eine Pumpe dar, deren Funktionsweise einen Ansaughub und einen Ausstosshub aufweist.
Die Dosierkammer mit veränderbarem Kammer-Volumen, das Dosierkammer- Auslassventil und das Dosierkammer-Einlassventil bilden zusammen eine Dosiereinheit. Während eines Einlass-Hubs gelangt Masse über das geöffnete Einlass-Ventil bei geschlossenem Auslass-Ventil in die Dosierkammer hinein, und während eines Aus- lass-Hubs gelangt Masse über das geöffnete Auslass-Ventil bei geschlossenem Einlass-Ventil aus der Dosierkammer heraus, um z.B. in Hohlformen, in Alveolen oder auf ein Förderband gegossen zu werden.
Das Druckerzeugungsmittel kann einen hermetisch verschliessbaren und mit einer Druckquelle kommunizierenden Massebehälter aufweisen. Dadurch kann das Füllen der Dosierkammer mit Masse (Eindosieren) durch Druckeinwirkung auf die Masse im Massebehälter erfolgen oder zumindest unterstützt werden. Als Druckquelle kann eine Quelle für komprimiertes Gas, insbesondere eine Druckluftquelle verwendet werden. Anstelle der Druckquelle oder als Ergänzung zu ihr kann das Druckerzeugungsmittel einen hermetisch verschliessbaren Massebehälter mit veränderbarem Massebehälter- Volumen aufweisen. Dies ermöglicht eine das Eindosieren in die Dosierkammer bewirkende oder zumindest unterstützende Druckerzeugung im Massebehälter durch Verringern des Massebehälter-Volumens.
Vorzugsweise verlaufen die Ventil-Durchlassrichtung des mindestens einen Dosierkammer-Auslassventils von dem Dosierkammer-Volumen zu der die Giessmaschine umgebenden Atmosphäre und die Ventil-Durchlassrichtung des Dosierkammer- Einlassventils von dem Massebehälter-Volumen zu dem Dosierkammer-Volumen. Dadurch kann durch Vergrössern des Dosierkammer-Volumens in der Dosierkammer ein Unterdruck erzeugt werden, so dass das Dosierkammer-Auslassventil geschlossen bleibt und sich das Dosierkammer-Einlassventil öffnet, wodurch bis zum Druckausgleich Masse in die Dosierkammer einströmt. Durch Verkleinern des Dosierkammer-Volumens kann dann in der Dosierkammer ein Überdruck erzeugt werden, so dass sich das Do- sierkammer-Einlassventil schliesst und das Dosierkammer-Auslassventil öffnet, wodurch bis zum Druckausgleich Masse aus der Dosierkammer ausströmt.
Vorzugsweise besitzt die Dosierkammer mehrere Dosierkammer-Auslassventile und nur ein Dosierkammer-Einlassventil. Alternativ kann Dosierkammer mehrere Dosierkammer-Auslassventile und mehrere Dosierkammer-Einlassventile besitzen.
Insbesondere können die Anzahl der Dosierkammer-Auslassventile und die Anzahl der Dosierkammer-Einlassventile einer Dosierkammer gleich sein, wobei zweckmässiger- weise jedem Dosierkammer-Auslassventil ein Dosierkammer-Einlassventil zugeordnet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung besitzt die Giessmaschine bzw. ihr Druckerzeugungsmittel mehrere Dosierkammern, wobei vorzugsweise jede Dosierkammer ein Dosierkammer-Auslassventil und ein Dosierkammer-Einlassventil aufweist. Dadurch können eine Vielzahl von Dosierkammern in der Giessmaschine parallel geschaltet angeordnet werden, wodurch sich ein hoher Durchsatz erzielen lässt. Vorzugsweise sind die jeweiligen Kammer-Volumina jeder der Dosierkammern miteinander gekoppelt veränderbar.
Giessmaschine
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemässe Giessmaschine gelöst, die einen Massebehälter zur Aufnahme der fliessfäh igen Masse umfasst. Die Giessmaschine weist mindestens einem Ventil, das mit dem Massebehälter-Innenraum in Fluidverbin- dung steht, auf, wobei das Ventil bei Vorhandensein eines Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geöffneten Zustand ist und bei Nicht-Vorhandensein dieses Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geschlossenen Zustand ist. Die Giessmaschine umfasst ausserdem ein Druckerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Druckgefälles entlang der Ventil-Durchlassrichtung des Ventils. Das Ventil ist erfindungsgemäss ein wie weiter oben beschriebenes ein Giessmaschi- nenventil, das einen Ventilkörper mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe aufweist, die an dem Ventilkörper angelenkt ist und die Ventilöffnung im drucklosen Zustand ohne Vorspannung abdichtet.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Giessmaschine mit einem Druckerzeugungsmittel wie weiter oben beschrieben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen einer Giessmaschine, eines Druckerzeugungsmittels und eines Ventils anhand der Zeichnung, wobei
Fig. 1 eine Ausführung einer Dosiereinheit des erfindungsgemässen Druckerzeugungsmittels in einer ersten Betriebsphase zeigt;
Fig. 2 die Dosiereinheit in einer zweiten Betriebsphase zeigt;
Fig. 3 die Dosiereinheit in einer dritten Betriebsphase zeigt;
Fig. 4 die Dosiereinheit in einer vierten Betriebsphase zeigt;
Fig. 5 die Dosiereinheit in einer fünften Betriebsphase zeigt;
Fig. 6 die Dosiereinheit in sechsten Betriebsphase zeigt;
Fig. 7 anhand der Dosiereinheit die Druckverhältnisse während des Betriebs der Dosiereinheit zeigt;
Fig. 8 eine Perspektivansicht einer entlang einer vertikalen Ebene geschnittenen erfindungsgemässen Giessmaschine ist, wobei die in den Figuren 1 bis 7 beschriebene Dosiereinheit einen Teil des Druckerzeugungsmittels bzw. der Giessmaschine bildet; Fig. 9 eine Perspektivansicht einer Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 10 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 11 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 12 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 13 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 14A eine im Wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete weitere Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 14B die im Wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ausführung des erfindungsgemässen Ventils gemäss Fig. 14A ist;
Fig. 15A eine im Wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete weitere Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist;
Fig. 15B die im wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ausführung des erfindungsgemässen Ventils gemäss Fig. 15A ist;
Fig. 16A eine im wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete weitere Ausführung des erfindungsgemässen Ventils ist; und
Fig. 16B die im wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ausführung des erfindungsgemässen Ventils gemäss Fig. 16A ist; Fig. 17A eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung des erfin- dungsgemässen Ventils mit geschlossenen Ventilklappen ist; und
Fig. 17B eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung des erfin- dungsgemässen Ventils mit geöffnenten Ventilklappen ist.
Anhand von Fig. 1 wird nun der Aufbau einer Dosiereinheit 3, 4 beschrieben, die einen unteren Ventilblock 3 sowie einen oberen Ventilblock 4 aufweist. Die Dosiereinheit 3, 4 ist ein wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemässen Druckerzeugungsmittels.
Der untere Ventilblock 3 enthält eine Vielzahl nebeneinander angeordneter und zueinander paralleler unterer Ventilkanäle 5, deren Querschnitt vorzugsweise kreisförmig ist. Jeder der unteren Ventilkanäle 5 wird durch eine Kanalwand 31 begrenzt, die vorzugsweise zylinderförmig ist. Am unteren Ende eines unteren Ventilkanals 5 befindet sich ein unteres Ventil 32, und am oberen Ende eines unteren Ventilkanals 5 befindet sich ein oberes Ventil 42. Durch die Kanalwand 31 , das untere Ventil 32 und das obere Ventil 42 wird eine Dosierkammer 7 definiert, deren Volumen V veränderlich ist und durch einen variablen Abschnitt des unteren Ventilkanals 5 gebildet ist.
Der obere Ventilblock 4 enthält ebenfalls eine Vielzahl nebeneinander angeordneter und zueinander paralleler oberer Ventilkanäle 6, deren Querschnittsform der Querschnittsform der unteren Ventilkanäle 5 entspricht, vorzugsweise also ebenfalls kreisförmig ist. Jeder der unteren Ventilkanäle 5 wird durch eine Kanalwand 31 begrenzt, die vorzugsweise zylinderförmig ist. Am unteren Ende eines oberen Ventilkanals 6 befindet sich ein oberes Ventil 42, und am oberen Ende ist jeder obere Ventilkanal 6 mit einem Massenbehälter 2 (siehe Fig. 8) verbunden.
Die Kanalwand 31 , das untere Ventil 32 und das obere Ventil 42 bestimmen die Dosierkammer 7 mit ihrem Volumen V. Der Innenquerschnitt eines unteren Ventilkanals 5 entspricht dem Aussenquerschnitt eines oberen Ventilkanals 6. Jeder obere Ventilkanal 6 ist im Innern eines unteren Ventilkanals 5 entlang der gemeinsamen Achse X der Kanäle 5 und 6 verschiebbar. Durch diese Relativbewegung der Kanalwand 41 zur Kanalwand 31 kann das im wesentlichen durch die Kanalwand 31 , das untere Ventil 32 und das obere Ventil 42 bestimmte Volumen V der Dosierkammer 7 verändert werden. Eine ringförmige Dichtung 43, die als Dichtungsring 43 in einer Ringnut in der Aussenfläche der Kanalwand 41 gelagert ist, sorgt für eine Abdichtung der Dosierkammer 7 und verhindert, dass sich giessbare Masse zwischen der Kanalwand 31 und der Kanalwand 41 ausbreiten und unkontrolliert aus der Dosierkammer 7 austreten kann. Die ringförmige Dichtung kann auch als mit der Kanalwand 41 einstückiger Ringwulst (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Optional können auch mehrere axial beabstandete Dichtungsringe 43 oder Ringwülste (nicht dargestellt) an der Kanalwand 41 vorgesehen sein.
Das untere Ventil 32 ist aus einem elastischen Material gebildet. Wenn an dem unteren Ventil 32 eine ausreichend geringe Druckdifferenz zwischen der Dosierkammer 7 und der Umgebung (Atmosphäre) vorliegt, d.h. wenn eine minimale Ventil-Druckdifferenz nicht überschritten wird, bleibt das elastische Material des Ventils im wesentlichen un- verformt, und das untere Ventil 32 bleibt geschlossen. Erst wenn die minimale Ventil- Druckdifferenz überschritten wird, öffnet sich das untere Ventil 32.
Ähnliches gilt für das obere Ventil 42. Das obere Ventil 42 ist ebenfalls aus einem elastischen Material gebildet. Wenn an dem oberen Ventil 42 eine ausreichend geringe Druckdifferenz zwischen dem Ventilkanal 6 und der Dosierkammer 5 vorliegt, d.h. wenn eine minimale Ventil-Druckdifferenz nicht überschritten wird, bleibt das elastische Material des Ventils im wesentlichen unverformt, und das obere Ventil 42 bleibt geschlossen. Erst wenn die minimale Ventil-Druckdifferenz überschritten wird, öffnet sich das obere Ventil 42.
Anhand der Figuren 1 , 2, 3, 4, 5 und 6 wird nun die Funktionsweise der Dosiereinheit 3, 4 als Bestandteil des erfindungsgemässen Druckerzeugungsmittels beschrieben.
Fig. 1 zeigt die erste Phase eines Giesszyklus der Dosiereinheit 3, 4. Der obere Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 ist aus dem unteren Ventilblock 3 bzw. aus dem jeweiligen unteren Ventilkanal 5 so weit entlang der Achse X herausgezogen, wie es dem benötigten Dosiervolumen entspricht. Der obere Ventilblock 4 befindet sich am Ende des Ansaughubes und ruht bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Das Volumen V der Dosierkammer 7 nimmt seinen maximalen Wert ein. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit giessbarer Masse M gefüllt, die ausreichend viskos ist, dass sie praktisch sofort nach dem Ansaugen zur Ruhe kommt. Dies ist gleichzeitig der Beginn des Ausstosshubes. Das untere Ventil 32 und das obere Ventil 42 sind geschlossen. Die Masse M ruht.
Fig. 2 zeigt die zweite Phase des Giesszyklus. Der Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 wird in den unteren Ventilblock 3 bzw. in den jeweiligen unteren Ventilkanal 5 entlang der Achse X hineingeschoben. Das obere Ventil 42 ist geschlossen, und das untere Ventil 32 ist offen. Die Masse M in der Dosierkammer 7 wird aus dem sich verkleinernden Volumen V der Dosierkammer durch das untere Ventil 32 ausge- stossen. Der obere Ventilblock 4 befindet sich an einer Stelle innerhalb des Ausstosshubes und bewegt sich bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit Masse M gefüllt, die sich während des Ausstosshubes bewegt.
Fig. 3 zeigt die dritte Phase des Giesszyklus. Der obere Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 ist in den unteren Ventilblock 3 bzw. in den jeweiligen unteren Ventilkanal 5 fast so weit entlang der Achse X hineingeschoben, wie es dem benötigten Dosiervolumen entspricht. Das obere Ventil 42 ist geschlossen, und das untere Ventil 32 ist immer noch offen. Die Masse M in der Dosierkammer 7 wird weiterhin durch das untere Ventil 32 ausgestossen. Der obere Ventilblock 4 befindet sich kurz vor dem Ende des Ausstosshubes und bewegt sich noch bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Das Volumen V der Dosierkammer 7 hat fast seinen minimalen Wert erreicht. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit Masse M gefüllt.
Fig. 4 zeigt die vierte Phase des Giesszyklus. Der obere Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 wird aus dem unteren Ventilblock 3 bzw. aus dem jeweiligen unteren Ventilkanal 5 entlang der Achse X herausgezogen. Das obere Ventil 42 ist offen, und das untere Ventil 32 ist geschlossen. Die Masse M wird durch das obere Ventil 42 in das sich vergrössernde Volumen V der Dosierkammer 7 gesaugt. Der obere Ventilblock 4 befindet sich an einer Stelle innerhalb des Ansaughubes und bewegt sich bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Das Volumen V der Dosierkammer 7 vergrössert sich. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit Masse M gefüllt, die sich während des Ansaughubes bewegt.
Fig. 5 zeigt die fünfte Phase des Giesszyklus. Der obere Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 ist aus dem unteren Ventilblock 3 bzw. aus dem jeweiligen unteren Ventilkanal 5 fast so weit entlang der Achse X herausgezogen, wie es dem benötigten Dosiervolumen entspricht. Das obere Ventil 42 ist immer noch offen, und das untere Ventil 32 ist immer noch geschlossen. Die Masse M wird weiterhin durch das obere Ventil 42 in das sich vergrössernde Volumen V der Dosierkammer 7 gesaugt. Der obere Ventilblock 4 befindet sich kurz vor dem Ende des Ansaughubes und bewegt sich noch bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Das Volumen V der Dosierkammer 7 hat fast seinen maximalen Wert erreicht. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit Masse M gefüllt.
Fig. 6 zeigt die sechste Phase des Giesszyklus der Dosiereinheit 3, 4. Der obere Ventilblock 4 bzw. jeder der oberen Ventilkanäle 6 ist aus dem unteren Ventilblock 3 bzw. aus dem jeweiligen unteren Ventilkanal 5 so weit entlang der Achse X herausgezogen, wie es dem benötigten Dosiervolumen entspricht. Der obere Ventilblock 4 befindet sich am Ende des Ansaughubes und ruht bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Das Volumen V der Dosierkammer 7 nimmt wieder seinen maximalen Wert ein. Jeder obere Ventilkanal 6 und jeder untere Ventilkanal 5 ist mit Masse M gefüllt. Dies ist gleichzeitig der Beginn des Ausstosshubes (siehe Fig. 1 ). Das untere Ventil 32 und das obere Ventil 42 sind geschlossen. Die Masse M ruht.
Anhand der Figuren 7A, 7B, 7C und 7D werden nun die Druckverhältnisse während des Betriebs der Dosiereinheit 3, 4 als Bestandteil des erfindungsgemässen Druckerzeugungsmittels beschrieben.
Fig. 7A zeigt die Druckverhältnisse am Ende des Ansaughubes bzw. am Beginn des Ausstosshubes. Der obere Ventilblock 4 ruht bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Die Masse M ruht ebenfalls. Der Druck P1 in der durch den unteren Ventilkanal 5 gebildeten Dosierkammer 7 ist gleich gross wie der Druck P2 in dem oberen Ventilkanal 6 (P1 = P2). Aufgrund des hydrostatischen Drucks kann es vorkommen, dass die absoluten Werte der Drücke P1 und P2 etwas höher sind als der Atmosphärendruck PO. Diese Druckdifferenz P1 - PO = P2 - PO ist aber kleiner als die minimale Ventil-Druckdifferenz (Öffnungsdruck).
Fig. 7B zeigt die Druckverhältnisse während des Ausstosshubes. Der obere Ventilblock 4 bewegt sich bezüglich des unteren Ventilblocks 3 nach unten. Der Druck P1 in der durch den unteren Ventilkanal 5 gebildeten Dosierkammer 7 ist grösser als der Druck P2 in dem oberen Ventilkanal 6 (P1 > P2). Das obere Ventil 42 ist geschlossen. Aus- serdem ist der Druck P1 in der Dosierkammer 7 grösser als der Atmosphärendruck PO. Das untere Ventil 32 ist geöffnet.
Fig. 7C zeigt die Druckverhältnisse während des Ansaughubes. Der obere Ventilblock 4 bewegt sich bezüglich des unteren Ventilblocks 3 nach oben. Der Druck P1 in der durch den unteren Ventilkanal 5 gebildeten Dosierkammer 7 ist kleiner als der Druck P2 in dem oberen Ventilkanal 6 (P1 < P2). Das obere Ventil 42 ist geöffnet. Ausserdem ist der Druck P1 in der Dosierkammer 7 kleiner als der Atmosphärendruck PO. Das untere Ventil 32 ist geschlossen.
Fig. 7D zeigt die Druckverhältnisse gegen Ende des Ansaughubes. Der obere Ventilblock 4 bewegt sich noch bezüglich des unteren Ventilblocks 3. Der Druck P1 in der durch den unteren Ventilkanal 5 gebildeten Dosierkammer 7 ist immer noch kleiner als der Druck P2 in dem oberen Ventilkanal 6 (P1 < P2). Das obere Ventil 42 ist noch geöffnet. Ausserdem ist der Druck P1 in der Dosierkammer 7 kleiner als der Atmosphärendruck PO. Das untere Ventil 32 ist noch geschlossen.
Fig. 8 ist eine Perspektivansicht einer entlang einer vertikalen Ebene geschnittenen Giessmaschine 1 , wobei die in den Figuren 1 bis 7 beschriebene Dosiereinheit 3, 4 einen Teil der Giessmaschine 1 bildet. Die Giessmaschine 1 enthält von oben nach unten angeordnet im wesentlichen drei Elemente, nämlich einen Massebehälter 2, einen oberen Ventilblock 4 mit oberen Ventilen 42 und einen unteren Ventilblock 3 mit unteren Ventilen 32. Der obere Ventilblock 4 ist hier plattenförmig ausgebildet und an seiner Oberseite mit dem Massebehälter 2 und an seiner Unterseite mit einer Vielzahl von zylinderförmigen oberen Ventilkanälen 6 verbunden, die sich jeweils normal zur ebenen Unterseite des oberen Ventilblocks 4 erstrecken und die jeweils durch eine zylinderförmige Kanalwand 41 gebildet sind. An ihrem unteren Ende besitzen sie jeweils ein oberes Ventil 42. Der Boden des Massebehälters 2 enthält eine Vielzahl von Löchern 21 , von denen jedes in einen der oberen Ventilkanäle 6 mündet.
Der untere Ventilblock 3 ist hier durch eine untere Platte 3a und eine obere Platte 3b gebildet, die parallel zum oberen Ventilblock 4 und dem Boden des Massebehälters 2 ausgerichtet sind. Die beiden Platten 3a und 3b besitzen eine Vielzahl von Löchern, an denen sie über eine Vielzahl zylinderförmiger unterer Ventilkanäle 5 verbunden sind, die sich vom Ort eines der Löcher in den Platten 3a und 3b stegartig zwischen der unteren Platte 3a und der oberen Platte 3b erstrecken und die jeweils durch eine zylinderförmige Kanalwand 31 gebildet sind. Der untere Ventilblock 3 besteht somit aus einer starren Einheit, die durch die untere Platte 3a, die obere Platte 3b und die Vielzahl der stegartigen unteren Ventilkanäle 5 gebildet ist. An seinem unteren Ende besitzt jeder untere Ventilkanal 5 ein unteres Ventil 32.
Der untere Ventilblock 3 und der obere Ventilblock 4 sind aneinander gleitend gelagert. Die gleitende Lagerung wird dabei durch die Vielzahl der zylinderförmigen Kanalwände 41 der oberen Ventilkanäle 6 und die Vielzahl der zylinderförmigen Kanalwände 31 der unteren Ventilkanäle 5 gebildet, wobei die Aussenwand einer jeweiligen Ventil-Kanalwand 41 an der Innenwand einer jeweiligen Ventil-Kanalwand 31 anliegt und wobei entlang der jeweiligen Zylinderachse X die konzentrischen Zylinder-Kanalwände 31 , 41 relativ zueinander gleiten können. Durch diese lineare Relativbewegung zwischen dem unteren Ventilblock 3 und dem oberen Ventilblock 4 wird das Volumen V der im wesentlichen durch die Ventil-Kanalwand 31 sowie durch das unteren Ventil 32 und das obere Ventil 42 bestimmten Dosierkammern 7 verändert, wie man auch an dem Zyklus der Figuren 1 , 2, 3, 4, 5 und 6 sieht. Für die Druckverhältnisse in dem unteren Ventilkanal 5 bzw. in der innerhalb einer von ihm bestimmten Dosierkammer 7 sowie in dem oberen Ventilkanal 6 gilt das anhand von Fig. 7A, 7B, 7C und 7D Gesagte. Für die wesentliche Funktion der Giessmaschine 1 spielt es keine Rolle, ob während eines Giesszyklus der untere Ventilblock 3 bewegt wird und der obere Ventilblock 4 ruht oder umgekehrt oder ob beide gleichzeitig oder nacheinander relativ zueinander bewegt werden.
In jeder der Dosierkammern 7 befindet sich ein Vibroelement 11 , über das in die zu giessende Masse Vibrationen eingetragen werden können. Die Vibroelemente 11 haben die Form von Stäbchen, die sich quer durch jede Dosierkammer 7 bzw. jeden unteren Ventilkanal 5 erstrecken und in der Ventil-Kanalwand 31 gelagert sind.
Fig. 9 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 50. Das Ventil 50 besitzt einen flächigen Grundkörper 51 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Der Grundkörper 51 ist in Ventil-Durchlassrichtung konvex gewölbt und von einem durch den Flächen-Mittelpunkt des Ventils 50 verlaufenden Schlitz 52 durchzogen. Dadurch ist beiderseits des Schlitzes 52 jeweils eine in etwa halbmondförmige Ventilklappe 53 definiert.
Das in Fig. 9 perspektivisch gezeigte Ventil 50 entspricht den in den Figuren 1 bis 6 im Schnitt gezeigten Ventilen 32 und 42.
Fig. 10 zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemässen Ventils 60. Das Ventil 60 besitzt einen flächigen Grundkörper 61 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil- Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Der Grundkörper 61 ist in Ventil- Durchlassrichtung konvex gewölbt und von einem durch den Flächen-Mittelpunkt des Ventils 60 verlaufenden ersten Schlitz 62 und einem den ersten Schlitz im Flächen- Mittelpunkt kreuzenden zweiten Schlitz 63 durchzogen. Durch die einander kreuzenden Schlitze 62 und 63 sind insgesamt vier Ventilklappen 64 definiert, die näherungsweise die Form eines rechtwinkligen Dreiecks haben.
Auch das in Fig. 10 perspektivisch gezeigte Ventil 60 entspricht den in den Figuren 1 bis 6 im Schnitt gezeigten Ventilen 32 und 42. Fig. 11 zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemässen Ventils 70. Das Ventil 70 besitzt einen flächigen Grundkörper 71 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil- Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Der Grundkörper 71 ist in Ventil- Durchlassrichtung konvex gewölbt und von vier durch den Flächen-Mittelpunkt des Ventils 70 verlaufenden und sich dort kreuzenden Schlitzen 72, 73, 74, 75 durchzogen. Durch die einander kreuzenden Schlitze 72, 73, 74, 75 sind insgesamt acht Ventilklappen 76 definiert, die näherungsweise die Form eines spitzwinkligen Dreiecks haben.
Anstelle der "geraden" Schlitze der Ventile 50, 60 oder 70 (siehe Fig. 9, 10, 11 ), die nur die Krümmung des flächigen Grundkörpers 51 , 61 , 71 aufweisen, können die Schlitze der Ventile 50, 60, 70 auch eine zusätzliche Krümmung innerhalb des flächigen Grundkörpers 51 , 61 , 71 aufweisen. Vorteilhaft sind S-förmige Schlitze (nicht gezeigt), die punktsymmetrisch zum Flächen-Mittelpunkt (Schnittpunkt aus Ventilachse und flächigem Grundkörper) im Grundkörper 51 , 61 , 71 angeordnet sind.
Fig. 12 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 80. Das Ventil 80 besitzt einen Grundkörper 81 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Von dem Grundkörper 81 ragen in Ventil- Durchlassrichtung zwei konkav gewölbte Ventilklappen 83, die mit ihren Enden entlang eines quer verlaufenden Schlitzes 82 aneinanderliegen und somit einen geschlitzten Grat 84 bilden.
Am randseitigen Ende 82a, des Schlitzes 82 sind Material-Anhäufungen ist ein Loch mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, das sich entlang der kerbartigen Schlitzendes 82a durch das membranartige Material des Ventils 80 hindurch erstreckt und dem Schlitzende 82a somit seinen kerbartigen Charakter nimmt, so dass durch Kerbspannungen verursachtes Risswachstum im Membranmaterial des Ventils 80 verhindert wird. Fig. 13 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 90. Das Ventil 90 besitzt einen Grundkörper 91 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermatehal, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Von dem Grundkörper 91 ragen in Ventil- Durchlassrichtung vier konkav gewölbte Ventilklappen 94, die mit ihren Enden entlang zweier quer verlaufender und einander rechtwinklig kreuzender Schlitze 92, 93 anei- nanderliegen und somit zwei geschlitzte Grate 95, 96 bilden, die einander ebenfalls rechtwinklig kreuzen.
Am randseitigen Ende 92a, 93a der Schlitze 92, 93 sind Material-Anhäufungen vorgesehen, um eine von den randseitigen Schlitzenden 92a, 93a ausgehende Rissbildung zu verhindern. Anstelle der Material-Anhäufungen oder in Kombination mit solchen Material-Anhäufungen können an den randseitigen Schlitzenden 92a, 93a Löcher mit annähernd kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sein, die sich entlang der kerbartigen Schlitzenden 92a 93a durch das membranartige Material des Ventils 90 hindurch erstrecken und den Schlitzenden 92a, 93a somit ihren kerbartigen Charakter nehmen, so dass durch Kerbspannungen verursachtes Risswachstum im Membranmaterial des Ventils 90 verhindert wird.
Fig. 14A und Fig. 14B zeigen eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 100, wobei Fig. 14A eine im wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 100 ist und Fig. 14B eine im wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 100 ist. Das Ventil 100 besitzt einen Grundkörper 101 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Von dem Grundkörper 101 ragen in Ventil- Durchlassrichtung drei konkav gewölbte Ventilklappen 105, die mit ihren Enden entlang dreier sternartig angeordneter Schlitze 102, 103, 104 aneinanderliegen, die in der Ventilmitte zusammenlaufen und somit drei geschlitzte Grate 106, 107, 108 bilden, die ebenfalls sternartig angeordnet sind und in der Ventilmitte zusammenlaufen. Die Oberkante der jeweiligen Grate 106, 107, 108 zwischen der Ventilmitte und dem Ventilrand hat einen konkaven Verlauf. In der Ventilmitte ragen die zusammenlaufenden Oberkan- ten der Grate 106, 107, 108 vom Ventilboden (gedachte Ebene, die vom unteren Rand des Ventil-Grundkörpers 101 aufgespannt wird) am weitesten nach oben.
Fig. 15A und Fig. 15B zeigen eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 110, wobei Fig. 15A eine im wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 110 ist und Fig. 15B eine im wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 110 ist. Das Ventil 110 besitzt einen Grundkörper 111 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Von dem Grundkörper 111 ragen in Ventil- Durchlassrichtung drei konkav gewölbte Ventilklappen 115, die mit ihren Enden entlang dreier sternartig angeordneter Schlitze 112, 113, 114 aneinanderliegen, die in der Ventilmitte mit ihren mittigen Enden 112b, 113b, 114b zusammenlaufen und somit drei geschlitzte Grate 116, 117, 118 bilden, die ebenfalls sternartig angeordnet sind und in der Ventilmitte zusammenlaufen. Die Oberkante der jeweiligen Grate 116, 117, 118 zwischen der Ventilmitte und dem Ventilrand hat einen konkaven Verlauf. In der Ventilmitte ragen die zusammenlaufenden Oberkanten der Grate 116, 117, 118 vom Ventilboden (gedachte Ebene, die vom unteren Rand des Ventil-Grundkörpers 111 aufgespannt wird) am weitesten nach oben.
Am randseitigen Ende 112a, 113a, 114a der Schlitze 112, 113, 114 sind Material- Anhäufungen vorgesehen, um eine von den randseitigen Schlitzenden 112a, 113a, 114a ausgehende Rissbildung zu verhindern. Anstelle der Material-Anhäufungen oder in Kombination mit solchen Material-Anhäufungen können an den randseitigen Schlitzenden 112a, 113a, 114a Löcher mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sein, die sich entlang der kerbartigen Schlitzenden 112a, 113a, 114a durch das membranartige Material des Ventils 110 hindurch erstrecken und den Schlitzenden 112a, 113a, 114a somit ihren kerbartigen Charakter nehmen, so dass durch Kerbspannungen verursachtes Risswachstum im Membranmaterial des Ventils 110 verhindert wird. Das Ventil 110 ist einer Herzklappe nachempfunden.
Fig. 16A und Fig. 16B zeigen eine Perspektivansicht eines erfindungsgemässen Ventils 120, wobei Fig. 16A eine im wesentlichen entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 120 ist und Fig. 16B eine im wesentlichen gleichgerichtet zur Ventil-Durchlassrichtung betrachtete Ansicht des Ventils 120 ist. Das Ventil 120 besitzt einen Grundkörper 121 aus einem elastischen Material, insbesondere aus Elastomermaterial, mit entlang der Ventilachse bzw. der Ventil-Durchlassrichtung betrachtet kreisförmigem Grundriss. Von dem Grundkörper 121 ragen in Ventil-Durchlassrichtung sechs konkav gewölbte Ventilklappen 128, die mit ihren Enden entlang von sechs sternartig angeordneten Schlitzen 122, 123, 124, 125, 126, 127 aneinanderlie- gen, die in der Ventilmitte mit ihren mittigen Enden zusammenlaufen und somit sechs geschlitzte Grate 129, 130, 131 , 132, 133, 134 bilden, die ebenfalls sternartig angeordnet sind und in der Ventilmitte zusammenlaufen. Die Oberkante der jeweiligen Grate 129, 130, 131 , 132, 133, 134 zwischen der Ventilmitte und dem Ventilrand hat einen konkaven Verlauf. In der Ventilmitte ragen die zusammenlaufenden Oberkanten der Grate 129, 130, 131 , 132, 133, 134 vom Ventilboden (gedachte Ebene, die vom unteren Rand des Ventil-Grundkörpers 121 aufgespannt wird) am weitesten nach oben.
Am randseitigen Ende 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a der Schlitze 122, 123, 124, 125, 126, 127 sind Material-Anhäufungen vorgesehen, um eine von den randseitigen Schlitzenden 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a ausgehende Rissbildung zu verhindern. Anstelle der Material-Anhäufungen oder in Kombination mit Material-Anhäufungen können an den randseitigen Schlitzenden 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a Löcher mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sein, die sich entlang der kerbartigen Schlitzenden 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a durch das membranartige Material des Ventils 120 hindurch erstrecken und den Schlitzenden 122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a somit ihren kerbartigen Charakter nehmen, so dass durch Kerbspannungen verursachtes Risswachstum im Membranmaterial des Ventils 120 verhindert wird. Das Ventil 120 erinnert an ein Zirkuszelt mit einer auf durchhängenden Balken aufliegenden, schlecht gespannten und somit durchhängenden Zeltplane.
Auf jedes der Ventile 90, 100, 110 oder 120 (siehe Fig. 13, 14, 15, 16) kann zusätzlich ein starrer Stabilisierungsring bzw. Spannring (nicht gezeigt) aufgeschoben werden, dessen Innendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser eines spannungslosen Ventils 90, 100, 110 oder 120 ist und durch den das Ventil 90, 110, 110 oder 120 in Radialrichtung komprimiert wird. Der Begriff "starr" ist dabei so aufzufassen, dass die FIe- xibilität des Stabilisierungs- oder Spannrings deutlich geringer als die des Ventils ist. Dadurch erhält das Ventil 90, 100, 110 oder 120 eine Vorspannung, die aufgrund der Konkavität der Ventilklappen dieser Ventile ein Aneinanderdrücken dieser Ventilklappen in den Schlitzen bewirkt. Dieser sich in Umfangshchtung um das Ventil 90, 100, 110 oder 120 erstreckende Stabilisierungsring erstreckt sich zumindest über einen Teilabschnitt der axialen Länge des Ventils 90, 100, 110 oder 120.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Stabilisierungsring entlang der axialen Richtung entlang des Ventils 90, 100, 110 oder 120 verschiebbar ist. Bei dem Ventil 90, 100, 110 oder 120 mit konkaven Ventilklappen bewirkt eine Verschiebung des Stabilisierungsrings bzw. Spannrings entlang der axialen Richtung eine Veränderung der Vorspannung im Ventilmaterial und somit eine Veränderung der Anpresskraft der aneinander gepressten Ventilklappen und damit letztendlich eine Veränderung der Schliesskraft des Ventils 90, 110, 110 oder 120.
Eine Axial-Verschiebung des Stabilisierungsrings in der Ventil-Durchlassrichtung bewirkt dann eine Erhöhung der Schliesskraft. Eine Axial-Verschiebung des Stabilisierungsrings entgegengesetzt zur Ventil-Durchlassrichtung bewirkt dabei eine Verringerung der Schliesskraft.
Auf diese Weise können gleichartig aufgebaute Ventile erstellt werden, deren Ventilklappen jeweils unterschiedlich grossen Vorspannungen ausgesetzt sind.
Die hier beschriebenen und gezeigten Ventile 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 bestehen vorzugsweise aus einem Elastomermaterial. Zur Stabilisierung oder Versteifung können an den Oberflächen oder im Innern des Ventilmaterials Versteifungsrippen oder Versteifungsnetze angebracht sein. Insbesondere können Gewebeeinlagen zur Verhinderung von Risswachstum oder Rissbildung verwendet werden. Eine lokale Ventil- Versteifung ist auch durch eine lokal unterschiedliche Dicke des flächigen Ventilmaterials möglich, und zwar vorzugsweise in Form von Oberflächenrippen aus Ventilmaterial. Die Ventile können einstückig hergestellt werden und auch mit einer inhärenten Materialspannung ("eingefrorener" Spannungszustand) versehen werden. Durch solche inhärenten Materialspannungen und/oder durch eine spezielle Ventilform, bei der eine Ver- formung und insbesondere ein Umstülpen des Ventils unter Überwindung einer Kompression des Ventils entlang der Ebene des flächigen Ventil-Grundkörpers erfolgt, lassen sich die erfindungsgemässen Ventile mit Druckpunkten versehen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemässes Ventil 130 ist in den Figuren 17A und 17B gezeigt. Die Ventilklappen 133 sind als federnde oder federnd gelagerte Elemente an den Ventilkörper 131 angelenkt. Die Ventilklappen 133 können aus Federstahl oder einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein. Die Ventilklappen 133 liegen, wie in Figur 17A gezeigt, im drucklosen Zustand aneinander an und verschliessen die Ventilöffnung, sodass kein Material aus dem Inneren des Ventilkörpers 131 aus- fliessen kann. Die Ventilklappen 133 können alternativ so angeordnet sein, dass sie im geschlossen Zustand unter ein Vorspannung stehen und die Ventilöffnung abdichten.
Zum Öffnen des Ventils 130 dient ein Stössel 132, der die Ventilklappen 133 in Öffnungsrichtung drückt, so dass sich die Ventilklappen 133, wie in Figur 17B gezeigt, voneinander wegbewegen und die Ventilöffnung freigegeben wird.
Dazu kann sich entweder der Stössel 132 in Richtung der Ventilklappen 133 bewegen oder der Ventilkörper 131 wird an den Stössel 132 herangezogen.
Im vorliegend gezeigten Beispiel ist der Stössel als 132 als Ringstössel 132 mit einem inneren Kanal 136 ausgebildet.
Der Ringkanal 136 kann Masse enthalten, die erst aus dem Kanal 136 austreten kann, wenn die Ventilklappen 133 geöffnet werden.
Innerhalb des Ventilkörpers 131 kann ausserdem in dem den Ringstössel 132 umgebenen Ringkanal 137 weitere Masse enthalten sein, die aus dem Ventil 130 ausströmen kann, sobald die Ventilklappen 133 einmal in der geöffneten Position sind.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine erste Massenkomponente im inneren Kanal 136 und separat davon eine zweite, andersartige Massenkomponente im Ringkanal 137 gehalten wird. Diese können praktisch gleichzeitig durch das erfindungsge- mässe Ventil 130 abgegeben werden. Bei der ersten Massenkomponente kann es sich um eine Füllmasse oder partikelartige Komponenten, wie Nuss- oder Krokantstücke handeln.
Wird der Stössel 132 wieder zurückgezogen und strömt keine weitere Masse nach, sorgt die Eigenspannung der Ventilklappen 133 dafür, dass die Ventilklappen 133 wieder die in Figur 17A gezeigte, geschlossene Position einnehmen.

Claims

Patentansprüche
1. Giessmaschinenventil (50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120), insbesondere für den Einbau in eine Giessmaschine (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen Ventil körper (51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ; 101 ; 111 ; 121 ; 131 ) mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe (53; 64; 76; 83; 94;
105; 115; 128; 133) aufweist, die an dem Ventilkörper angelenkt ist und die Ventilöffnung im drucklosen Zustand ohne Vorspannung weitestgehend schliesst.
2. Giessmaschinenventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil bei Vorhandensein eines Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geöffneten Zustand ist und bei Nicht-Vorhandensein dieses Druckgefälles entlang seiner Ventil-Durchlassrichtung in einem geschlossenen Zustand ist.
3. Giessmaschinenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe flexibel ist.
4. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe aus Elastomermaterial besteht, das an der Ventilöffnung anliegt.
5. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mindestens zwei der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappen aufweist, die an dem Ventilkörper angelenkt sind und die Ventilöffnung abdichten.
6. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der auf eine Ventil-Querschnittsebene senkrecht zur Ventil- Durchlassrichtung projizierte Klappenrand der mindestens einen Ventilklappe des Ventils von einem ersten radial äusseren Punkt der Ventil-Querschnittsebene über einen radial mittigen Punkt der Ventil-Querschnittsebene zu einem zweiten radial äusseren Punkt der Ventil-Querschnittsebene verläuft.
7. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mindestens drei der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappen aufweist, die an dem Ventilkörper in einem peripheren Bereich angelenkt sind und die Ventilöffnung abdichten, wobei das Ventil eine sich in Richtung der Ventil- Durchlassrichtung erhabene pyramidenartige Gestalt besitzt, deren pyramidenartige Flächen jeweils durch eine Ventilklappe gebildet sind, so dass sich zwischen zwei jeweiligen aneinandergrenzenden pyramidenartigen Flächen jeweils ein Ventilschlitz von einem radial äusseren Punkt zur radialen Mitte erstreckt.
8. Giessmaschinenventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil drei, vier, fünf oder sechs Ventilklappen aufweist und eine jeweils drei-, vier, fünf- oder sechsflächige pyramidenartige Gestalt hat.
9. Giessmaschinenventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pyramidenartigen Flächen von der Pyramidenspitze betrachtet jeweils konkav geformt und durch eine jeweilige konkav geformte Ventilklappe gebildet sind, deren Konkavität sich zwischen den begrenzenden Ventilschlitzen und dem peripheren Anlenkungsbereich erstreckt oder die pyramidenartigen Flächen von der Pyramidenspitze betrachtet jeweils konvex geformt und durch eine jeweilige konvex geformte Ventilklappe gebildet sind, deren Konvexität sich zwischen den begrenzenden Ventilschlitzen und dem peripheren Anlenkungsbereich erstreckt.
10. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und die mindestens eine Ventilklappe einstückig ausgebildet sind.
11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und die mindestens eine Ventilklappe des Ventils als ein Elastomer-Gussteil ausgebildet sind.
12. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und die mindestens eine Ventilklappe durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Steckverbindung miteinander verbunden sind.
13. Giessmaschinenventil nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mit einem Stabilisierungselement oder Versteifungselement gekoppelt ist.
14. Giessmaschinenventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und/oder die mindestens eine Ventilklappe mit einem Stabilisierungselement oder Versteifungselement gekoppelt ist.
15. Giessmaschinenventil I nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungselement oder Versteifungselement aus einem ersten Material besteht und das Ventil bzw. der Ventilkörper und/oder das mindestens eine Ventil aus einem zweiten Material besteht, wobei der E-Modul des ersten Materials grösser als der E-Modul des zweiten Materials ist.
16. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in einem ihn kranzartig oder ringartig umgebenden Ventilsitz angeordnet ist, der aus dem zweiten Material besteht.
17. Giessmaschinenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil beim Übergang von dem geschlossenen zu dem geöffneten Zustand des Ventils oder beim Übergang von dem geöffneten zu dem geschlossenen Zustand des Ventils aufgrund der Verformung des Ventils einen Druckpunkt durchläuft, in welchem die in dem Ventil gespeicherte potentielle Energie maximal ist.
18. Giessmaschinenventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Ventils ein Umstülpen einer Ventilklappe von einer konkaven Form der Ventilklappe zu einer konvexen Form der Ventilklappe oder von einer konvexen Form der Ventilklappe zu einer konkaven Form der Ventilklappe ist.
19. Druckerzeugungsmittel zum Abgeben einer fliessfähigen Masse (M), insbesondere einer flüssigen Masse mit suspendierten Feststoff-Partikeln, insbesondere für den Einbau in eine Giessmaschine (1 ), mit einem Ventil gemäss einem der Ansprüche 1 -18.
20. Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42), insbesondere gemäss Anspruch 19, wobei das Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42) eine Dosierkammer (7) mit veränderbarem Kammer-Volumen (V) und mit mindestens einem Dosierkammer- Auslassventil (32) sowie einem Dosierkammer-Einlassventil (42) ist, wobei das Dosierkammer-Einlassventil in der Fluidverbindung zwischen dem Massebehälter- Volumen und dem Dosierkammer-Volumen angeordnet ist und mindestens ein Auslass- und ein Einlassventil jeweils einen Ventilkörper mit einer Ventilöffnung sowie mindestens eine der Ventilöffnung zugeordnete Ventilklappe aufweisen, die an dem Ventilkörper angelenkt ist und die jeweilige Ventilöffnung abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugungsmittel Ventile mit unschiedlich grosser Schliesskraft aufweist, insbesondere die Ventilklappe des Einlass- und die Ventilklappe des Auslassventils einer unterschiedlich grossen Vorspannung ausgesetzt sind, welche die Ventilklappe gegen die Ventilöffnung drückt,
21. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ventil, insbesondere mindestens ein Einlassventil, ein Giessmaschinen- ventil gemäss einem der Ansprüche 1 -18 ist.
22. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil-Durchlassrichtung des mindestens einen Dosierkammer-Auslassventils von dem Dosierkammer-Volumen zu der die Giessmaschine umgebenden Atmosphäre verläuft und dass die Ventil-Durchlassrichtung des Dosierkammer- Einlassventils von dem Massebehälter-Volumen zu dem Dosierkammer-Volumen verläuft.
23. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosierkammer mehrere Dosierkammer-Auslassventile und nur ein Dosierkammer-Einlassventil besitzt.
24. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosierkammer mehrere Dosierkammer-Auslassventile und mehrere Dosierkammer-Einlassventile besitzt.
25. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Dosierkammer-Auslassventile und die Anzahl der Dosierkammer- Einlassventile einer Dosierkammer gleich sind.
26. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Dosierkammer-Auslassventil ein Dosierkammer-Einlassventil zugeordnet ist.
27. Druckerzeugungsmittel nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Dosierkammern aufweist.
28. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dosierkammer (7) ein Dosierkammer-Auslassventil (32) und ein Dosierkammer- Einlassventil (42) aufweist.
29. Druckerzeugungsmittel nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kammer-Volumina jeder der Dosierkammern miteinander gekoppelt veränderbar sind.
30. Giessmaschine (1 ) zum Giessen einer fliessfähigen Masse (M), insbesondere einer flüssigen Masse mit suspendierten Feststoff-Partikeln, mit mindestens einem Ventil gemäss den Ansprüchen 1-19.
31. Giessmaschine (1 ) gemäss Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessmaschine
> einen Massebehälter (2) zur Aufnahme der fliessfähigen Masse (M);
> mindestens ein Ventil (32, 42; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130), das mit dem Massebehälter-Innenraum in Fluidverbindung steht; und > ein Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42) zum Erzeugen eines Druckgefälles entlang der Ventil-Durchlassrichtung des Ventils
aufweist.
32. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42) einen hermetisch verschliessbaren und mit einer Druckquelle kommunizierenden Massebehälter (2) aufweist.
33. Giessmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle eine Quelle für komprimiertes Gas, insbesondere eine Druckluftquelle aufweist.
34. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugungsmittel (3, 4, 5, 6, 32, 42) einen hermetisch verschliessbaren Massebehälter (2) mit veränderbarem Massebehälter-Volumen aufweist.
35. Giessmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessmaschine eine Druckerzeugungsmittel gemäss einem der Ansprüche 20-29 aufweist.
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