WO2024008498A1

WO2024008498A1 - Dosier-vorrichtung mit küken-ventil

Info

Publication number: WO2024008498A1
Application number: PCT/EP2023/067268
Authority: WO
Inventors: Harald Müller
Original assignee: Scheugenpflug Gmbh
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-01-11
Also published as: DE102022116856A1

Abstract

Um auch sehr kleine Mengen exakt Ausdosieren zu können, ist zumindest das Auslassventil (16) des Dosierers (1) – meist eines Kolben-Dosierers (1) – als Küken-Ventil (55) ausgebildet, mit einem axial verschiebbaren oder drehbaren Ventilkörper (52). Das Einlass-Ventil (15) kann ebenfalls ein Küken-Ventil (55) sein oder auch ein Membran-Ventil. Bevorzugt wird die Bauform mit verschiebbarem Ventil-Körper (52).

Description

Dosier-Vorrichtung mit Küken-Ventil

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft Dosierer, insbesondere Kolbendosierer, für pastöse Materialien mit einem Ventil, insbesondere Auslassventil.

II. Technischer Hintergrund

Bei nicht-kontinuierlich arbeitenden Dosierern muss die Einlassleitung und/oder die Auslassleitung in der Regel von einem Ventil verschließbar sein.

Bei Kolben-Dosierern wird in einem Dosierzylinder, der bei zurückgezogenem Dosierkolben die gewünschte Dosiermenge aufnimmt, dass jeweilige, meist pastöse, Material durch Zurückziehen des Dosierkolbens über eine angeschlossene Einlassleitung aus einem Vorratsbehälter eingezogen oder schwerkraftbedingt in den Dosierzylinder eingeströmt und der Dosierzylinder gefüllt. Anschließend wird die im Dosierzylinder enthaltene Dosiermenge ausdosiert durch Vorwärtsschieben des Dosierkolbens, indem es über eine Auslassleitung der gewünschten Auslassöffnung, meist einer Düse oder einem vorgeschalteten Mischrohr, zugeführt wird.

Dies erfolgt oft für zwei Dosierzylinder gleichzeitig nebeneinander für z.B. Binder und Härter eines Zweikomponentenklebers.

Hierfür ist meist in jeder Einlassleitung ein Einlassventil und in jeder Auslassleitung ein Auslassventil, in der Regel I/O-Ventile, eingebaut, um beim Befüllen des Dosierzylinders die Auslassleitung geschlossen zu halten und beim Ausdosieren zur Auslassöffnung hin die Einlassleitung geschlossen zu halten.

Die Ein- und Auslassventile sind häufig als Membranventile ausgebildet, bei der die zu dosierende Komponente sich nur auf einer Seite der Membran befindet, die von der anderen Seite der Membrane aus mittels eines Schließzylinders gegen eine Dichtfläche gepresst werden kann, um den Durchfluss durch das Ventil für das Material zu sperren. Da das Material nur wenig entlang der Oberfläche der Membran strömt, ist deren Verschleiß auch bei abrasivem Material gering.

Bei sehr kleinen Dosiervolumen im Vergleich zum Volumen des Arbeitsraumes des geöffneten Membranventils wird die Dosierung jedoch zu ungenau, da die Membran sich altersbedingt etwas dehnen oder seine Steifigkeit verändern kann und damit sich das Dosiervolumen ändern kann.

III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen Dosierer, insbesondere einen Kolben-Dosierer, mit einem Ventil, insbesondere einem Auslass-Ventil, zur Verfügung zu stellen, der diesen Nachteil vermeidet. b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer gattungsgemäßen Dosiervorrichtung mit einem oder mehreren Dosierern, insbesondere Kolben-Dosierern, die jeweils ein Einlass-Ventil und ein Auslass-Ventil aufweisen, ist mindestens eines dieser beiden Ventile erfindungsgemäß als Küken-Ventil ausgebildet. Unter einem Küken-Ventil wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein Ventil verstanden, bei dem ein insbesondere kegelstumpfförmiger oder zylindrischer Ventilkörper schwenkbar um seine axiale Richtung dicht in einem Grundkörper angeordnet ist oder ein Ventilkörper mit beliebigem Querschnitt axial, quer zur Verlaufsrichtung des ihn durchdringenden Durchlasskanals für das Material in einem Grundkörper dicht hin und her verschiebbar ist, jeweils so weit, dass die Mündungen des Durchlasskanals einerseits zumindest in teilweiser Überdeckung mit den anschließenden Fortsatz-Kanälen (Offen-Stellung) oder völlig ohne Überdeckung mit den anschließenden Fortsatz-Kanälen (Geschlossen-Stellung) ist.

Sowohl der Grundkörper als auch der Ventilkörper besitzen eine meist radial, also in einer Querrichtung, verlaufende Durchgangsöffnung.

(Drehbarer Ventilkörper:)

Indem durch eine solche Verschiebung oder Drehung des Ventilkörpers, des sogenannten Kükens, die Mündungen von dessen radialer Durchgangsöffnung mit den Mündungen der radialen Durchgangsöffnung des Grundkörpers in teilweise oder vollständig überlappende Lage zueinander gebracht werden, ist das Ventil teilweise oder ganz geöffnet und das Material kann den Grundkörper von der einen zur anderen Seite radial durchströmen.

Als Sitzfläche, also Anlagefläche für die Dichtfläche des Ventilkörpers, dient zumindest eine Ringfläche um die jeweilige Mündung des Grundkörpers herum, als Dichtfläche dient zumindest eine Ringfläche um die jeweilige Mündung des Ventilkörpers herum, oder auch die jeweils gesamte Innen-Umfangsfläche des Grundkörpers in dem axialen Bereich, in dem dessen Mündungen liegen oder die gesamte Außen-Umfangsfläche des Ventilkörpers in dem axialen Bereich, in dem dessen Mündungen liegen. Wird der Ventilkörper gegenüber dem Grundkörper soweit um seine axiale Achse verdreht oder in axialer Richtung verschoben, dass sich die wechselseitigen Mündungen der radialen Durchgangsöffnungen von Ventilkörper und Grundkörper nicht mehr überdecken, ist das Ventil geschlossen, da der Außenumfang des Ventilkörpers dicht am Innenumfang des Grundkörpers anliegt.

Bei einem zylindrischen Ventilkörper und dementsprechend zylindrischer Sitzfläche im Grundkörper wird dies durch entsprechend genaue Fertigungstoleranzen vor allem der Durchmesser erreicht, bei der kegelstumpfförmigen Bauform des Ventilkörpers und analoger Sitzfläche im Grundkörper kann dies durch eine axiale Vorspannung des Ventilkörpers in Richtung des sich verjüngenden Querschnittes des Ventil-Sitzes im Grundkörper erreicht werden.

Der Vorteil eines Küken-Ventils besteht grundsätzlich darin, dass durch Verschieben oder Verdrehen des Ventilkörpers von der geöffneten in die geschlossene Stellung auf der Auslass-Seite des Grundkörpers kein zusätzliches Material in die Auslassleitung, die sich an den Ventil-Grundkörper auf der Ausgangsseite anschließt, gedrückt wird, sodass ein sehr exaktes Ausdosieren auch - insbesondere im Vergleich zum Volumen der radialen Durchgangsöffnung des Ventilkörpers - sehr kleiner Dosiermengen möglich ist, im Gegensatz zu anderen Ventilformen wie beispielsweise einem Membran-Ventil.

Der Nachteil eines Küken-Ventils ist, dass das Material an der Sitzfläche des Ventils zwischen Ventilkörper und Grundkörper geraten kann, und damit an beiden einen relativ schnellen Verschleiß durch deren Relativbewegung bewirkt.

Um den Verschleiß zu verringern, wird eine Materialpaarung zwischen Sitzfläche am Grundkörper und Dichtfläche am Ventilkörper gewählt, deren Materialien eine deutlich unterschiedliche Härte aufweisen, insbesondere der Ventilkörper zumindest an seinem Außenumfang aus dem weicheren Material, vorzugsweise einem Kunststoff wie HPU, PTFG oder Polyethylen, besteht, während die Sitzfläche des Grundkörpers aus einem härteren Material, sei es einem härteren Kunststoff oder vorzugsweise Metall, insbesondere gehärtetem Metall, besteht.

An dieser Stelle sei klargestellt, dass es sich bei der Sitzfläche und der Dichtfläche nicht um Flächen im geometrischen Sinne handeln muss, die keine Ausdehnung quer zur Fläche besitzen, sondern um Flächen, deren Dicke von Null verschieden sein kann.

Insbesondere besteht die Außen-Umfangsfläche des Ventilkörpers zumindest an seinen Dichtflächen, aus einem weicheren Material mit einer shore-Härte von höchstens 96, insbesondere höchstens 70, insbesondere höchstens 55 und/oder einer Zugfestigkeit von höchstens 60 MPa, insbesondere höchstens 50 MPa und/oder einer Bruchdehnung von mindestens 350 % insbesondere mindestens 400 %

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich zum einen abrasive, harte Partikel der zu fördernden Masse in das weichere Material dieser Material-Paarung hineingedrückt werden können und damit an diesem weicheren Material noch keinen Verschleiß erzeugen und zum anderen der auftretende Verschleiß primär an dem weicheren Material dieser Materialpaarung, vorzugsweise dem Ventilkörper, auftritt, der jedoch leichter gewechselt werden kann als der in die umgebende Struktur fest eingebaute Grundkörper des Küken-Ventils.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass die - vor allem bei kegelstumpfförmiger Bauform - äußerste Schicht der Umfangsfläche des Ventilkörpers als auswechselbare Hülse aus weichem Material gebildet ist, und nach Entfernen des Ventilkörpers aus dem Grundkörper leicht am Ventilkörper gewechselt werden kann.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Ventilkörper vorzugsweise über seinen gesamten Querschnitt aus dem weichen Material seiner außen- Umfangsfläche besteht, also ein hinsichtlich des weichen Materials massiver Ventilkörper ist, der lediglich von der Querbohrung durchdrungen ist. Bei einer keqelstumpfförmiqen Bauform kann Verschleiß jedoch - wenn der größte Durchmesser der Querbohrung im Ventilkörper relativ groß ist im Vergleich zum Kegelwinkel des Kegelstumpfes, also beispielsweise der Kegelwinkel zur axialen Richtung mindestens 10°, besser mindestens 20°, besser mindestens 30° - durch Nachstellen des Ventilkörpers in axiale Richtung lange Zeit immer noch mit einer ausreichend großen Überdeckung der Mündungen in der geöffneten Ventilstellung ausgeglichen werden.

Bei einem zylindrischen Ventilkörper besteht dieser Vorteil nicht. Dort kann eine verschleißbedingte Durchmesser-Differenz zwischen der Dichtfläche des Ventilkörpers und Sitzfläche im Grundkörper nur dadurch verringert werden, dass das weichere Material der Materialpaarung, insbesondere der Dichtfläche auf Seiten des Ventilkörpers, so weich und elastisch gewählt wird, dass sich durch axiale Stauchung eine Durchmesservergrößerung der Umfangsfläche des Ventilkörpers im axialen Bereich der Mündungen erzielen lässt, was vor allem dann möglich ist, wenn der Ventilkörper im Bereich der Durchgangsöffnung über den gesamten Querschnitt hinweg einstückig aus diesem weicheren, elastischen Material besteht.

Zusätzlich sollte für ein schnelles und einfaches Wechseln des Ventilkörpers Sorge getragen werden muss, indem der Ventilkörper leicht demontierbar und montierbar ist, vorzugsweise in weniger als 1 min und ohne Spezial Werkzeug, am besten vollständig ohne Werkzeug.

Bei einem verdrehbaren, also verschwenkbaren, Ventilkörper ist dieser, insbesondere an einem seiner Endbereiche, mit einem Schwenk-Antrieb wirkverbun- den, der das Verschwenken von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung bewirkt.

Bei dem Schwenk-Antrieb handelt es sich vorzugsweise um einen Pneumatik- Zylinder, der außermittig und in tangentialer Richtung am Ventilkörper oder einem von diesem radial abstrebenden Flansch angreift und dessen Kolben zwischen zwei Endlagen eingefahren und ausgefahren werden kann, oder einem beliebigen anderen Schwenk-Antrieb wie etwa einen Zahnrad-Antrieb oder einen Antrieb mittels einer Gewindespindel, die insbesondere eine sehr große Steigung aufweist.

In aller Regel ist aus Gründen der besseren Lagerung, insbesondere Drehlagerung, der Ventilkörper Teil einer Kükenwelle, die beidseits des Ventilsitzes im Grundkörper gelagert ist.

Bei einem Kegelstumpf-förmigen Ventilkörper kann auf Seiten des kleineren Querschnittes des Ventilkörpers die Kükenwelle wälzgelagert sein, vorzugsweise sowohl radialen als auch axial, insbesondere in einem kombinierten radial-axial- Lager, auf Seiten des größeren Querschnittes des Ventilkörpers lediglich durch ein Radial-Lager, das eine axiale Zustellung ermöglicht, deshalb häufig kein Weltlager, sondern nur ein Gleitlager, wobei insbesondere eine ohnehin dort vorhandene Dichtung als Gleitlager dienen kann.

Bei der Bauform mit im Bereich der Dichtfläche gleich bleibenden Querschnitt , insbesondere einer zylindrischen Bauform, des Ventilkörpers kann zumindest an einem Endbereich eine Lagerung, insbesondere Wälzlagerung, sowohl in radialer als auch in axialer Richtung vorgesehen werden, am anderen Ende dagegen höchstens in radialer Richtung, die eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen den beiden Endbereichen der Küken-Welle ermöglicht zum Stauchen des elastischen Ventilkörpers oder zumindest seiner Umfangsfläche in axialer Richtung.

Der aus dem weicheren Material bestehende Ventilkörper ist an seinen Stirnflächen vorzugsweise gegenüber den beiden angrenzenden End-Teilen der Küken- Welle lösbar verbunden und kann auf diese Art und Weise leicht - bei aus dem Grundkörper entfernter Küken-Welle - ausgetauscht werden durch Lösen der Verbindung mit den beiden angrenzenden End-Teilen Teilen der Küken-Welle und Einsetzen eines neuen Ventilkörpers dazwischen.

Zu diesem Zweck erfolgt die Verbindung beispielsweise durch axiales Verschrauben abseits der Durchgangsöffnung durch den Ventilkörper oder durch radiales Einschieben des Ventilkörpers zwischen die beiden End-Teile der Küken-Welle, vorzugsweise entlang formschlüssiger, insbesondere hinterschnittener, wechselseitiger Führungen, die den Ventilkörper sowohl in axialer Richtung fest als auch in Drehrichtung fest an dem Rest der Küken-Welle halten.

Zusätzlich ist bei dieser Bauform mit gleichbleibendem Querschnitt des Ventilkörpers, zumindest im Bereich seiner Dichtfläche, bei einer drehbaren Kükenwelle ein axialer Anschlag für die Küken-Welle nötig, um von der gegenüberliegenden Seite des Dichtkörpers her eine axiale Kraft auf die Küken-Welle und damit den Ventilkörper aufbringen zu können.

Bei einer zum Öffnen und Schließen axial verschiebbaren Kükenwelle ist ein solcher Anschlag nicht sinnvoll, sondern vorzugsweise werden die beiden Endbereiche der Kükenwelle dann gegeneinander vorgespannt, um eine permanente Stauchung und damit Querdehnung des Ventilkörpers zu bewirken.

Dies kann mittels einer oder mehrerer axial verlaufender Spannschrauben, die an der Durchgangsöffnung durch den Ventilkörper vorbeigehen - die ja nicht zwingend zentral angeordnet sein muss - erfolgen. Bei einer einzigen zentralen Spannschraube kann diese als Gewindebolzen am einen Ende Teil und als Gewindebohrung im gegenüberliegenden anderen Ende Teil ausgebildet sein, wenn die Durchgangsforderung exzentrisch dazu an der Spendenspannschraube vorbei verläuft.

Zusätzlich ist dabei vorzugsweise ein Spannelement wie eine Feder mit verbaut, die über einen weiten Verschleißbereich die axiale Vorspannung auf den Ventilkörper aufrechterhält, beispielsweise in Form einer Tellerfeder. Es sei klargestellt, dass trotz des Begriffs Küken-Welle bei der Bauform, bei der der Ventilkörper zwischen einer offen-Stellung und einer schließ-Stellung axial verschoben wird der Querschnitt dieser Küken-Welle nicht rotationssymmetrisch sein muss, sondern beispielsweise auch polygonal, insbesondere rechteckig, sein kann.

Damit bei einer verschwenkbaren Küken-Welle die Schwenklage der Küken- Welle und damit des Ventilkörpers jederzeit bekannt ist, ist eine Schwenklagenüberwachung für den Ventilkörper vorgesehen.

Vorzugsweise besitzt hierfür die Küken-Welle - in axialer Richtung abseits des Ventilkörpers - einen radial abstrebenden Fortsatz, insbesondere einen Flansch, dessen Schwenklage, vorzugsweise berührungslos, von einem Winkel-Sensor zumindest hinsichtlich der beiden Endlagen überwacht wird und an die Steuerung der Dosiervorrichtung gemeldet wird.

Dabei kann es sich um den gleichen radial abstrebenden Fortsatz oder Flansch handeln, an dem auch der Schwenk-Antrieb angreift, vorzugsweise außer mittig in einer tangential in Richtung angreift.

Um ein Vordringen des Materials, insbesondere wenn es sich um abrasives Material handelt, zwischen Sitzfläche und Dichtfläche hinein und insbesondere aus dem Ventil zu dessen beidseitiger Lagerung hin zu vermeiden, sind Spültaschen um die Küken-Welle herum im Ventilsitz, also im Grundkörper, angeordnet.

Hierfür können in axialer Richtung von dem eigentlichen Küken-Ventil, also der Sitzfläche, beabstandet Spültaschen um die Küken-Welle herum angeordnet sein.

Vorzugsweise sind die Spültaschen jedoch im axialen Bereich der Sitzfläche und der Dichtfläche angeordnet, in Umfangsrichtung jedoch versetzt zu den Mündungen, insbesondere den die Mündungen umgebenden Sitzflächen. Die Spültaschen stehen mit einem spült Kreislauf Strömung technisch in Verbindung und werden von einer Spülflüssigkeit durchströmt, welche in die Spültaschen gelangendes Material abtransportiert.

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1a, b: einen Schnitt durch einen Kolbendosierer, dessen Einlass- sowie Auslassventil als Küken-Ventil ausgebildet ist, in unterschiedlichen Funktionsstellungen,

Figur 2a - c: eine 1. Bauform des Küken-Ventils mit einem drehbaren, kegel- stumpf-förmigen Ventilkörper geschnitten in axialer Richtung des Ventilkörpers,

Figur 3a, b: eine 2. Bauform des Küken-Ventils mit einem drehbaren, zylindrischen Ventilkörper in analogen Ansichten gemäß Figur 2a, b,

Figur 4: eine 3. Bauform des Küken-Ventils mit einem verschiebbaren

Ventilkörper in analoger Ansicht gemäß Figur 3a, ebenfalls mit Ausschnitt-Vergrößerung.

Die Figuren 1a, b zeigen einen Kolbendosierer 1 , bei dem eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 50 mit einem Kükenventil 55 sowohl als Auslassventil 16 als auch als Einlassventil 15 eingesetzt ist, in den verschiedenen Bewegungsphasen.

Häufig sind in einer Dosiervorrichtung zwei oder sogar mehr Kolbendosierer 1 nebeneinander vorhanden zum Dosieren mehrerer miteinander zu mischender Material-Komponenten wie etwa Binder und Härter eines Klebers, die z. B. von einem gemeinsamen Antrieb aus mit synchronen Bewegungen ihrer Kolbenstangen gemeinsam angetrieben werden können. Wie die Figuren 1a, b zeigen, mündet im Dosierzylinder 3, und zwar in dessen unterer Stirnfläche, einerseits eine Einlassleitung 5, über welche das zu dosierende Material M dem im Grundkörper 2 ausgebildeten Dosierzylinder 3 von einem Vorratsbehälter 17 zugeführt wird, sowie eine Auslassleitung 6, über welche das nach dem Füllen des Dosierzylinders 3 darin enthaltene, definierte Dosiervolumen an Material M vom Dosierkolben 4 ausgestoßen wird in Richtung Auslassöffnung 7.

Die Figur 1a zeigt das Aufziehen des Dosiervolumens in den Dosierzylinder 3:

Dabei ist das Auslassventil 16 geschlossen und das Einlassventil 15 geöffnet, sodass beim Zurückbewegen des Dosierkolbens 4 - der mittels eines Motors 18 bewegt wird - in Richtung sich vergrößerndes Volumen des Arbeitsraumes im Dosierzylinder 3 das zu dosierende Medium aus dem Vorratsbehälter in den Dosierzylinder 3 angesaugt wird bzw. einströmt, bis sich der Dosierkolben in der vollständig zurückgezogenen Stellung befindet, die dem gewünschten Dosiervolumen im Dosierzylinder 3 entspricht.

In dieser Stellung des Dosierkolbens 4 wird das Einlassventil 15 geschlossen und gemäß Figur 1b der Dosierkolben 4 mit Hilfe des Motors 18 vorwärts bewegt. Das im Dosierzylinder 3 enthaltene Material M kann dadurch nur über die Auslassleitung 6 den Dosierzylinder 3 verlassen, welche hierfür natürlich geöffnet sein muss.

Indem der Dosierkolben 4 vorwärts geschoben wird bis annähernd zum Boden des Dosierzylinders 3, wird das dem Hubvolumen des Dosierkolben 4 entsprechende Dosiervolumen über die Auslassleitung 6 ausgepresst, da die Auslassleitung 6 bis zur Auslassöffnung 7 ständig gefüllt ist.

Die Figuren 2a, b zeigen eine 1. Bauform eines Kükenventils 55 mit einem um die axiale Richtung drehbaren, Kegelstumpf-förmigen, konischen Ventilkörper 52, dem Küken, in der geöffneten Stellung im Axialschnitt in Figur 2a und in der stirn- seifigen Aufsicht in Figur 2b sowie in Figur 2c in der geschlossenen Stellung geschnitten quer zur axialen Richtung 52‘:

Wie besser in der Detaildarstellung der Figur 2a ersichtlich, fluchtet in der geöffneten Stellung der quer zur axialen Richtung verlaufende, meist als Querbohrung ausgebildete, Durchlasskanal 52A2, der radial durch den Ventilkörper 52 hindurch verläuft, mit den beidseits sich daran anschließenden Versorgungskanälen 51 A2 im umgebenden Sitzkörper 51 , indem jeweils eine Mündung 52A1 im Ventilkörper 52 mit der gegenüberliegenden Mündung 51A1 im Sitzkörper 51 möglichst vollständig überlappt.

Wird der Ventilkörper 52, der Teil einer Küken-Welle 53 sein kann, indem er sich axial anschließend zwischen deren beiden End-Bereichen 53a, 53b befestigt ist, mittels des Schwenk-Antriebes 54, in diesem Fall einem Pneumatikzylinder, soweit verschwenkt, dass keine Überlappung mehr vorhanden ist, befindet sich das Küken-Ventil 55 in der geschlossenen Stellung, wie in der Querschnitts- Darstellung der Figur 2c ersichtlich.

Wie Figur 2b zeigt, greift der Pneumatik-Zylinder 54 an einem exzentrisch zur Schwenkachse 52' liegenden Befestigungspunkt des Ventilkörpers 52 oder eines radial hiervon abstrebenden Flansches 59 oder der gesamten Geberwelle 53, insbesondere deren Antriebs-seitigen Ende 53a, gelenkig an, und kann bei beidseitig beaufschlagbarem Pneumatik-Zylinder 54 den Ventilkörper 52 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Schwenkstellung hin und her verschwenken.

Wie die Vergrößerung in Figur 2a zeigt, besitzt der rotationssymmetrisch um seine Schwenkachse 52', seine Längserstreckung, ausgebildete Ventilkörper 52 zumindest im axialen Bereich der Mündungen 52A1 seiner Querbohrung 52A2 - die sich vorzugsweise an gleicher Axialposition, lediglich in unterschiedliche Drehlage, insbesondere einander gegenüberliegende bezüglich der Schwenkachse 52', der axialen Richtung, befinden - eine kegelstumpf-förmige Außenumfangs- Kontur, und der Sitzkörper 51 eine analog geformte Innenumfangs-Kontur. Diese Innen-Umfangskontur 51AA besteht zumindest um die Mündungen 51A1 herum als Sitzfläche aus einem harten Material, vorzugsweise entlang der ganzen Innenumfangs-Kontur mit einer axialen Erstreckung, die größer ist als die axiale Erstreckung der Mündungen 51 A2, insbesondere über die gesamte Erstreckung des kegelstumpf-förmigen Bereiches.

Wie Figur 2a in der Vergrößerung erkennen lässt, kann bei auftretendem Verschleiß, also Abnutzung, der Außenumfangs-Fläche des kegelstumpf-förmigen Ventilkörpers 52 dieser durch weiteres axiales Verschieben nach rechts dennoch in dichter Anlage an der Innenumfangs-Fläche des Sitzkörpers 51 gehalten werden, selbst wenn dann die sich in der geöffneten Stellung einander gegenüberliegenden Mündungen 51 A1 und 52A1 sich in axialer Richtung 52' in der geöffneten Stellung nicht mehr vollständig sondern nur noch teilweise überdecken.

Aus diesem Grund ist die Kükenwelle 53 mittels des Vorspannelementes 56, etwa einer Feder, axial in Richtung des schmalen Endes des kegelstumpf-förmigen Bereiches vorgespannt.

Dabei kann durch einen Abnutzungs-Sensor 61 , beispielsweise einen Abstandssensor 61 , der fest montiert gegen die Stirnfläche am hier rechten Ende 53b der Küken-Welle 53 gerichtet ist, den Verschleißzustand erkennen und an die nicht dargestellte Steuerung der Ventilvorrichtung 50 oder der übergeordneten Einheit, beispielsweise des Kolbendosierens 1 , melden.

Daraufhin kann der Kükenwelle 53 axial nach links herausgezogen werden und der verschlissene Ventilkörper 52 ersetzt werden.

Wie dargestellt, ist in diesem Fall der Ventilkörper 52, der etwa den kegelstumpf förmigen Bereich der gesamten Küken-Welle 53 darstellt und über seinen gesamten Querschnitt aus einem gegenüber dem Sitzkörper 51 - welcher meist aus Metall besteht, welches an der Sitzfläche 51 A zusätzlich gehärtet ist - weicheren Material besteht, mittels in Querrichtung zur Längsrichtung 52' verlaufender T- Nuten, die beispielsweise in den ihm zugewandten Stirnflächen der Bereiche 53a, b der Küken-Welle 53 ausgebildet sind, formschlüssig ein schiebbar und kann sich damit im montierten Zustand der Kükenwelle 53 nicht mehr von diesen Bereichen 53a, b lösen.

Die Kükenwelle 53 ist auf der dem kleineren Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes benachbarten Endbereich 53b durch ein radiales Wälzlager abgestützt, im gegenüberliegenden Endbereich 53a, hier dem dem Schwenk- Antrieb 54 benachbarten Endbereich, dagegen nur in einer elastischen Umfangs- Dichtung 58a, die im Sitzkörper 51 angeordnet ist, gelagert, um immer eine dichte Anlage zwischen Ventilkörper 52 und Sitzfläche 5 A des Sitzkörpers 51 zu gewährleisten.

Zusätzlich ist die Küken-Welle durch weitere, diese umfänglich umgebende, Dichtungen 58b, c näher am kegelstumpf-förmigen Bereich liegend beidseits gegenüber dem Sitzkörper 51 abgedichtet.

Von dem Versorgungskanal 51 A2 axial weiter beabstandeten weiteren Dichtungen 58b, c sind im Innenumfang des Sitzkörper 51 um die Küken-Welle 53 herum jeweils eine, vorzugsweise ringförmig umlaufende, Spültasche 57 ausgebildet, die über darin erkennbare Mündungen mit einem Spül-Kreislauf in Verbindung stehen und ständig oder in zeitlichen Abständen von einer Spülflüssigkeit durchströmt werden, um Material, welches von den Versorgungskanälen 51 A2 aus trotz der Dichtungen dorthin gelangt, abzuführen.

In dem Innenumfang des Grundkörpers 51 sind ferner auch im axialen Bereich der Mündungen 51 A1 , also im kegelstumpf-förmigen-Bereich, Spültaschen 57 vorhanden, die in Figur 2c dargestellt sind, aber sich nur jeweils über einen Teil des Umfanges erstrecken, nämlich in dem Bereich, in dem sich die Mündungen 52A1 der Querbohrung 52A2 in ihrer der geschlossenen Ventilstellung entsprechenden Drehlage des Ventilkörpers 52 befinden. Auch diese Ventiltaschen 57 stehen mit dem Spülkreislauf in Verbindung über die dargestellten Versorgungskanäle und werden regelmäßig gespült, so dass sich über einen großen Teil des Außenumfanges des Ventilkörpers 52 bereits aus diesem Grund kein Material und auch keine darin enthaltenen abrasiven Partikel dauerhaft ablagern können.

Die Endlagen hinsichtlich der Schwenkstellung des Ventilkörpers 52 werden überwacht, indem das eine Ende, hier das antriebs-seitige Ende, 53a der Küken- Welle 53 mittels eines Winkel-Sensors 60 auf seine Drehlage um die Schwenkachse 52' hin überwacht wird:

Dies kann wie dargestellt mit einem auf die Stirnfläche der Küken-Welle 53 oder in diesem Fall einen gegenüber der Kükenwelle 53 radial vorstehendem Fortsatz 59 gerichteten, insbesondere kontaktlos wirkenden, Winkel-Sensor 60 geschehen, der mit Hilfe an dieser Stirnfläche den beiden Endlagen entsprechende, entlang des Umfangs beabstandete, Markierungen erkennen kann, ob und in welcher Endlage sich die Küken-Welle 53 befindet.

Die Figuren 3a, b zeigen in gleicher Blickrichtung wie die Figuren 2a, b eine 2. Bauform des Küken-Ventil 55, bei der der ebenfalls um die axiale Richtung drehbare Ventilkörper 52 einen zylindrischen Außenumfang besitzt und - vorzugsweise über seinen gesamten Querschnitt - aus einem Material besteht, welches so elastisch ist, dass es sich beim Zusammendrücken in axialer Richtung in radialer Richtung ausdehnt.

Auf diese Art und Weise kann bei einem Verschleiß an der zylindrischen Au- ßenumfangs-Fläche der zwischen den Endbereichen 5a, b der Küken-Welle 53, die aus hartem Material wie Metall bestehen können, befestigte Ventilkörper 52 axial stärker zusammengepresst werden, wie hier dargestellt durch zwei axial und abseits der Querbohrung 52A2 verlaufende Spannschrauben 62a, b, die die beiden Endbereiche 53a, b stärker gegeneinander ziehen. Wie in der Vergrößerung der Figur 3a ersichtlich, dehnt sich der Ventilkörper 52 dadurch radial aus und liegt trotz Verschleiß wieder eng und dicht an der Sitzfläche 51 A, dem Innenumfang des Sitzkörpers 51 , an.

Bei einem solchen zylindrischen Ventilkörper 52, der sich axial immer an der gleichen Position zum Sitzkörper 51 befindet, kann die Küken-Welle 53 an beiden Endbereichen wälzgelagert werden, wie üblich mittels jeweils eines Radiallagers und auf einer Seite mittels eines zusätzlichen Axiallagers. Mit zunehmendem Verspannen des Ventilkörpers 52 wird sich gemäß Figur 3a der vom Axiallager, welches sich hier auf der linken Seite befindet, abgewandte Endbereich 53b der Küken-Welle 53 dem anderen Endbereich 53a zunehmend annähern.

Figur 4 zeigt in gleicher Blickrichtung wie die Figuren 2a und 3a eine 3. Bauform des Küken-Ventils 55, bei der ein Ventilkörper 52 quer zu der Verlaufsrichtung seines Durchlasskanals 52A2, also in Längsrichtung, zum Öffnen und Schließen axial hin und her verschiebbar ist, hier mittels eines Schiebe-Antriebes 62 der auf die linke Stirnfläche der Kükenwelle 53 - die einen rechteckigen oder auch runden Querschnitt aufweisen kann - einwirkt.

Die Kükenwelle 53 liegt daher bevorzugt in keiner der Funktionsstellungen an einem Axial-Anschlag an, wohl jedoch wird mittels eines Sensors 61 detektiert, in welcher der beiden axialen Endlagen - Offen-Stellungen oder Schließ-Stellung sich die Kükenwelle 53 momentan befindet.

Auch hier soll der aus elastischem Material bestehende Ventilkörper 52 in axialer Richtung unter Vorspannung gehalten werden, um durch die dadurch bewirkte radiale Dehnung einen Verschleiß in radialer Richtung auszugleichen.

Die Vorspannung kann auf unterschiedlichem Wege erzeugt werden: Wie in der Vergrößerung in der unteren Hälfte dargestellt, besitzt das mit dem Schiebe-Antrieb 62 in Verbindung stehende End-Teil 53a an der dem Ventilkörper 52 zugewandten Stirnseite einen axial abragenden Fortsatz, der als Gewindebolzen ausgebildet ist und der an dem in Querrichtung hierzu verlaufenden Durchlasskanal 52A2 vorbei verläuft.

Dabei ist es unerheblich, ob der Gewindebolzen zentral zum End-Teil 53a positioniert ist und der Durchlasskanal 52A2 exzentrisch, oder ob der Durchlasskanal 52A2 zentrisch angeordnet ist und sich daneben, beispielsweise beidseits davon, je ein solcher Gewindebolzen erstreckt.

Auf dem Gewindebolzen wird - nach Auffädeln des Ventilkörpers 52, der hierfür eine entsprechende in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnung aufweist -ein axial federndes Element, beispielsweise eine Tellerfeder 64, und ggfs. noch ein Hülsen-förmiges End-Teil 53b, aufgefädelt und danach eine Spannmutter 63 aufgeschraubt und festgezogen.

Mit zunehmendem Verschleiß dehnt sich das axial federnde Element, etwa die Tellerfeder 64, von dem dargestellten ebenen in einen Tellerförmigen Zustand und bringt dabei eine annähernd gleichbleibende axiale Kraft auf den Ventilkörper 52 auf, der dadurch radial dicht am Innenumfang. 51 AA des Sitzkörpers 51 anliegt.

Im axialen Bereich des Hülsen-förmigen End-Teiles 53b kann sich dann im montierten Zustand eine Dichtung oder Lagerung gegenüber dem Sitzteil 51 befinden, wenn gewünscht.

In der oberen Hälfte ist dargestellt, dass sich in der dem Ventilkörper 52 zugewandten Stirnseite des anderen End-Teiles 53b eine Gewindebohrung befindet, sodass - wiederum nach Auffädeln von Ventilkörper 52 und federndem Element - das End-Teil 53b auf den Gewindebolzen aufgeschraubt werden kann um dadurch eine axiale Vorspannung auf das federnde Element und damit den Ventilkörper 52 aufzubringen.

Hierfür sollte der Gewindebolzen und auch die Gewindebohrung natürlich zent- risch verlaufen, damit unabhängig vom der Drehlage beim Festziehen die beiden Teile miteinander fluchten und damit muss der Durchgangskanal 52A2 exzentrisch verlaufen, damit sich beide nicht berühren.

Der Vorteil ist, dass dieses Endteil 53b axial beliebig lang ausgebildet sein kann und damit - wie in der Gesamtdarstellung der Figur 4 - relativ weit abseits im

Sitzkörper 51 gelagert werden kann - wobei die Lagerung eine Axialverschiebung der Küken-Welle 53 zulassen muss -, auch einschließlich Spültaschen zwischen der Sitz-Fläche 51 A und den Lagerstellen. Auch hier können umlaufende Dichtungen gleichzeitig als Gleitlager verwendet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kolbendosierer

2 Grundkörper, Sitzkörper

3 Dosierzylinder

4 Dosierkolben

5 Einlassleitung

6 Auslassleitung

7 Auslassöffnung

12 Kolbenstange

14 Einlassventil

15 Auslassventil

17 Vorratsbehälter

18 Motor

50 Ventilvorrichtung

51 Sitzkörper

51 A Sitzfläche

51 AA Innen-Umfangsfläche

51 A1 Mündung

51 A2 Versorgungs-Kanal, Fortsatz-Kanal

51.1 Sitzkörper

52 Küken, Ventilkörper

52a, b Endbereich

52' Schwenkachse, axiale Richtung

52A Dichtfläche

52AA Außen-Umfangsfläche

52A1 Mündung

52A2 Durchlasskanal, Querbohrung

53 Küken-Welle 53A, B Markierung 53a, b Seite, Ende 54 Schwenkantrieb, Pneumatik-Zylinder 55 Kükenventil 56 Vorspannelement

57 Spültasche 58a — c Dichtung 59 Flansch

60 Winkel-Sensor 61 Verschleiß-Sensor

62a, b Spannschraube 63 Spannmutter

64 Tellerfeder M Material

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Dosiervorrichtung, insbesondere zum Dosieren viskoser Materialien und ggf. gleichzeitigen Mischen mehrerer Komponenten in Form von viskosen Materialien, mit einem Dosierer (1 ) pro Komponente, wobei

- in dem Dosier-Hohlraum eine Einlassleitung (5) vom Vorratsbehälter (17) sowie eine Auslassleitung (6) mündet,

- eine Ventilvorrichtung (50) mit einem Einlassventil (15) in jeder Einlassleitung (5) vorhanden ist und

- eine Ventilvorrichtung (50) mit einem Auslassventil (16) in jeder Auslassleitung (6) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- wenigstens eines der Ventile (15, 16) als Küken-Ventil (55) mit einem Ventilkörper (52) als Schließelement in einem Sitzkörper (51 ) ausgebildet ist,

- ein Durchlasskanal (52A2) für das Material durch den Ventilkörper (52) sich in einer Querrichtung zu dessen axialer Richtung durch den Ventilkörper (52) erstreckt,

- wobei der Ventilkörper (52) drehbar um die axiale Richtung ist oder verschiebbar in der axialen Richtung quer zu dieser Querrichtung.

(Kolbendosierer:)

2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- der Dosierer (1 ) ein Kolbendosierer (1 ) ist,

- mit einem Dosierzylinder (3), in dem ein Dosierkolben (4) über eine Kolbenstange (12) oder ein Plunger von einem Motor (18) angetrieben verschiebbar ist.

(Materialpaarung:)

3. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass

- die Sitzfläche (51 A) des Ventil-Sitzes aus einem härteren Material, insbesondere aus gehärtetem Metall, als die daran anliegende Dichtfläche (52A) des Ventilkörpers (52) besteht,

- insbesondere die an der Sitzfläche (51 A) des Ventil-Sitzes anliegende Dichtfläche (52A), insbesondere die gesamte Innen-Umfangsfläche (52AA) des Ventilkörpers (52) aus einem Kunststoff besteht, insbesondere aus HPU, PTFE oder Polyethylen.

4. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material wenigstens der Dichtfläche (52A), insbesondere der gesamten Au- ßen-Umfangsfläche (52AA), des Ventilkörpers (52) eine shore-Härte von höchstens 96, insbesondere höchstens 70, insbesondere höchstens 55 und/oder eine Zugfestigkeit von höchstens 60 MPa, insbesondere höchstens 50 MPa und/oder einer Bruchdehnung von mindestens 350 % insbesondere mindestens 400 % aufweist.

(Kegelstumpf, drehbar:)

5. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei einem drehbaren Ventilkörper (52)

- das Küken-Ventil (55) einen kegelstumpf-förmigem Ventilkörper (52) aufweist,

- insbesondere der Kegelwinkel (a) des Kegelstumpfes zur axialen Richtung (52') mindestens 10°, besser mindestens 20°, besser mindestens 30° beträgt.

6. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (52) in axialer Richtung (52‘) in den Ventilsitz, insbesondere die Innen-Umfangsfläche (51 AA), hinein vorgespannt ist.

(drehbar oder verschiebbar :)

7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- bei einem drehbaren Ventilkörper (52) das Küken-Ventil (55) eine zylindrische Außen-Umfangsfläche (52AA) und der Grundkörper (51 ) eine zylindrische Innen-Umfangsfläche (51 AA) aufweist,

- bei einem axial verschiebbaren Ventilkörper (52) das Küken-Ventil (55) eine beliebige Querschnittsform und der Sitzkörper (51 ) eine analoge Querschnittsform aufweist.

(Ventilkörper elastisch:)

8. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- auf Seiten des Ventilkörpers (52) das Material wenigstens der Dichtfläche (52A) so weich und elastisch ist, dass sich durch axiale Stauchung des Ventilkörpers (52) eine Durchmesservergrößerung der Außen- Umfangsfläche (52AA) des Ventilkörpers (52) im axialen Bereich von dessen Mündungen (52A1 ) erzielen lässt.

(Grundaufbau:)

9. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Ventilkörper (52) ein axialer Abschnitt einer um die axiale Richtung (52') drehbaren Küken-Welle (53) ist, die insbesondere aus dem Sitzkörper (51 ) des Kükenventils (55) beidseitig vorsteht.

10. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Ventilkörper (52) einschließlich seiner Umfangsfläche (52AA) aus dem gleichen Material, insbesondere Kunststoff, besteht und mit den beiden End-Teilen (53a, b) der Küken-Welle (53) drehfest und/oder axial fest verbunden ist, insbesondere lösbar verbunden ist.

- insbesondere der Ventilkörper (52) zwischen den beiden Enden (53a, b) axial mit Kraft beaufschlagbar ist,

- entweder durch axiales Verspannen der beiden Enden (53a, b) gegeneinander oder durch axiales Anliegen des einen Endes an einem Anschlag, insbesondere einem Axiallager und axiales Kraft-Beaufschlagen des anderen Endes.

(Antrieb/Lagerung:)

11 . Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küken-Welle (53) mit einem Schwenkantrieb (54) oder einem Schiebeantrieb (62) wirkverbunden ist,

- auf der Vorspannungs-Seite (53a) lediglich in einer umfänglich umgebenden elastischen Dichtung (58) radial gelagert ist und/oder

- auf der von der axialen Vorspannung abgewandten Seite (53b) zumindest in radialer Richtung, insbesondere auch in axialer Richtung wälzgelagert ist.

(Sensorik:)

12. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Drehwinkel-Überwachung und/oder eine Axialpositions-Überwachung des Ventilkörpers (52), insbesondere der gesamten Küken-Welle (53), vorhanden ist,

- insbesondere in Form eines radial über die Küken-Welle (53) vorstehenden Flansches (59) sowie eines die Drehlage um die axiale Richtung (52'), insbesondere berührungslos, überwachenden Winkel-Sensors (60), der zumindest die Endlagen der Küken-Welle (53) insbesondere des Flansches (59), überwachen kann.

(Spültaschen:)

13. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- in Umfangs-Richtung beabstandet von der Sitzfläche (51 A) in der dem Ventilkörper (52) zugewandten Innen-Umfangsfläche (51AA) des Sitzkörpers (51 ) wenigstens eine mit einem Spülkreislauf in Verbindung stehende Spültasche (57) an der Park-Position der Mündung (52A1 ) vorgesehen ist.

14. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- in axialer Richtung (52') beabstandet von der Sitzfläche (51 A), vorzugsweise beidseits, in der dem Ventilkörper (52) zugewandten Innenumfangs- Fläche (51 AA) des Grundkörpers (51 ) wenigstens eine mit einem Spülkreislauf in Verbindung stehende Spültasche (57) vorgesehen ist.