CH699240B1 - Metering. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil (1) mit einer in einem Gehäuse (2) durch einen Antrieb mindestens in Öffnungsrichtung bewegbaren Ventilnadel (5), deren eines Ende als Dichtkegel (6) ausgebildet ist, das gegenüber einer Dichtfläche (7) des Gehäuses (2) bewegbar ist, wodurch der Stofffluss zwischen einem Materialeinlass (3) und einem Materialauslass (4) ein- und ausschaltbar ist. Erfindungsgemäss ist die Ventilnadel (5) durch ein oberes Führungsstück (9) und ein unteres Führungsstück (10) geführt und mit einem Kolben (8) starr verbunden, wobei der Kolben (8) durch den Antrieb bewegbar ist, dass der Kolben (8) durch eine Druckfeder (13) in der Schliessstellung des Dosierventils (1) gehalten ist, wenn der Antrieb nicht gesteuert wird. Die genannten Teile des Dosierventils (1) sind so dimensioniert, dass pro Öffnungszyklus ein Volumen von grössenordnungsmässig 1 mm 3 förderbar ist.The invention relates to a metering valve (1) having a valve needle (5) which is movable in a housing (2) by a drive at least in the opening direction, one end of which is designed as a sealing cone (6) which faces a sealing surface (7) of the housing (2 ), whereby the material flow between a material inlet (3) and a material outlet (4) can be switched on and off. According to the invention, the valve needle (5) is guided by an upper guide piece (9) and a lower guide piece (10) and rigidly connected to a piston (8), wherein the piston (8) is movable by the drive, that the piston (8) is held by a compression spring (13) in the closed position of the metering valve (1) when the drive is not controlled. The said parts of the metering valve (1) are dimensioned so that a volume of the order of 1 mm 3 can be conveyed per opening cycle.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Dosierventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The invention relates to a metering valve referred to in the preamble of claim 1 Art.

[0002] Dosierventile werden angewendet, wenn es darum geht, eine bestimmte Menge bzw. einen bestimmten Fluss eines flüssigen Materials einem Zielobjekt zuzuführen. Metering valves are used when it comes to supplying a certain amount or a certain flow of a liquid material to a target object.

[0003] In DE 20 2007 009 519 U1 ist eine Vorrichtung zum Befüllen von Spritzenzylindern beschrieben. Hier geht es darum, zwei verschiedene Materialien in zwei Kammern eines Spritzenzylinders einzufüllen, wobei ein bestimmtes Verhältnis der beiden Materialien einzuhalten ist. Die Steuerung des Flusses der beiden Materialien geschieht durch Einlassventile, die Dosierventile sind. Die Vorratsbehälter der beiden Materialien stehen unter Druck, so dass es zur Förderung der Materialien keiner das Material selbst fördernden Pumpe bedarf. In DE 20 2007 009 519 U1 a device for filling syringe barrels is described. This is about filling two different materials in two chambers of a syringe barrel, while maintaining a specific ratio of the two materials. The control of the flow of the two materials is through inlet valves, which are metering valves. The reservoir of the two materials are under pressure, so that it does not require the material itself promoting pump to promote the materials.

[0004] Aus WO 96/26 057 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Förderung der Materialien mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Anordnungen geschieht. From WO 96/26 057 A1 a device is known in which the promotion of the materials with the aid of piston-cylinder arrangements happens.

[0005] Bekannt ist aus EP 1 331 072 A1 auch eine Vorrichtung, die das Material mittels einer Schöpfkolbenpumpe fördert. Also known from EP 1 331 072 A1 is a device which conveys the material by means of a scoop piston pump.

[0006] Alle diese Vorrichtungen fördern relativ grosse Stoffmengen pro Hub bzw. pro Zeiteinheit. So ist in WO 96/26 057 A1 erwähnt, dass das Verdrängungsvolumen 0,1 bis 4 Liter beträgt. All these devices promote relatively large amounts of substance per stroke or per unit time. For example, WO 96/26 057 A1 mentions that the displacement volume amounts to 0.1 to 4 liters.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosierventil zu schaffen, das sehr kleine Stoffmengen pro Öffnungszyklus zu fördern in der Lage ist und dabei sehr einfach aufgebaut ist und kleine Dimensionen hat. Es geht dabei um Stoffmengen in der Grössenordnung von 1 mm<3> bzw. um Stoffflüsse von wenigen mm<3> pro Minute. The invention has for its object to provide a metering valve, which is able to promote very small quantities per opening cycle in the situation and is very simple and has small dimensions. It is about amounts of substance in the order of 1 mm <3> or to substance flows of a few mm <3> per minute.

[0008] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The above object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims.

[0009] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

[0010] Die einzige Figur zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Dosierventil. The single FIGURE shows a schematic section through a metering valve.

[0011] Ein Dosierventil 1 besitzt ein Gehäuse 2 mit einem Materialeinlass 3 und einem Materialauslass 4. Die Verbindung zwischen dem Materialeinlass 3 und dem Materialauslass 4 ist durch eine Ventilnadel 5 dadurch verschliessbar, dass die Ventilnadel 5 am hier unten dargestellten Ende einen Dichtkegel 6 aufweist, der dann gegen eine im Gehäuse 2 eingearbeitete Dichtfläche 7 drückt, wenn die Ventilnadel 5 aus der gezeigten Stellung nach unten verschoben ist. A metering valve 1 has a housing 2 with a material inlet 3 and a material outlet 4. The connection between the material inlet 3 and the material outlet 4 can be closed by a valve needle 5 in that the valve needle 5 has a sealing cone 6 at the end shown here below , which then presses against a built-in housing 2 sealing surface 7 when the valve needle 5 is moved from the position shown down.

[0012] Die Ventilnadel 5 ist am oberen Ende mit einem Kolben 8 verbunden und durch ein oberes Führungsstück 9 und ein unteres Führungsstück 10 geführt. Die Ventilnadel 5 ist dabei in eine Bohrung des Kolbens 8 eingepresst. Der Kolben 8 ist dadurch bewegbar, dass auf ihn einerseits der Druck in einer Aufsteuerkammer 11 und andererseits der Druck in einer Zusteuerkammer 12 einwirkt. Ist der Druck in der Zusteuerkammer 12 grösser als der Druck in der Aufsteuerkammer 11, so wird die Einheit aus Kolben 8 und Ventilnadel 5 nach unten bewegt, so dass der Dichtkegel 6 an der Dichtfläche 7 anliegt und dadurch das Dosierventil 1 geschlossen ist. Ist der Druck in der Zusteuerkammer 12 kleiner als der Druck in der Aufsteuerkammer 11, so wird die Einheit aus Kolben 8 und Ventilnadel 5 nach oben bewegt, so dass der Dichtkegel 6 von der Dichtfläche 7 entfernt ist und dadurch das Dosierventil 1 geöffnet ist. Das Material kann somit vom Materialeinlass 3 zum Materialauslass 4 strömen. Ermöglicht wird das dadurch, dass ein an den Materialeinlass 3 anschliessbarer Vorratsbehälter unter Druck steht. Dieser Druck beträgt beispielsweise etwa 1 bar. The valve needle 5 is connected at the upper end with a piston 8 and guided by an upper guide piece 9 and a lower guide piece 10. The valve needle 5 is pressed into a bore of the piston 8. The piston 8 is movable by acting on it on the one hand, the pressure in a pilot chamber 11 and on the other hand, the pressure in a feed chamber 12. If the pressure in the feed chamber 12 is greater than the pressure in the pilot chamber 11, the unit of piston 8 and valve needle 5 is moved downwards, so that the sealing cone 6 rests against the sealing surface 7 and thereby the metering valve 1 is closed. If the pressure in the feed chamber 12 is smaller than the pressure in the pilot chamber 11, the unit of piston 8 and valve needle 5 is moved upward, so that the sealing cone 6 is removed from the sealing surface 7 and thereby the metering valve 1 is opened. The material can thus flow from the material inlet 3 to the material outlet 4. This is made possible by the fact that a reservoir which can be connected to the material inlet 3 is under pressure. This pressure is for example about 1 bar.

[0013] Eine Verbindung der Aufsteuerkammer 11 zu einem Anschluss am Gehäuse 2 ist mit gestrichelten Linien eingezeichnet. A compound of the pilot chamber 11 to a port on the housing 2 is shown in dashed lines.

[0014] Zur Steuerung des Dosierventils 1 ist in bekannter Weise eine pneumatische Steuerung vorhanden, die mit einem Druck von beispielsweise 5 bis 8 bar arbeitet. To control the metering valve 1, a pneumatic control is provided in a known manner, which operates at a pressure of for example 5 to 8 bar.

[0015] An sich kann das Dosierventil 1 auch so beschaffen sein, dass der Antrieb des Kolbens 8 und der Ventilnadel 5 elektromagnetisch erfolgt. Entsprechende Antriebe sind bekannt. Bei einem sehr schnellen Wechsel von Einschaltung und Abschaltung der Erregung des Antriebs wird ein solcher Antrieb aber stark erwärmt. Die entstehende Wärme kann sich auf das Gehäuse 2 übertragen, und das führt dann dazu, dass sich auch das zu fördernde Material erwärmt. Bei dem zu fördernden Material kann es sich nun um höher viskose Klebstoffe, um Schmierstoffe und ähnlich Materialien handeln, deren Viskosität eine deutliche Abhängigkeit von der Temperatur aufweist. Bei einem Dosierventil 1 der beschriebenen Bauart hängt die Menge des bei einem Öffnungszyklus durchtretenden Materials von verschiedenen Faktoren ab. Eine Rolle spielen die Dauer eines Öffnungszyklus, der freie Querschnitt zwischen Dichtkegel 6 und Dichtfläche 7 im geöffneten Zustand und der Druck, unter dem das zu fördernde Material steht, und eben auch die Viskosität des zu fördernden Materials. Wenn pro Öffnungszyklus nur etwa 1 mm<3> Material gefördert werden soll, dann ergibt sich daraus, dass die Bauteile des Dosierventils 1 recht klein sind. Der Hub des Kolbens 8 und der Ventilnadel 5 beträgt nur einen Bruchteil eines Millimeters. Ein erfindungsgemässes Dosierventil 1 hat deshalb auch nur ein Volumen von 2 bis 4 cm<3>. In itself, the metering valve 1 may also be such that the drive of the piston 8 and the valve needle 5 is electromagnetically. Corresponding drives are known. In a very fast change of switching on and switching off the excitation of the drive such a drive but is strongly heated. The resulting heat can be transferred to the housing 2, and this then causes the material to be conveyed also heats up. The material to be conveyed may now be higher-viscosity adhesives, lubricants and similar materials whose viscosity has a marked dependence on the temperature. In a metering valve 1 of the type described, the amount of material passing through an opening cycle depends on various factors. A role play the duration of an opening cycle, the free cross section between the sealing cone 6 and sealing surface 7 in the open state and the pressure under which the material to be conveyed, and also the viscosity of the material to be delivered. If only about 1 mm <3> material is to be conveyed per opening cycle, then it follows that the components of the metering valve 1 are quite small. The stroke of the piston 8 and the valve needle 5 is only a fraction of a millimeter. An inventive metering valve 1 therefore has only a volume of 2 to 4 cm <3>.

[0016] Es ist vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen der Kegelmantelfläche des Dichtkegels 6 und der Achse der Ventilnadel 5 kleiner als etwa 40 Grad ist. Daraus folgt in der «Offen»-Stellung des Dosierventils beim gegebenen Hub des Kolbens 8 ein engerer Spalt zwischen Dichtkegel 6 und Dichtfläche 7, so dass die Menge des während einer «Offen»-Periode durch das Dosierventil 1 hindurchtretenden Materials klein ist. Je kleiner der Winkel ist, desto enger der Spalt und desto weniger Material tritt hindurch. It is advantageous if the angle between the conical surface of the sealing cone 6 and the axis of the valve needle 5 is less than about 40 degrees. It follows in the "open" position of the metering valve at the given stroke of the piston 8, a narrower gap between the sealing cone 6 and sealing surface 7, so that the amount of material passing through the metering valve 1 during an «open» period material is small. The smaller the angle, the narrower the gap and the less material passes through.

[0017] Durch fortlaufenden Wechsel zwischen der «Offen»-Stellung und der «geschlossen»-Stellung lässt sich ein quasistetiger Materialstrom erzeugen. Je länger der zeitliche Abstand zwischen zwei «Offen»-Perioden, desto kleiner der Materialstrom. Durch die Variation des Verhältnisses der «Offen»-Zeitdauer zur «Geschlossen»-Zeitdauer lässt sich der quasistetige Materialstrom variieren und so an die Erfordernisse anpassen. By continuous change between the "open" position and the "closed" position can produce a quasistetiger material flow. The longer the time interval between two "open" periods, the smaller the material flow. By varying the ratio of the "open" period to the "closed" period, the quasi-continuous material flow can be varied and thus adapted to the requirements.

[0018] In der Aufsteuerkammer 12 ist eine Druckfeder 13 gezeigt. Diese dient dazu, das Dosierventil 1 in der geschlossenen Stellung zu halten, wenn das Dosierventil 1 nicht mit Druckluft angesteuert ist. In the Aufsteuerkammer 12, a compression spring 13 is shown. This serves to keep the metering valve 1 in the closed position when the metering valve 1 is not driven by compressed air.

[0019] Möglich ist auch, die Druckfeder 13 als Antrieb zum Schliessen des Dosierventils 1 zu benutzen. Dann ist die Beaufschlagung der Zusteuerkammer 12 mit Druckluft gar nicht nötig und somit die Zusteuerkammer 12 gar nicht nötig. Ist die Aufsteuerkammer 11 mit Druckluft beaufschlagt, so befindet sich das Dosierventil 1 in der Stellung «Offen». Ist die Aufsteuerkammer 11 nicht mit Druckluft beaufschlagt, so geht das Dosierventil 1 unter der Wirkung der Druckfeder 13 in die Stellung «Geschlossen». It is also possible to use the compression spring 13 as a drive for closing the metering valve 1. Then, the admission of the feed chamber 12 with compressed air is not necessary and thus the feed chamber 12 is not necessary at all. If the pilot chamber 11 is acted upon by compressed air, then the metering valve 1 is in the "open" position. If the control chamber 11 is not acted upon by compressed air, then the metering valve 1 is under the action of the compression spring 13 in the "closed" position.

[0020] Die Bohrungen in den Führungsstücken 9 und 10, in denen die Ventilnadel 5 geführt wird, und die Ventilnadel 5 sind vorteilhaft so dimensioniert und toleriert, dass sich ein sehr enger Sitz ergibt. So ist der Spalt zwischen dem Aussendurchmesser der Ventilnadel 5 und der Bohrung im Führungsstück 10 so klein, dass das im Gesamtraum von Materialeinlass 3 und Materialauslass 4 befindliche Material in diesen Spalt nicht eindringen kann. Hat das zu fördernde Material jedoch eine geringe Oberflächenspannung, so wäre ein solches Eindringen gleichwohl möglich. Dann ist es vorteilhaft, dass dem unteren Führungsstück 10 noch ein O-Ring 14 zugeordnet ist. Ein O-Ring 14 kann auch dem oberen Führungsstück 9 zugeordnet sein. The holes in the guide pieces 9 and 10, in which the valve needle 5 is guided, and the valve needle 5 are advantageously dimensioned and tolerated that results in a very tight fit. Thus, the gap between the outer diameter of the valve needle 5 and the bore in the guide piece 10 is so small that the material located in the entire space of material inlet 3 and material outlet 4 can not penetrate into this gap. However, if the material to be conveyed has a low surface tension, such penetration would nevertheless be possible. Then it is advantageous that the lower guide piece 10 is still assigned an O-ring 14. An O-ring 14 may also be associated with the upper guide piece 9.

[0021] Sollte trotzdem Material durch die Passung am O-Ring 14 des unteren Führungsstückes 10 hindurchtreten können, so ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse 2 zwischen dem oberen Führungsstück 9 und dem unteren Führungsstück 10 eine Aussparung 15 aufweist, die den mittleren Teil der Ventilnadel 5 umschliesst. Sollte das zu fördernde Material so beschaffen sein, dass es durch das untere Führungsstück 10 und den zugeordneten O-Ring 14 durchtreten kann, so gelangt das hindurchtretende Material in diese Aussparung 15 und kann von dort in geeigneter Weise abgeführt werden. Auf diese Weise wird auf jeden Fall verhindert, dass das hindurchtretende Material bis zum oberen Führungsstück 9 gelangt und von dort in den Aufsteuerraum 11, was nämlich bedeuten könnte, dass sich der Kolben 8 nicht mehr bewegen könnte, so dass das Dosierventil 1 nicht mehr funktionsfähig wäre. Should still material can pass through the fit on the O-ring 14 of the lower guide piece 10, it is advantageous that the housing 2 between the upper guide piece 9 and the lower guide piece 10 has a recess 15 which the middle part of Valve needle 5 encloses. Should the material to be conveyed be such that it can pass through the lower guide piece 10 and the associated O-ring 14, then the material passing through passes into this recess 15 and can be removed therefrom in a suitable manner. In this way it is prevented in any case that the material passing through reaches the upper guide piece 9 and from there into the control chamber 11, which could mean that the piston 8 could no longer move, so that the metering valve 1 is no longer functional would.

[0022] Um den Verbrauch an Druckluft zu vermindern, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben 8 gegen die Bohrung im Gehäuse 2 mit einem O-Ring 16 abgedichtet ist. Damit wird verhindert, dass Druckluft zwischen dem Aufsteuerraum 11 und dem Zusteuerraum 12 strömt. In order to reduce the consumption of compressed air, it is advantageous if the piston 8 is sealed against the bore in the housing 2 with an O-ring 16. This prevents compressed air from flowing between the control room 11 and the feed chamber 12.

[0023] Das beschriebene Dosierventil 1 ist in der Lage, sehr kleine Materialmengen bzw. Stoffflüsse zu fördern. Es kann so klein gebaut sein, dass es sich in Fabrikationsanlagen für kleinere Bestandteile bzw. Apparate einbauen lässt. So kann beispielsweise Klebstoff in kleinen Mengen auf kleinen Bestandteilen appliziert werden, um die Bestandteile anschliessend mit anderen Bestandteilen zusammenzufügen. The metering valve 1 described is able to promote very small amounts of material or material flows. It can be built so small that it can be installed in manufacturing plants for smaller components or apparatus. For example, adhesive can be applied in small amounts to small components to subsequently compound the ingredients with other ingredients.

Claims (6)

1. Dosierventil (1) mit einer in einem Gehäuse (2) durch einen Antrieb mindestens in Öffnungsrichtung bewegbaren Ventilnadel (5), deren eines Ende als Dichtkegel (6) ausgebildet ist, das gegenüber einer Dichtfläche (7) des Gehäuses (2) bewegbar ist, wodurch der Stofffluss zwischen einem Materialeinlass (3) und einem Materialauslass (4) ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (5) durch ein oberes Führungsstück (9) und ein unteres Führungsstück (10) geführt ist, dass die Ventilnadel (5) mit einem Kolben (8) starr verbunden ist, dass der Kolben (8) durch den Antrieb bewegbar ist, dass der Kolben (8) durch eine Druckfeder (13) in der Schliessstellung des Dosierventils (1) gehalten ist, wenn der Antrieb nicht gesteuert wird, und dass die genannten Teile des Dosierventils (1) so dimensioniert sind, dass pro Öffnungszyklus ein Volumen von grössenordnungsmässig 1 mm<3>förderbar ist.1. metering valve (1) with a in a housing (2) by a drive at least in the opening direction movable valve needle (5), one end of which is designed as a sealing cone (6), with respect to a sealing surface (7) of the housing (2) movable is, whereby the material flow between a material inlet (3) and a material outlet (4) is switched on and off, characterized in that the valve needle (5) by an upper guide piece (9) and a lower guide piece (10) is guided the valve needle (5) is rigidly connected to a piston (8), that the piston (8) is movable by the drive, that the piston (8) is held in the closed position of the metering valve (1) by a compression spring (13), if the drive is not controlled, and that said parts of the metering valve (1) are dimensioned so that a volume of the order of 1 mm <3> can be conveyed per opening cycle. 2. Dosierventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Dosierventils (1) pneumatisch betätigbar ist, indem im Gehäuse (2) eine Aufsteuerkammer (11) angeordnet ist, durch deren Beaufschlagung mit Druckluft der Kolben (8) gegen die Kraft der Druckfeder (13) so bewegbar ist, dass der Dichtkegel (6) von der Dichtfläche (7) abhebt und den Materialfluss durch das Dosierventil (1) freigibt.2. metering valve (1) according to claim 1, characterized in that the drive of the metering valve (1) is pneumatically actuated by a discharge chamber (11) is arranged in the housing (2) by the application of compressed air to the piston (8) against the force of the compression spring (13) is movable so that the sealing cone (6) lifts off from the sealing surface (7) and releases the flow of material through the metering valve (1). 3. Dosierventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) eine Zusteuerkammer (12) angeordnet ist, durch deren Beaufschlagung mit Druckluft der Kolben (8) so bewegbar ist, dass der Dichtkegel (6) gegen die Dichtfläche (7) gedrückt wird und so den Materialfluss durch das Dosierventil (1) unterbindet.3. metering valve (1) according to claim 2, characterized in that in the housing (2) a feed chamber (12) is arranged, by the application of compressed air, the piston (8) is movable so that the sealing cone (6) against the sealing surface (7) is pressed and thus prevents the flow of material through the metering valve (1). 4. Dosierventil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Führungsstücken (9, 10) jeweils ein O-Ring (14) zugeordnet ist.4. metering valve (1) according to claim 3, characterized in that the guide pieces (9, 10) each associated with an O-ring (14). 5. Dosierventil (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) zwischen dem oberen Führungsstück (9) und dem unteren Führungsstück (10) eine Aussparung (15) angeordnet ist, die den mittleren Teil der Ventilnadel (5) umschliesst.5. metering valve (1) according to claim 3 or 4, characterized in that in the housing (2) between the upper guide piece (9) and the lower guide piece (10) has a recess (15) is arranged, which the middle part of the valve needle ( 5) encloses. 6. Dosierventil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Kegelmantelfläche des Dichtkegels (6) und der Achse der Ventilnadel (5) kleiner als 40 Grad ist.6. metering valve (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the angle between the conical surface of the sealing cone (6) and the axis of the valve needle (5) is less than 40 degrees.