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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auftragen
von Fluid gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Bei
vielen industriellen Anwendungen werden derartige Vorrichtungen
zum Abgeben und Auftragen von Fluiden auf unterschiedliche Gegenstände (Substrate)
eingesetzt, z. B. um Klebstoffe, Farbstoffe oder sonstige fließfähige Materialien
auf Automobilteile, Verpackungen, Möbel oder Papier flächig, raupenförmig oder
punktförmig
aufzutragen. Solche Vorrichtungen, die auch als Auftragskopf bezeichnet werden,
sind regelmäßig Bestandteil
eines komplexen Auftragssystems, das einen Behälter für das Fluid, eine Förderpumpe
und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern- und/oder Regeln der
einzelnen Komponenten umfasst. Das Substrat kann mit Hilfe einer
Fördereinrichtung
relativ zu dem Auftragskopf bewegt werden, oder der Auftragskopf
ist an einem Roboterarm oder dgl. befestigt und relativ zu dem Substrat
bewegbar.
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In
vielen Anwendungsfällen
muss fließfähiges Material
intermittierend abgegeben werden, was bedeutet, dass der Fluss des
fließfähigen Materials
in dem Zuführkanal
des Auftragskopfes und somit die Abgabe des Materials aus der Austrittsöffnung der Düsenanordnung
durch intermittierendes Betätigen der
Ventilanordnung abwechselnd freigegeben bzw. unterbrochen wird.
Auf diese Weise wird ein unterbrochenes Auftragsbild (pattern) von
Material auf dem Substrat erzeugt, z. B. zueinander beabstandete
Punkte oder unterbrochene längliche
Materialraupen oder bei einem flächigem
Materialauftrag zueinander beabstandete rechteckige Materialabschnitte. Oft
ist es erforderlich, dass die Ventilanordnung mit hoher Schaltfrequenz
betätigt
wird und demgemäß der den
Materialfluss in dem Zuführkanal
unterbrechende Ventilkörper
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz hin- und herbewegt werden muss. Gleichzeitig
soll eine lange Lebensdauer der Auftragsköpfe gewährleistet sein.
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Bei
bekannten Auftragsköpfen
wird der Ventilkörper
der Ventilanordnung mittels eines mit Druckluft beaufschlagbaren
Kolbens hin- und herbewegt, der mittels einer Kolbenstange oder
Nadel mit dem Ventilkörper
gekoppelt ist. Die Druckluft wird mit Hilfe eines Magnetventils
intermittierend mit schwankenden Drücken in Druckluftkanälen bereitgestellt,
die mit einem den Kolben aufnehmenden Zylinderraum kommunizieren.
Das Magnetventil wird elektrisch, d. h. mit Hilfe von elektrischen
Signalen von der Steuerungseinrichtung angesteuert und intermittierend
betätigt.
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Nachteilig
bei einer Vorrichtung mit Druckluft-Kolben zur Bewegung des Ventilkörpers ist
es, dass der Kolben gegenüber
dem Zylinderraum aufwendig abgedichtet werden muss. Zu diesem Zweck werden
Dichtringe, beispielsweise O-Ringe in an dem Kolben ausgebildeten
Nuten eingesetzt. Derartige Dichtringe sind einem verhältnismäßig hohen Verschleiss
ausgesetzt und limitieren die Standzeit der Vorrichtung. Hierbei
muss berücksichtigt
werden, dass die in Rede stehenden Vorrichtungen für den Dauerbetrieb
mit extrem hohen Anzahlen von Kolbenhüben ausgelegt werden.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass die Masse und somit die Massenträgheit der
aus dem Ventilkörper,
der Kolbenstange und dem Kolben bestehendenden bewegbaren Einheit
der Ventilanordnung groß ist.
Die Massenträgheit
macht sich insbesondere bei hohen erforderlichen Schaltfrequenzen bemerkbar
und begrenzt diese Schaltfrequenz.
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Eine
weitere Problematik der bekannten Auftragsköpfe betrifft die Abdichtung
der bewegbar gelagerten Kolbenstange gegenüber dem aufzutragenden Fluid,
um zu verhindern, dass das Fluid aus dem Zuführkanal, innerhalb welchem
regelmäßig mittig die
Kolbenstange mit einem unteren Abschnitt angeordnet ist, nach oben
austritt durch Dichtungsflächen zwischen
der äußeren Oberfläche der
Kolbenstange und Dichtungsmitteln.
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Aus
DE 31 53 338 C2 ist
eine Betätigungsvorrichtung
für ein
Ventil bekannt, welche eine federbelastete Membran aufweist, die
an eine Stange gekoppelt ist, die mit einem Ventilkörper verbunden
ist. Die Abdichtung zwischen dem flüssigkeitsführenden Ventilraum und den
anderen Funktionsbereichen dieser Betätigungsvorrichtung erfolgt
durch mehrere Gleitdichtungen. Diese vorbekannte Betätigungsvorrichtung
weist den Nachteil auf, dass sie aufgrund Massenträgheit und
Reibungsverlusten keinen Betrieb mit hohen Schaltfrequenzen erlaubt
und darüber
hinaus durch Verschleiß der
Dichtungen bzw. ihrer Gegenflächen
eine regelmäßige, häufige Wartung erfordert.
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Aus
DE 38 12 384 C2 ist
eine Auftragsvorrichtung für
flüssige
oder pastöse
Medien bekannt, bei der ein spielend gelagerter Ventilkörper durch
gegenseitig auf diesen Ventilkörper
von zwei Seiten eine Druckkraft ausübende Stempel bewegt wird. Diese
Stempel werden einerseits durch Federelemente und andererseits durch
eine aufwendige Anordnung von Membranen und Kolben bewegt. Diese vorbekannte
Auftragsvorrichtung ermöglicht
keinen Betrieb bei hohen Schaltfrequenzen aufgrund der indirekten
Ansteuerung des Ventilkörpers
und weist darüber
hinaus den Nachteil auf, dass sie durch die Vielzahl der bewegten
Bauteile keine hohe Betriebszuverlässigkeit erreichen kann und
wartungsintensiv ist. Auch die
DE 41 22 594 A1 zeigt eine Betätigungsmembrane.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bereitzustellen, mit der hohe Standzeiten, eine zuverlässige Betätigung der
Ventilanordnung und hohe Schaltfrequenzen der Ventilanordnung erreicht
werden können.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, bei der eine zuverlässige Abdichtung des Zuführkanals
gegenüber
einer an dem Ventilkörper
befestigten Stange erreicht wird.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
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Das
Grundkonzept der Erfindung liegt in dem Einsatz einer Membran zum
Bewegen des mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörpers zum Unterbrechen
bzw. Freigeben des Fluidflusses sowie einer Abdichtungsmembrane.
Ein wesentlicher Vorteil einer mit einem Druckmedium beaufschlagbaren Membrane
zur Erzeugung der Kraft zum Bewegen des Ventilkörpers liegt darin, dass die
Membran eine wesentlich geringe Masse und somit Massenträgheit aufweist
gegenüber
den im Stand der Technik bekannten Kolben. Erfindungsgemäß kann die
Gesamtmasse der zu bewegenden Teile der Ventilanordnung deutlich
reduziert werden, so dass sich höhere Schaltfrequenzen
der Ventilanordnung realisieren lassen. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass die Membran gegenüber
den herkömmlichen
Kolben einfacher und zuverlässiger
abgedichtet werden kann, was letztlich zu höheren Standzeiten der Vorrichtung
führt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilkörper an
einer Stange befestigt ist und die Membran an der Stange befestigt
ist, so dass der Ventilkörper
bei Beaufschlagung und Auslenkung der Membran bewegt wird. Bei dieser
Anordnung lässt
sich der Teil der Ventilanordnung, mit dem die notwendige Kraft zum
Bewegen des Ventilkörpers
aufgebracht wird, mit Hilfe von Druckluft, trennen von dem mit dem
aufzutragenden Fluid in Kontakt stehenden Ventilkörper.
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Vorzugsweise
ist die Membrane innerhalb eines mit dem Druckmedium beaufschlagbaren
Zylinderraums abgedichtet angeordnet. Die Membrane trennt dabei
vollständig
den Zylinderraum, so dass sie einseitig mit Druckgas als Druckmedium
beaufschlagt werden kann. Gleichzeitig lässt sie sich zuverlässig abgedichtet
an der den Zylinderraum begrenzenden Struktur befestigen, so dass
kein Druckmedium die Membran passieren kann und der gesamte Druck
des Druckmediums zur Auslenkung der Membran und zur Bewegung des
Ventilkörpers
genutzt wird.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mehrere Membranen
innerhalb mehrerer mit Druckmedium beaufschlagbaren Zylinderrräumen abgedichtet
angeordnet sind und die Membranen zur Aufbringung der den Ventilkörper bewegenden
Kraft mit der Stange gekoppelt sind. Mit Hilfe mehrerer Membranen
können
entweder höhere
Kräfte
zum Bewegen des Ventilkörpers und
somit zum Betätigen
der Ventilanordnung erzeugt werden oder aber die Membranen werden
abwechselnd mit Druckmedium beaufschlagt, so dass höhere Schaltfrequenzen
der Ventilanordnung erreicht werden.
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Eine
konstruktiv einfache und zuverlässige Kopplung
der Membranen mit der Stange wird dadurch erreicht, dass die Membrane/Membranen
mittels Schraubverbindung, Nietverbindung, Schweiß- oder
Lötverbindung,
Pressverbindung und/oder Klebeverbindung an der Stange befestigt
ist/sind.
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Vorzugsweise
ist die Membrane mit ihrem Randbereich durch Einpressen an einem
den Zylinderraum begrenzenden Grundkörper befestigt und abgedichtet.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stange 34 mittels
einer Gleitführung
an einem Grundkörper
gleitend geführt
ist und die Gleitführung benachbart
zu dem Zylinderraum oder den Zylinderräumen angeordnet ist. Auf diese
Weise ist die Stange zuverlässig
geführt.
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Gemäß einem
weiterem Aspekt der Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art, bei welcher der Ventilkörper mit einer Stange verbunden
ist und die Stange 34 wenigstens teilweise innerhalb des
Zuführkanals 12 angeord net ist,
vorgeschlagen, dass eine den Zuführkanal 12 einseitig
abdichtende Membrane vorgesehen ist. Gemäß dieses Aspekts der Erfindung
wird mittels einer Membrane der Zuführkanal einseitig zuverlässig abgedichtet,
so dass auf herkömmliche
Dichtmittel wie O-Ringe oder dgl. verzichtet werden kann. Statt
dessen wird diese weitere Dichtungsmembrane eingesetzt und zweckmäßigerweise
einerseits an einem den Zuführkanal 12 begrenzenden
Grundkörper
und andererseits an der Stange 34 befestigt. Eine solche Membrane
kann insbesondere auch bei Verwendung von Heissschmelzklebstoff
eingesetzt werden, um für eine
zuverlässige
Abdichtung der Stange, die mit dem Ventilkörper gekoppelt ist, zu sorgen.
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Die
durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung
erreichbaren Vorteile sind zuvor anhand des erfindungsgemäßen Auftragskopfes
erläutert,
so dass auf die obigen Beschreibungen Bezug genommen wird.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Auftragskopf) in einer Teilschnittdarstellung;
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2 eine
Düsenanordnung
für einen
Auftragskopf gemäß 1 in
einer schematischen Schnittdarstellung;
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Auftragskopf) in einer Schnittdarstellung;
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Auftragskopf in einer Schnittdarstelltung); und
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5 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 4.
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Die
in 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1,
die nachfolgend auch als Auftragskopf 1 bezeichnet ist,
ist ein wesentlicher Bestandteil eines Auftragssystems zum flächigen,
punkt- oder raupenförmigen
Auftragen von Klebstoff oder anderen fließfähigen Materialien (Fluide)
auf ein relativ zu der Vorrichtung 1 beweg bares Substrat.
Das Auftragssystem umfasst als Fluidquelle ein Behältnis für das fließfähige Material,
eine Pumpe und Leitungen, durch die das Material zu dem Auftragskopf 1 gefördert werden
kann, sowie eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung zum Steuern
und Regeln einzelner Komponenten des Auftragssystems.
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Der
Auftragskopf 1 weist ein Gehäuse oder einen Grundkörper 2 auf,
an den ein herkömmliches elektro-pneumatisch
betätigbares
Magnetventil 4 seitlich und/oder oben angeschraubt ist.
Der Auftragskopf 1, welcher an einen nicht dargestellten
ortsfesten Träger
montiert ist, umfasst ferner eine Ventilanordnung 8 zum
Unterbrechen bzw. Freigeben des Flusses des Fluid-Materials und
eine im unteren Bereich des Auftragskopfes 1 angeordnete
Düsenanordnung 10 zum
Abgeben des Materials. Das Substrat kann mittels einer nicht dargestellten
Fördereinrichtung,
beispielsweise einem Förderband
relativ zu dem Auftragskopf 1 mit variierbaren Bahngeschwindigkeiten
bewegt werden.
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Das
Magnetventil 4 ist an eine nicht dargestellte Druckluftquelle,
die einen Luftdruck von bis zu 6 bar bereitstellt, sowie an die
Steuerungseinrichtung angeschlossen. Das Magnetventil 4 kann
so mittels elektrischer Signale geschaltet werden, dass in Druckluftausgangsleitungen
des Magnetventils 4 einstellbare schwankende oder konstante
Luftdrücke bereitgestellt
sind.
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Ein
mit der Materialquelle kommunizierender Zuführkanal 12 zum Zuführen des
fließfähigen Materials
verläuft – in Strömungsrichtung
gesehen – durch einen
mit dem Steuerteil 2 verschraubten Gehäuseabschnitt 14, durch
Bohrungen 16 und einem innerhalb des Gehäuseabschnitts 14 konzentrisch
zu einer Zentralachse 18 verlaufenden Ringkanalabschnitt 20,
der auch in 2 erkennbar ist. Der Zuführkanal 12 führt dann
vorbei an einem Ventilkörper 22 der
Ventilanordnung 8 zu der Düsenanordnung 10 und
geht dann in einen Ausströmkanal 14 der
Düsenanordnung 10 über, welcher
in eine untere, kreisförmige
Austrittsöffnung 24 mündet, aus
der Klebstoff austritt. Die Düsenanordnung 10 könnte alternativ
als Breitschlitzdüse
mit länglicher
Austrittsöffnung
ausgebildet sein.
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Der
Ventilkörper 22 der
Ventilanordnung 8 ist, wie 2 veranschaulicht,
innerhalb eines Raums 30 angeordnet und wirkt mit einem
Ventilsitz 32 zusammen, um den Materialfluss in dem Zuführkanal 12 wahlweise
zu unterbrechen bzw. freizugeben. Der Ventilkörper 22 ist an einer
dünnen,
nadelartigen Stange 34 befestigt und zusammen mit dieser auf
die nachfolgend beschriebene Weise in Richtung der Zentralachse 18 intermittierend
hin- und herbewegbar. Die Stange 34 weist einen unteren,
einstückig
mit dem Ventilkörper 22 ausgebildeten
Abschnitt 35 und einen mittels Schraubverbindung 26 mit
dem unteren Abschnitt 35 verbundenen oberen Abschnitt 38 auf.
Der untere Abschnitt 35 weist ein Innengewinde und der
obere Abschnitt 38 ein Außengewinde auf.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, weist die Ventilanordnung 8 einen
innerhalb des Grundkörpers 2 ausgebildeten
Zylinderraum 36 auf, in welchen ein oberer Abschnitt 38 der
nadelartigen Stange 34 konzentrisch zur Zentralachse 18 hineinragt.
Der Zylinderraum 36 ist an seinem unteren Ende abgedichtet mit
Hilfe eines O-Ringes 40,
der in eine in einer Zwischenplatte 42 ausgebildeten Nut
angeordnet ist. Der obere Abschnitt 38 der Stange 34 ist
durch eine Gleitführung
axial bewegbar geführt,
in dem der obere Abschnitt 38 durch einen an der Zwischenplatte 42 festgelegten
Gleitring 44 hindurchgesteckt ist. Der Gleitring 44 ist
an der Zwischenplatte 42 durch einen Sicherungsring 46 gesichert.
Der Gleitring 44 sorgt darüber hinaus für eine Abdichtung
des Zylinderraumes 36, so dass kein in dem Zylinderraum 36 befindliches Druckmedium
aus dem Zylinderraum 36 nach unten entweichen kann.
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Die
Ventilanordnung 8 umfasst eine innerhalb des Zylinderraumes 36 angeordnete
Membrane 48, welche den Zylinderraum 36 gasdicht
in zwei Teile trennt, namentlich einen unteren Zylinderraum 50 und
einen oberen Zylinderraum 52. Die in einer im Wesentlichen
in einer senkrecht zu der Zentralachse 18 angeordneten
Ebene liegende, verformbare Membrane 48 ist mit ihrem seitlichen
Randbereich in den Grundkörper 2 eingepresst
und dadurch an dem Grundkörper 2 befestigt
und seitlich gasdicht abgedichtet. Die Randbereiche der Membrane 48 liegen zwischen einem
Gehäuseabschnitt 54 und
einem relativ zu dem Gehäuseabschnitt 54 verspannten
Gehäuseabschnitt 56,
der beispielsweise durch Schraubverbindungen mit dem Gehäuseabschnitt 54 verspannt
werden kann.
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Die
Membrane 48 ist in ihrem zentralen Bereich an dem oberen
Abschnitt 38 der Stange 34 befestigt und gasdicht
abgedichtet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der obere Abschnitt 38 der Stange 34 durch
eine zentrale Durchgangsbohrung, die in der Membrane 48 ausgebildet
ist hindurchgesteckt ist, und an dem oberen Abschnitt 38 ein
Außengewinde 58 aufgebracht
ist, auf welches eine Mutter 60 aufschraubbar ist, mit
deren Hilfe ein Dichtungsring 62 fest an einen an dem oberen
Abschnitt 38 der Stange 34 ausgebildeten Absatz 64 anpressbar
ist, so dass die Membrane 48 sicher an der Stange 34 befestigt
und gegenüber
dieser gasdicht abgedichtet ist.
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Die
Beaufschlagung der Membrane 48 mit Druckgas wird dadurch
erreicht, dass mit Hilfe des Magnetventils 4 durch einen
Druckgaskanal 64, der mit dem oberen Zylinderraum 52 (in
nicht vollständig dargestellter
Weise) kommuniziert, ein erhöhter Druck
in dem oberen Zylinderraum 52 erzeugt werden kann, so dass
an der Membrane 48 eine Kraft erzeugt wird, die aufgrund
der Verbindung der Membrane 48 mit dem oberen Abschnitt 38 der
Kolbenstange 34 die Stange 34 und der starr mit
der Stange 34 verbundene Ventilkörper 22 – in 1 nach
unten – bewegt
wird, so dass der Ventilkörper 22 aus
seiner in 1 dargestellten Schließ-Stellung
außer
Kontakt von dem Ventilsitz 32 in die in 2 dargestellte Öffnungs-Stellung
kommt, so dass Fluid durch den Zuführkanal 12 vorbei
an dem Ventilkörper 22 in
den Ausströmkanal 14 und
durch die Austrittsöffnung 24 strömen kann.
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Zum
Unterbrechen des Fluidflusses wird durch Betätigen des Magnetventils 4 der
Druck in dem oberen Zylinderraum 52 reduziert durch Ablassen
des Druckmediums an die Umgebung. In nicht dargestellter Weise ist
innerhalb des unteren Zylinderraums 36 konzentrisch zur
Zentralachse 18 eine Spiralfeder als Druckfeder angeordnet,
die sich einerseits an der Zwischenplatte 42 und andererseits an
der Membrane 48 abstützt
und eine die Stange 34 und somit den Ventilkörper 22 mit
einer – in 1 nach
oben wirkenden – in
die Schließ-Stellung
vorspannende Kraft ausübt,
so dass bei Ablassen des Druckmediums in dem oberen Zylinderraum 52 die Ventilanordnung 8 in
die in 1 dargestellte Schließ-Stellung gelangt und der
Fluss des Fluids durch den Zuführkanal 12 und
den Ausströmkanal 14 und
somit durch die Austrittsöffnung 24 unterbricht.
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Alternativ
könnte
zusätzlich
zu der Spiralfeder oder unter Weglassung der Spiralfeder derselbe Effekt
dadurch erreicht werden, dass durch Betätigung des Magnetventils 4 innerhalb
des unteren Zylinderraums 36 ein erhöhter Druck des Druckmediums
aufgebracht wird, der auf die Membrane 48 einwirkt und
somit die Stange 34 und die Ventilkörper 22 in die Schließstellung
bringt. Der Druck des Druckmediums in dem unteren Zylinderraum 36 kann
mit Hilfe des Magnetventils 4 durch die schräg angeordneten
Kanäle 66 und 68 eingestellt
werden.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
die erfindungsgemäße Membrane 48 mittelbar
unter Zwischenschaltung der Stange 34 mit dem Ventilkörper 22 gekoppelt,
es sind jedoch auch Ausführungsbeispiele
denkbar, bei denen die Membrane unmittelbar mit dem Ventilkörper 22 gekoppelt
ist.
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1 zeigt
darüber
hinaus eine weitere Membrane gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung, nämlich eine Membrane 69 zum
einseitigen Abdichten des Zuführkanals 12 gegenüber Fluid, welches
in dem Zuführkanal 12 angeordnet
ist. Die flexible, aber flüssigkeitsdichte
Membrane 69 ist in dem Ringkanalabschnitt 20 des
Zuführkanals 12 angeordnet
und begrenzt diesen einseitig nach oben, so dass kein Fluid 12 die
Membrane 69 passieren kann. Diese ist einerseits mit ihren
Randbereichen an einem den Zuführkanal 12 grenzenden
Gehäuseabschnitt 15 befestigt
und abgedichtet und andererseits an der Stange 34 befestigt
und abgedichtet.
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Die
Befestigung an dem Gehäuseabschnitt 15 erfolgt
dadurch, dass die äußeren Randabschnitte der
Membrane 69 eingepresst sind, in dem ein weiterer Gehäuse abschnitt 17 mittels
Schraubverbindung mit dem Gehäuseabschnitt 15 verbunden
ist. Die Schraubverbindung ist durch das Bezugszeichen 19 angedeutet.
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Die
Membrane 69 kann darüber
hinaus eine Servowirkung zur Betätigung
der Stange 34 ausüben,
d. h. dass an der Membrane 69 aufgrund des Fluiddrucks
unterhalb der Membrane 69 eine resultierende Kraft auf
die Membrane 69 aufgebracht wird, welche auf die Stange 34 aufgrund
der Befestigung übertragen
wird. Darüber
hinaus wäre
es in nicht dargestellter Weise optional möglich, zusätzlich ein Druckmedium, beispielsweise
ein Druckgas oberhalb der Membrane 69 mit Hilfe eines Magnetventils
aufzubringen, um der von dem Fluid aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken
und/oder sogar eine Betätigung des
Ventilkörpers 22 mittels
der Stange 34 vorzunehmen.
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In 3 ist
ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt,
allerdings unter Weglassung des Gehäuseabschnitts 13 und
der Düsenanordnung 10, wie
sie in 1 dargestellt sind. Jedoch wird das in 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel
gleichermaßen
verbunden mit dem Gehäuseabschnitt 13 und der
Düsenanordnung 10.
Gleiche oder funktionsgleiche Komponenten des in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiels
sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird hinsichtlich
der Beschreibung voll umfänglich
auf die obigen Ausführungen
Bezug genommen.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäße Membrane 48 mittels
einer Nietverbindung an dem oberen Abschnitt 38 der Stange 34 befestigt.
Ein Niet 70 mit einem erweiterten Kopf wird im einen gegenüber dem
Kopf 70 verjüngten
Schaftabschnitt in eine in dem oberen Abschnitt 38 ausgebildete
Ausnehmung eingepresst, so dass eine feste Verbindung zwischen Membrane 48 und
Kolbenstange 34 hergestellt ist. Der obere Abschnitt 38 weisst gegenüber dem
zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
(sh. 1) einen größeren Durchmesser
auf. 3 zeigt ferner den vollständigen Druckgaskanal 64,
welcher in den Gehäuseabschnitten 54 und 56 ausgebildet
ist.
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Eine
bereits anhand von 1 beschriebene Spiralfeder 72 ist
zwischen der Zwischenplatte und 42 und der Membrane 48 angeordnet,
um den Ventilkörper 22 in
seine Schließ-Stellung
vorzuspannen.
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Das
in 4 und 5 illustrierte dritte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist gleiche oder funktionsgleiche Teile wie das anhand von 1 beschriebene
Ausführungsbeispiel
dar, so dass für
gleiche oder funktionsgleiche Teile die selben Bezugszeichen verwendet
werden und auf die obigen Beschreibungen bezug genommen wird. Die
Unterschiede des dritten Ausführungsbeispiels
sind nachfolgend beschrieben.
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Das
Magnetventil 4 ist an einen Grundkörper 2 an dessen obere
Stirnseite angeschraubt. Ein in dem Grundkörper 2 ausgebildeter
Druckgaskanal 74 kommuniziert mittels Bohrungen 76 bzw. 78 mit
zwei voneinander unabhängigen
Zylinderräumen 80, 82, die
mit Druckmedium beaufschlagbar sind. In jedem der Zylinderräume 80, 82 ist
eine erfindungsgemäße mit Druckmedium
beaufschlagbare und auslenkbare Membrane 84, 86 angeordnet,
die die Zylinderräume 80 bzw. 86 vollständig trennt
und gasdicht ausgebildet ist. Jede Membrane 84, 86 ist
mit ihren Randbereichen seitlich an dem Grundkörper 2 befestigt und abgedichtet
und andererseits an einer Stange 34 befestigt und abgedichtet,
im Ausführungsbeispiel durch
Klebeverbindung.
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Durch
Beaufschlagung der Membranen 84, 86 mit einem
Druckmedium, hier Druckgas wird an den Membranen 84, 86 eine
Kraft erzeugt, die die Stange 34 derart – nach unten – bewegt,
so dass ein Ventilkörper,
bei dem es sich bei diesem Ausführungsbeispiel
um den unteren Abschnitt 83 handelt, in die Schließ-Stellung
gedrückt
wird. Der untere Abschnitt 93 der Stange 34 kommt
in Kontakt mit einem Ventilsitz 32, so dass der Fluidfluss
unterbrochen ist. Zum Öffnen
der Ventilanordnung 8 wird die Stange 34, nachdem
das Druckmedium aus den Zylinderräumen 80 bzw. 82 abgelassen
worden ist, mittels nicht dargestellter, auf die Stange 34 einwirkender
Spiralfedern in die Öffnungsstellung
nach oben ge drückt, so
dass der untere Abschnitt 93 der Stange 34 ausser
Kontakt von dem Ventilsitz 32 kommt und Fluid durch den
Zuführkanal 12,
einen durch einen nicht dargestellten Ausströmkanal und schließlich die
Düsenanordnung 10 durchströmen und
durch eine Austrittsöffnung 24 der
Düsenanordnung 10 abgegeben werden
kann. Ein unterer Gehäuseabschnitt 13 ist
an dem Grundkörper 2 angeschraubt
und nimmt die Düsenanordnung 10 auf.
In nicht dargestellter Weise ist der Zuführkanal 12 mit einer
Fluidquelle verbunden.
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Zwischen
dem Zylinderraum 80 und 82 ist eine Zwischenplatte 88 angeordnet,
die einerseits an dem Grundkörper 2 befestigt
und mit Vorsprüngen
für eine
Einpressung der Membranen 84, 86 sorgt und andererseits
durch eine zentrale, zur Zentralachse 18 konzentrische
Bohrung für
eine Gleitführung
der Stange 34 sorgt. Gleichzeitig ist durch einen O-Ring 90 eine
Abdichtung gegenüber
der Stange 34 verwirklicht.
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Eine
weitere Membrane 69 dient zur Abdichtung des Zuführkanals 12,
so dass kein Fluid aus dem Ringkanalabschnitt 20 des Zuführkanals 12 nach
oben strömen
kann. Die Membrane 69 ist mit ihren äußeren Randabschnitten an dem
Grundkörper 2 fixiert
und in ihrem mittleren Bereich fest mit der Stange 34 verbunden
und gegenüber
dieser abgedichtet.
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Die
Membranen 48, 84, 86 sowie 69 sind
im Ausführungsbeispiel
aus einer Nickel-Beryllium-Legierung
ausgebildet. Alternativ könnten
die Membranen aus Stahl, Beryllium, rostfreiem Stahl oder auch Kunststoffen
wie Elastomeren ausgebildet sein. Insbesondere bei Verarbeitung
von Heissschmelzklebstoffen ist darauf zu achten, dass die untere
Membrane 69 aus hitzebeständigem Material besteht, da
sie unmittelbar in Kontakt mit dem Fluid steht. Es ist ersichtlich,
dass die Membranen aus derartigen Materialien hergestellt und hinsichtlich
ihrer Wandstärken derart
gestaltet sind, dass sie bei Beaufschlagung mit Druckmedium auslenkbar
sind, um die erforderliche Bewegung auf die Stange 34 bzw.
den Ventilkörper 22 ausführen zu
können.
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In
nicht dargestellter Weise könnte
die Vorrichtung 1 alternativ so ausgestaltet sein, dass
der Zuführkanal 12 in
nicht dargestellter Weise mit einer Rücklaufleitung kommuniziert,
durch die dann, wenn die Ventilanordnung in der Schließ-Stellung
ist, Fluid ausströmen
kann und zirkuliert, beispielsweise zurückgeführt wird in einen Eingang der
Zuführleitung 12 oder
in die Fluidquelle.
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- 1
- Auftragskopf
- 2
- Grundkörper
- 4
- Magnetventil
- 8
- Ventilanordnung
- 10
- Düsenanordnung
- 13
- Gehäuseabschnitt
- 12
- Zuführkanal
- 13
- Gehäuseabschnitt
- 14
- Ausströmkanal
- 15
- Gehäuseabschnitt
- 17
- Gehäuseabschnitt
- 18
- Zentralachse
- 19
- Schraubverbindung
- 20
- Ringkanalabschnitt
- 22
- Ventilkörper
- 24
- Austrittsöffnung
- 26
- Schraubverbindung
- 30
- Raum
- 32
- Ventilsitz
- 34
- Stange
- 35
- unterer
Abschnitt
- 36
- Zylinderraum
- 38
- oberer
Abschnitt
- 40
- O-Ring
- 42
- Zwischenplatte
- 44
- Gleitring
- 46
- Sicherungsring
- 48
- Membrane
- 50
- unterer
Zylinderraum
- 52
- oberer
Zylinderraum
- 54
- Gehäuseabschnitt
- 56
- Gehäuseabschnitt
- 58
- Außengewinde
- 60
- Mutter
- 62
- Dichtungsring
- 64
- Druckgaskanal
- 69
- Membrane
- 72
- Spiralfeder
- 80
- Zylinderraum
- 82
- Zylinderraum
- 83
- unterer
Abschnitt
- 84
- Membrane
- 86
- Membrane
- 90
- O-Ring
- 93
- unterer
Abschnitt