DE4013323C2 - Dosierventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Portionierung von fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoffen, mit einem in einem Trägerkörper angeordneten Ventilkörper, der eine durchgehende Bohrung mit Anschluß an eine Zufuhrbohrung zur Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff und einen pulsierend antreibbaren Dosierkolben aufweist, der aus einem in der Bohrung axial verschieblich gelagerten Anker und einem feststehenden Hubbegrenzungsteil besteht, wobei sich die durchgehende Bohrung im Austrittsbereich des zu portionierenden Stoffes auf eine Dosierbohrung verjüngt.

Bekannte Dosierventile verfügen im allgemeinen über einen durchgehenden, einstückigen Dosierkolben, der Bestandteil eines Elektromagneten ist, durch den der Dosierkolben angehoben werden kann. Die Abwärtsbewegung des Dosierkolbens erfolgt durch ein üblicherweise als Druckfeder ausgebildetes Rückholorgan. In Verbindung hiermit erfolgt durch den in veränderbaren Zeitabständen einschaltbaren Magneten ein pulsierender Antrieb des Dosierkolbens. Gelagert ist der Dosierkolben samt der ihm zugeordneten Druckfeder bei bekannten Dosierventilen vollständig in einer Überströmkammer, die ständig mit dem zu verarbeitenden flüssigen Stoff (Lack, Kleber etc.) gefüllt ist. Da vor allem Lacke und Kleber üblicherweise zur Erhärtung bzw. Verklebung neigen, haben die bekannten Dosierventile den Nachteil, daß mit der Zeit das insbesondere im oberen Bereich der Überströmkammer sich befindende Material eine Verringerung der Fließfähigkeit erfährt, da sich das Material hier absetzt, also nicht ständig umgewälzt wird. Die Folge sind Veränderungen im Betriebsverhalten des Dosierventils. Bei längeren Betriebspausen können sogar Betriebsstörungen bei diesem bekannten Dosierventil auftreten, indem die Kraft des Rückholorgans, nämlich der Druckfeder, nicht mehr ausreicht, um den Dosierkolben entgegengesetzt zur Kraft des Elektromagneten zu bewegen.

Zur Lösung dieser Problematik sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 37 42 414 gattungsgleiche Dosierventile bekannt, die vor allem zum Auftragen von fließfähig gemachten Klebern, nämlich Heißklebern oder dgl., auf hiermit zu versehende Gegenstände verwendet werden. Durch den pulsierend in dem Ventilkörper auf- und abbewegbaren Dosierkolben sind mit regulierbarer Folge Tropfen bestimmter Größe abgebbar, d. h. Punktleimungen möglich. Durch die mehrteilige Ausbildung des Dosierkolbens kann der Überströmkanal soweit verkürzt werden, daß er sich nur über den Bereich eines Teils des Dosierkolbens erstreckt. Der andere Teil des Dosierkolbens kann in einem sich an den Überströmkanal anschließenden Sitz abgedichtet angeordnet sein.

Das bekannte Dosierventil weist am unteren Bereich des Dosierröhrchens eine Zufuhrbohrung für das zu dosierende Medium auf, die zunächst in eine Ringkammer mit vergleichsweise großem Volumen einmündet. Ausgehend von dieser erstreckt sich in engen Zwischenräumen zwischen Abflachungen (30) des Dosierröhrchens und einer Gewindebohrung ein kreisringförmiger Überströmkanal aufwärts entlang des Dosierröhrchens bis zu dessen oberem Endbereich. Daran schließt sich eine Überströmkammer an, woraus dann das Medium in die das Ankerteil und das Dosierröhrchen durchsetzende Durchgangsbohrung übertritt. In der mit vergleichsweise großem Volumen im Verhältnis zum Durchfluß ausgebildeten Ringkammer und in der Überströmkammer kann sich Material absetzen, weil es dort nicht ständig umgewälzt bzw. erneuert wird. Die Folge sind Veränderungen im Betriebsverhalten des Dosierventils und bei längeren Betriebspausen Störungen, wobei die engen Durchtrittsspalte im Überströmkanal als besonders nachteilig zu beurteilen sind.

Aus der DE-OS 34 09 142 ist eine Vorrichtung zum portionsweisen Abmessen eines Getränks aus einer über Kopf hängenden Flasche bekannt. Diese weist ein Dosierorgan mit einem oberen Nachfüllventil und ein unteres Entleerungsventil auf, welches durch Anheben geöffnet wird. Die Vorrichtung ist elektromagnetisch betätigbar. Für eine Tröpfchen-Dosierung fließfähig gemachter Medien mit geringer Viskosität ist die Vorrichtung ungeeignet.

Aus dem DE-GM 17 93 156 ist ein Ventil für Gas und Flüssigkeiten bekannt. Es ist ein elektromagnetisch entsperrbares Rückschlagventil. Mit diesem kann nicht portioniert werden, es dient einzig und allein zur Durchflußsteuerung. Der Anker ist auch nicht für pulsierenden Antrieb ausgebildet, sondern dient als Rückschlag- und Verschlußorgan.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Dosierventil vorzustellen, mit dem die genannten Nachteile vermieden und die Schwierigkeiten ausgeräumt werden können. Insbesondere soll das Dosierventil zuverlässig arbeiten, d. h. so beschaffen sein, daß ein Verkleben des Dosierkolbens oder der Dosierbohrung nach längerem Betrieb und insbesondere während Arbeitspausen zuverlässig verhindert wird. Gleichzeitig soll das Dosiermittel in beliebigen Schaltintervallen punkt- und/oder strichförmig auftragbar sein. Darüberhinaus soll das Dosierventil besonders wartungsfreundlich sowie leicht montierbar und kostengünstig herstellbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Ventil der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art mit der Erfindung dadurch, daß die Zufuhrbohrung am oberen Ende der den Anker aufnehmenden durchgehenden Bohrung angeordnet ist, und daß der Anker an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf versehen ist, der die verringerte Durchgangsbohrung und die an diese anschließende Dosierbohrung in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz abdichtet.

Mit großem Vorteil werden auf diese Weise, d. h. durch eine direkte, geradlinge Leimführung von der Zufuhrbohrung zur Dosierbohrung, unter Vermeidung von Toträumen und Umlenkungen Verdickungen im Leim vermieden bzw. weitergefördert und dadurch Störungen sicher vermieden. Bei einer Betriebsunterbrechung des Dosierventils, und zwar insbesondere durch eine Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung der elektromagnetischen Huborgane, wird die gespeicherte Kraft im Rückholorgan frei, wodurch sowohl das Hubbegrenzungsteil als auch das Ankerteil, also der gesamte Dosierkolben mit Ventilkopf bzw. Ventilnadel abgesenkt wird in eine das Dosierventil bzw. die Dosierbohrung abschließende Ruheposition. Ein besonders sicherer Abschluß des Ventils wird dadurch erreicht, daß der Ventilkopf als Ventilnadel ausgebildet ist, welche die Austrittsöffnung am Ende der Dosierbohrung in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz öffnet oder schließt. Hierdurch wird zuverlässig unter allen Umständen sowohl ein Nachtropfen des Dosierventils als auch ein Eindringen von Luft zur Aushärtung des sich noch im Ventilkörper befindenden Lackes oder Klebers verhindert.

Mit dem erfindungsgemäßen Dosierventil sind bei geringstem konstruktiven Aufwand hohe Schaltfrequenzen von bis zu 1000 Punkten pro Sekunde erzielbar, wodurch nicht nur längs der Transportrichtung (beispielsweise Papierförderrichtung), sondern auch quer dazu geleimt werden kann. Durch die kompakte Bauweise werden zudem sehr enge Punkt- und/oder Strichabstände ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung zweier in der Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Dosierventil in teilgeschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch mit Ventilnadel.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das Dosierventil zur Portionierung von fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoffen, insbesondere Kleber, Heißkleber, Farben, Lacke oder dergleichen, aus einem Ventilkörper (1), der in einem Trägerkörper (2) angeordnet bzw. von diesem gehalten wird. Der Ventilkörper (1) weist eine durchgehende Bohrung (3) und einen pulsierend antreibbaren zweiteiligen Dosierkolben (4) auf, der aus einem in der Bohrung axial verschieblich gelagerten Anker (5) und einem feststehenden Hubbegrenzungsteil (6) mit dazwischen befindlicher Druckfeder (7) besteht. Am unteren Ende des Hubbegrenzungsteils (6) sowie am oberen Ende des Ankers (5) sind Ausnehmungen vorgesehen, die korrespondierend zum Außendurchmesser der Druckfeder (7) ausgebildet sind und zur radialen Zentrierung der Enden der Druckfeder (7) dienen. Die zueinander gerichteten (ebenen) Endflächen von Anker (5) und Begrenzung (6) bilden einen Hubspalt (4′) bzw. den Anschlag für das auf- und abbewegbare Ankerteil (5) und dienen somit zur Hubbegrenzung desselben. Die Abmessungen des gesamten Dosierventils betragen etwa 28 × 14 × 45 mm (Länge × Breite × Höhe).

Die durchgehende Bohrung (3) verjüngt sich im Austrittsbereich aus dem Dosierventil auf eine Dosierbohrung (8, 8′). Die Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff geschieht über die Zufuhrbohrung (9) oder alternativ über die gestrichelt angedeutete Bohrung (96), beispielsweise für kontaktloses Querleimen bei in Reihe angeordneten Ventilen. Der Ventilkörper (1) besitzt zweckmäßigerweise einen lösbar mit ihm verbundenen Dosierkopf (10) sowie einen Justierkopf (11). Umgeben ist der Ventilkörper (1) von einem Mantel bzw. einer Abdeckhülse (12) mit einem daran befestigten elektrischen Anschlußstück (12′) für die elektromagnetische Spule (13).

Der vorzugsweise sechseckig ausgestaltete Anker (5) steht in Wirkungsverbindung zu der konzentrisch um die Bohrung (3) angeordneten elektromagnetischen Spule (13), getrennt durch eine Schale bzw. eine Einbettung aus Isoliermaterial (14). Der Anker (5) ist auf- und abbewegbar in der Ankeraufnahmebohrung (3) angeordnet und ist an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf (15) versehen, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht und einen Dichtkegel aufweisen kann. Der Ventilkopf (15) dichtet die verringerte Durchgangsbohrung (3′) in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (14′) ab. Der zweckmäßigerweise aus Kunststoff bestehende Ventilsitz (14′) ist mit großem Vorteil Bestandteil der Spuleneinbettung (14).

Gemäß Fig. 2 kann statt des Ventilkopfes (vgl. Fig. 1 Ziffer 15) eine Ventilnadel (15′), vorzugsweise aus Kunststoff, vorgesehen sein. Die Spitze der Ventilnadel (15) öffnet oder schließt hierbei die Austrittsöffnung (23) am Ende der Dosierbohrung (8′). Durch die kegelförmige Zuspitzung (21′) der Dosierhülse (21) - passend zur Spitze der Ventilnadel (15′) - wird ein exakter Ventilsitz gewährleistet.

Im Mantel des Ankers (5) können statt der sechs- oder vieleckigen Querschnittsausbildung auch mehrere gleichmäßig auf den Umfang desselben verteilte Längsnuten (nicht dargestellt) angeordnet sein, die alternativ auch gewendelt am Umfang des Ankers verlaufen können. Durch die längsnuten bzw. freien Querschnitte gelangt der Kleber von der eine Kammer bildenden Bohrung (3) längs des Ankers (5) in den unteren verjüngten Ankerbereich und von hieraus über die im Durchmesser verringerte Durchgangsbohrung (36) in die Dosierbohrung (8, 8′) im Dosierkopf (10).

Der Dosierkopf (10) besteht zur vorteilhaft einfachen Montage aus einem Düsenkörper (20), der mittels Außengewinde mit dem Trägerkörper (2) verschraubbar ausgestaltet ist und an dem sich am oberen Ende der Mantel (12) bzw. dessen Abschlußring (12′′) abstützt. Im Dosierkörper (20) befindet sich eine die Dosierbohrung (8, 8′) bildende Dosierhülse (21), die von einer Schraubenmutter (22) mit Außengewinde im Dosierkörper (20) fixierbar ist. Die Dosierhülse (21) besitzt am unteren Ende die Austrittsöffnung (23) für das Dosiermedium. Die Bohrung (3, 3′) und die Dosierbohrung (8, 8′) bzw. die Spuleneinbettung (14) und die Dosierhülse (21) sind mittels Dichtring (24) gegen Austritt von Dosiermaterial gesichert.

Der pulsierende Antrieb des Ankers (5) des Dosierkolbens (4) erfolgt in den vorliegenden Ausführungsbeispielen einerseits elektromagnetisch und andererseits durch die Druckfeder (7). Durch die elektromagnetische Spule (13) wird der metallische Anker (5) in der aus nichtleitendem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehenden Spuleneinbettung (14) entgegen der Expansionsrichtung der Druckfeder (7) hochbewegt. Bei stromloser Spule (13) erfolgt durch die Druckfeder (7) anschließend die abwärts gerichtete Zurückbewegung des Ankers (5) mit dem Ventilkopf (15) bzw. der Ventilnadel (15′) in die untere Ausgangs- bzw. Verschlußstellung. Durch aufeinanderfolgendes Ein- und Ausschalten der Spule (13) führt so der Anker (5) eine andauernde pulsierende Bewegung aus, wodurch in pumpender Weise aufeinanderfolgende Heißklebertropfen von der Bohrung (3) über die Durchgangsbohrung (3′) in die Dosierbohrung (8, 8′) gepumpt werden.

Nach oben ist die Bohrung (3) bzw. die Spuleneinbettung (14) gegenüber einem Führungs- bzw. Anschlußstück (30) als Teil des Justierkopfes (11) mittels eines O-Rings (31) abgedichtet, das mittig mit einer Durchgangsbohrung (3′′) in Verlängerung der Bohrung (3) versehen ist, die im Durchmesser gegenüber der Bohrung (3) reduziert ist. Durch die im Trägerkörper (2) angeordnete Zufuhrbohrung (9) gelangt Dosiermaterial in den Justierkopf (11) bzw. das Anschlußstück (30) und weiter in die Bohrung (3). Das Hubbegrenzungsteil (6) des Dosierkolbens (4) ist feststehend in der Durchgangsbohrung (3′′) angeordnet. Am oberen Ende des Hubbegrenzungsteils (6) befindet sich eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines korrespondierend bemessenen Dichtrings (33), wodurch eine Abdichtung der sich an die Bohrung (3) anschließenden Durchgangsbohrung (3′′) erfolgt. Die O- Ringe (34, 35) verhindern den Austritt des Dosiermaterials an der Verbindungsstelle zum Trägerkörper (2).

Um eine Hubverstellung des Ankers (5) vornehmen zu können, ist das Hubbegrenzungsteil (6) in der Durchgangsbohrung (3′′) längs verstellbar. Dazu ist das obere Ende des Hubbegrenzungsteils (6) in eine entsprechende Gewindesackbohrung (36) am oberen Ende des Führungseinsatzes (30) einschraubbar ausgebildet. Durch eine Vergrößerung der Einschraubtiefe des als Justierschraube ausgebildeten Hubbegrenzungsteils (6) in die Gewindesackbohrung (36) läßt sich das Hubbegrenzungsteil (6) abwärts bewegen zur Verringerung des Arbeitshubs bzw. des Hubspaltes (4′) des Ankers (5). Umgekehrt läßt sich der Arbeitshub des Ankers (5) auch vergrößern.

Die erfindungsgemäßen Dosierventile können Bestandteil eines nicht dargestellten Auftragskopfes bzw. einer Auftragsleiste oder -rahmens sein, wobei gegebenenfalls auch mehrere gleiche Dosierventile nach einem vorbestimmten Raster angeordnet sein können. Mit einem solchen Auftragskopf lassen sich unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer Dosierventile tropfen- oder strichförmig portionierte Kaltkleber, insbesondere auch durch Erhitzen fließfähig gemachte Kleber, nämlich Heißkleber, Farben, lacke oder dgl. nach einem bestimmten Schema punkt- bzw. strichförmig auf einen entsprechenden Gegenstand aufbringen.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der Dosierkolben sowie der Dosierkopf mit der innenliegenden Dosierbohrung beliebig ausgebildet und angeordnet sein. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an eine spezielle Verwendung des Dosierventils dem Fachmann anheimgestellt.

Claims (8)

1. Dosierventil zur Portionierung von fließfähigen oder fließfähig gemachten Stoffen, mit einem in einem Trägerkörper (2) angeordneten Ventilkörper (1), der eine durchgehende Bohrung (3) mit Anschluß an eine Zufuhrbohrung (9, 9′) zur Versorgung mit dem zu portionierenden Stoff und einen pulsierend antreibbaren Dosierkolben (4) aufweist, der aus einem in der Bohrung (3) axial verschieblich gelagerten Anker (5) und einem feststehenden Hubbegrenzungsteil (6) besteht, wobei sich die durchgehende Bohrung (3) im Austrittsbereich des zu portionierenden Stoffes auf eine Dosierbohrung (8, 8′) verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrbohrung (9, 9′) am oberen Ende der den Anker (5) aufnehmenden durchgehenden Ankeraufnahmebohrung (3) angeordnet ist, und daß der Anker (5) an seinem unteren Ende mit einem Ventilkopf (15, 15′) versehen ist, der die verringerte Durchgangsbohrung (3′) in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (14′, 21′) abdichtet.

2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (15) als Ventilnadel (15′) ausgebildet ist, welche die Austrittsöffnung (23) am Ende der Dosierbohrung (8′) in Wirkungsverbindung mit dem Ventilsitz (21′) öffnet oder schließt.

3. Dosierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) einen lösbar mit ihm verbundenen Dosierkopf (10) sowie einen Justierkopf (11) aufweist.

4. Dosierventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkopf (10) aus einem Düsenkörper (20) besteht, der mittels Außengewinde mit dem Trägerkörper (2) verschraubbar ausgestaltet ist und an dem sich am oberen Ende der Mantel (12) bzw. dessen Abschlußring (12) abstützt.

5. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Dosierkörper (20) eine die Dosierbohrung (8) bildende Dosierhülse (21) befindet, die von einer Schraubenmutter (22) mit Außengewinde im Dosierkörper (20) fixierbar ist, wobei die Dosierhülse (21) am unteren Ende die Austrittsöffnung (23) für das Dosiermedium aufweist.

6. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierhülse (21) kegelförmig zugespitzt ausgebildet ist, passend zur Spitze der Ventilnadel (15′).

7. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (15′) aus Kunststoff besteht.

8. Dosierventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (13) mit einer gegossenen oder gespritzten Spuleneinbettung (14) versehen ist, deren Innenmantel den zentralen Teil der durchgehenden Bohrung (3) bildet.