DE20106214U1

DE20106214U1 - Dockingventil

Info

Publication number: DE20106214U1
Application number: DE20106214U
Authority: DE
Original assignee: TEAMSTER GOETEBORG AB
Current assignee: TEAMSTER GOETEBORG AB
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2011-04-10
Also published as: SE0002358D0; AU3426901A; EP1305253A1; WO2001098197A1; SE0002358L; SE517995C2

Description

87 377 t3/st

TEAMSTER AB Göteborg / Schweden

Dockingventil

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Dockingventil zum Ausgeben von Flüssigkeit oder pastenartigem Material in einen Behälter, der mit einem Füllerventil versehen ist, und ein Verfahren zum Ausgeben des Materials.

STAND DER TECHNIK

Das Ausgeben von Flüssigkeiten und pastenartigen Materialien von einem Behälter zu einem anderen, z.B. von einem Speicherbehälter zu einem Dosierbehälter, bringt oftmals Probleme bezüglich dem Auftreten von Lecks und Abfall mit sich.

Jeder der Behälter ist mit einem Ventil versehen und die Ventile müssen miteinander verbunden oder in Kontakt zueinander sein, während das Material ausgegeben wird. Leckstellen in einem Ventil können das Ausfließen von Material von einem Speicherbehälter oder das Tropfen auf Produkte, auf das das Material aufzutragen ist, zur Folge haben. Dies bringt extra Kosten zum Reinigen oder zum Entsorgen der Produkte mit sich. Ein Leck an der Kontaktstelle zwischen den Ventilen bedeutet, dass kleine

Materialmengen zurückgelassen werden können und sich an oder in der Nähe der Ventile ansammeln. Auf lange Sicht beeinflusst dies die Funktion der Ventile und kann unnötige Produktionsausfälle verursachen. Zusätzlich kann, falls das Ausgeben bei einem hohen Druck und/oder hoher Temperatur erfolgt, ein plötzliches Leck ernsthafte Folgen haben.

Material, das sich um ein Dockingventil angesammelt hat, zieht z.B. Schmutz und Teilchen aus der Umgebung an. Solche Teilchen können die Ursache für ein Leck des Dockingventils sein, und können z.B. an einen Dosierbehälter weitergeleitet werden, während der letztere gefüllt wird. Dies verursacht wiederum, dass das Ventil des Dosierbehälters leckt. Zusätzlich können Schmutz und Teilchen mit dem ausgegebenen Material vermischt werden und dieses verschmutzen, was zu Verstopfungen in der Auftragungsdüse führen kann und ebenfalls die Qualität des Produktes, auf das das Material aufgetragen wird, mindert.

Sogar, wenn solche Lecks an einem Ventil als unbedeutsam angesehen werden, kann es langfristig Kosten mit sich bringen, falls das ausgegebene Material selbst sehr teuer ist.

Ein Beispiel eines Systems, in welchem die oben genannten Probleme auftauchen können, ist eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff oder einer Abdichtverbindung. Eine solche Vorrichtung ist z.B. in der SE-C2-508434 beschrieben, die einen Speicherbehälter mit einem Dockingventil, einen Roboterarm mit einem Dosierbehälter und eine programmierbare Steuereinheit offenbart. Die oben erwähnten Probleme können auftauchen, wenn der Roboterarm den Dosierbehälter zu dem Speicherbehälter zum Abfüllen bewegt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zum Ausgeben von Material zur Verfügung zu stellen, indem die oben erwähnten Probleme bezüglich möglicher Lecks und leckender Ventile vermieden werden. Gemäß der Erfindung wird dies durch ein Dockingventil und ein Füllerventil, das mit dem letzteren kooperiert, erreicht.

Die Erfindung betrifft ein Dockingventil zum Ausgeben von flüssigem oder pastenartigem Material an einen Behälter, dessen Ventil einen Ventilkörper mit zumindest einer Verbindung zu einem Druckmedium, ein Druckmedium gesteuertes Mittel zum Wirken auf das Ventil, eine Verbindung zu einem Material, welches ausgegeben werden soll, und eine Düse zum Ausgeben des Materials, wobei die Düse mit einem Nadelventil versehen ist, aufweist, wobei die Düse und das Nadelventil in der Nähe ihrer äußeren Enden entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie miteinander kooperieren, und wobei der Abstand zwischen einer inneren Oberfläche der Düse und einer äußeren Oberfläche des Nadelventils an beiden Seiten der Kontaktlinie divergiert.

Die Düse und das Nadelventil des Dockingventils können auf vielzählige Weise aufgebaut sein. Gemäß einer ersten Ausführungsform weist das äußere Ende des Nadelventils einen im Wesentlichen konischen Abschnitt mit einem ersten konischen Winkel auf, und die Düse weist zwei konische Abschnitte auf, einschließlich eines äußeren Abschnittes mit einem zweiten konischen Winkel und einem inneren Abschnitt mit einem dritten konischen Winkel, wobei der erste konische Winkel geringfügig kleiner ist als der zweite konische Winkel und geringfügig größer ist als der dritte konische Winkel.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist die Düse einen im Wesentlichen konischen Abschnitt mit einem ersten konischen Winkel auf, und das Nadelventil weist zwei konische Abschnitte auf, einschließlich eines äußeren Abschnittes mit einem zweiten konischen Winkel und einem inneren Abschnitt mit einem dritten konischen Winkel, wobei der erste konische Winkel geringfügig größer ist als der zweite konische Winkel und geringfügig kleiner ist als der dritte konische Winkel.

Gemäß einer dritten Ausführungsform weist das äußere Ende des Nadelventils einen im Wesentlichen konischen Abschnitt mit einem ersten konischen Winkel auf, und die Düse weist einen oder zwei sphärische Abschnitte auf, einschließlich eines äußeren Abschnittes mit einem ersten Radius und einem inneren Abschnitt in einem zweiten Radius, welcher gleich oder kleiner ist als der erste Radius.

Gemäß einer vierten Ausführungsform weist die Düse einen im Wesentlichen konischen Abschnitt mit einem ersten konischen Winkel auf, und das Nadelventil weist ein oder zwei sphärische Abschnitte einschließlich eines äußeren Abschnittes mit einem ersten Radius und eines inneren Abschnittes mit einem zweiten Radius auf, welcher gleich oder kleiner als der erste Radius ist.

Diese Ausführungsformen bedeuten, dass lediglich ein kleines Volumen des Materials in dem Raum von der Kontaktlinie zwischen der Düse und dem Nadelventil zu ihren äußeren Enden verbleibt. Dieses verbleibende Volumen dient als eine Abdichtung bis zur nächsten Füllung. Das Volumen ist so gering, dass jedoch keine nennenswerte Ausdehnung stattfindet, wenn der Kontakt zwischen den Ventilen aufhört. Da die Kontaktoberfläche zwischen der Düse und dem Nadelventil als eine Linie ausgebildet ist, wird ein höherer Anpressdruck erzielt und so ein dichteres Ventil.

Die Düse ist zur Kooperation mit einem Füllerventil gedacht, wobei die Düse und das Füllerventil in der Nähe ihrer äußeren Enden entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie miteinander kooperieren, und der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Düse und der inneren Oberfläche des Füllerventils an jeder Seite des Kontaktpunktes divergiert.

Gemäß einer Ausführungsform weist ein äußeres Ende der Düse eine äußere Oberfläche auf, die bestimmt ist, um mit einem Füllerventil mit einer inneren konischen Oberfläche mit einem ersten konischen Winkel zu kooperieren, wobei die äußere Oberfläche zwei konische Abschnitte aufweist, einen äußeren Abschnitt mit einem zweiten konischen Winkel und einen äußeren Abschnitt mit einem dritten konischen Winkel, wobei der erste konische Winkel geringfügig kleiner ist als der zweite konische Winkel und geringfügig größer ist als der dritte konische Winkel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das äußere Ende der Düse eine äußere Oberfläche auf, die dazu bestimmt ist, um mit einem Füllerventil mit einer inneren konischen Oberfläche zu kooperieren, wobei die äußere Oberfläche ein oder zwei sphärische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes mit einem ersten Radius und einem inneren Abschnitt mit einem zweiten Radius, der gleich ist oder größer ist als der erste Radius.

Der innere Abschnitt, in axialer Richtung gesehen, bildet eine Anordnung zur zentralen Ausrichtung nach Kooperation mit einem Füllerventil auf dem Behälter. Das Vorhandensein eines Zentrierabschnittes bedeutet, dass der Verschleiß an dem äußeren Abschnitt der Düse reduziert ist, der dazu bestimmt ist, gegen das Füllerventil abzudichten.

Das Nadelventil weist eine ebene Endoberfläche zur Kooperation mit einer entsprechenden Oberfläche an dem Füllerventil an dem Behälter auf. Um das Dockingventil zu öffnen und zu schließen, wird ein Kolben vorzugsweise verwendet, der durch ein Druckmedium gesteuert wird. Der Kolben kann durch ein Druckmedium sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen des Ventils gesteuert werden, oder kann gegen eine Feder geöffnet werden, die das Ventil zur geschlossenen Stellung hin vorspannt.

Gewisse Materialien erfordern eine Erwärmung, bevor sie ausgegeben werden können, und in diesen Fällen ist das Dockingventil mit Mitteln zum Erwärmen des Materials bereitgestellt, das ausgegeben werden soll.

Die Erfindung betrifft zusätzlich ein Füllerventil für einen Behälter für flüssiges oder pastenartiges Material, wobei das Ventil dazu bestimmt ist, mit dem oben erwähnten Dockingventil zu kooperieren. Die Seite, die zum Dockingventil hin zeigt, ist mit einer Öffnung mit konischem Querschnitt versehen, und ist dazu bestimmt, mit den Zentrier- und Abdichtoberflächen der Düse des Dockingventils zu kooperieren, und ein Ventil, das die Öffnung abdichtet und dazu bestimmt ist, mit dem in der Düse enthaltenen Nadelventil zu kooperieren.

Das Abdichtventil wird von der geschlossenen Stellung zur offenen Stellung direkt von dem Nadelventil bewegt und ist mit einer Rückholfeder versehen, die das Ventil hin zur geschlossenen Stellung vorspannt.

Um zu vermeiden, dass ausgegebenes Material verschwendet wird, ist der kleinste Durchmesser der Öffnung nur geringfügig größer als der größte Durchmesser des Nadelventils, das in dem Dockingventil enthalten ist.

Zusätzlich ist eine Kontaktoberfläche, die zu dem Abdichtventil hin zeigt, mit einer Nut versehen, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Ventils und deren Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung, zum Zwecke der Erhöhung des Ventilanpressdruckes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter und sein Füllerventil auf einem Roboterarm befestigt. Die Erfindung kann natürlich auf ähnliche programmierbare mehrachsige Vorrichtungen angewendet werden.

Die Erfindung betrifft letztendlich ein Verfahren zum Ausgeben von flüssigem oder pastenartigem Material von einem Dockingventil, das mit einer Düse mit einem axial verschiebbaren Nadelventil versehen ist, zu einem Behälter, der mit einem Füllerventil versehen ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

a) Das Dockingventil und das Füllerventil sind relativ zueinander mit Hilfe von Zentrieroberflächen auf der Düse positioniert, und das Nadelventil, welches eine ebene Endoberfläche aufweist, ist derart gestellt, dass es in Kontakt ist mit oder nahezu eine ebene Endoberfläche, die zu ihr hin gerichtet ist, des Behälterventils berührt;

b) das Dockingventil wird mittels des Nadelventils geöffnet, auf das eingewirkt wird, und das axial durch eine Öffnung in dem Füllerventil verschoben wird, wobei die Öffnung einen geringfügig größeren Durchmesser als das Nadelventil aufweist, und das Behälterventil gegen die Kraft einer Rückholfeder mit Hilfe des Nadelventils geöffnet wird;

c) das erwünschte Materialvolumen wird ausgegeben;

d) das Nadelventil des Dockingventils wird zur geschlossenen Stellung hin bewegt, während gleichzeitig das Schließen des Behälterventils durch die Rückholfeder verursacht wird.

Das Mittel zum Positionieren des Füllerventils des Behälters relativ zu dem Dockingventil kann vorzugsweise aus einem Roboterarm bestehen.

Die Ventile und das Verfahren werden detailliert unten beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Dockingventil gemäß der Erfindung;

Fig. 2A zeigt eine erste Ausführungsform der äußeren Oberfläche der Düse;

Fig. 2B zeigt eine zweite Ausführungsform der äußeren Oberfläche der Düse;

Fig. 3A-3E zeigen verschiedene Ausführungsformen der inneren Oberfläche der Düse und ihres kooperierenden Nadelventils;

Fig. 4 zeigt ein Füllerventil gemäß der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der kooperierenden Oberflächen der Ventile,·

Fig. 6 zeigt eine teilweise Vergrößerung der kooperierenden Oberflächen der Fig. 5.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die zum Ausgeben von Klebstoff oder einer Abdichtverbindung bestimmt ist. Ein Dockingventil 1 weist eine Düse 2 mit einer inneren Kammer 3 und ein Nadelventil 4 zum Öffnen und Schließen des Ventils 1 auf. Die Düse 2 ist an dem Dockingventil über einen Halter 5 derart befestigt, dass sie ausgetauscht werden kann, und sie ist durch eine O-Ring Abdichtung 6 abgedichtet.

An einem Ende ist das Nadelventil 4 mit einem Abschnitt 7 versehen, der eine im Wesentlichen konische Form aufweist, die hin zu der Düse 2 gerichtet ist und mit einer Oberfläche 8 mit im Wesentlichen konischer Form in Kontakt ist. Die kooperierenden Teile der Düse 2 und des Nadelventils 4 werden detailliert mit Bezug auf die Fig. 3A-3E unten beschrieben.

Das Nadelventil 4 ist an seinem anderen Ende 9 mit einem Druckmedium gesteuerten Kolben 10 versehen, welcher an das Ende des Ventils über eine Schraubenverbindung 11 gesichert ist, um so geöffnet und geschlossen werden zu können. Der Kolben 10 ist in einer Kammer 12 in dem Dockingventil 1 verschiebbar und ist mit einer Abdichtung 11 um seinen Umfang 10 versehen. Die Verbindungen 13, 14 zum Zuführen von Druckluft in die Kammer 12 sind an jeder Seite des Kolbens 10 angeordnet. Eine erste Verbindung 13 führt der Kammer 12 Druckluft zu, um auf die Seite des Kolbens 10 zu wirken, die der Düse 2 gegenüberliegt, um so das Nadelventil zu öffnen. Eine zweite Verbindung 14 führt der Kammer 12 Druckluft zu, um auf die Seite des Kolbens 10 zu wirken, die hin zur Düse 2 gerichtet ist, um so das Nadelventil 4 zu schließen. Der Kolben 10 ist zusätzlich-zur geschlossenen Stellung hin mittels einer Schraubenfeder 15 federgelagert, so dass das Ventil automatisch geschlossen wird, falls Druckluft

plötzlich nicht mehr während des Ausgabevorgangs zugeführt wird.

Das Dockingventil 1 ist ebenfalls mit einer Verbindung 16 zum Zuführen des Materials, das ausgegeben werden soll, versehen. Das Material wird unter Druck von einem Speicherbehälter (nicht gezeigt) durch die Verbindung 16 und in die Kammer 3 in der Düse 2 gedrängt. Abhängig von dem Material kann der Druck bis zu 400 Bar betragen. Um zu gewährleisten, dass das unter Druck gesetzte Material nicht die Funktion des Nadelventils 4 beeinflusst, ist der Durchmesser der letzteren in der Fläche erhöht worden, wo sie aus der Kammer 3 ausläuft. Auf diese Weise kann der Druck des konischen Abschnittes 7 des Nadelventils 4 größtenteils gegen den Druck, der auf eine Oberfläche 17 wirkt, die hin zu dem Abschnitt 7 zeigt, ausbalanciert sein.

Einige Materialtypen müssen erwärmt werden, um in der Lage zu sein, zu dem Dockingventil zur Ausgabe gepumpt zu werden. Um zu gewährleisten, dass das auszugebende Material nicht zu viskos wird, ist das Dockingventil 1 mit einer Heizkassette 18 versehen. Um in der Lage zu sein, die Leistung der Heizkassette 18 zu regulieren, ist ein Temperatursensor 19 an der Düse angeordnet. Einige Materialien können bei Raumtemperatur ausgegeben werden, während andere auf 150 bis 200⁰C erwärmt werden müssen, um ausreichend viskos zu werden.

Fig. 2A zeigt einen Teil der Düse 2 und einen Teil des Nadelventils 4, teilweise im Schnitt und teilweise vergrößert. Das äußere Ende der Düse weist eine äußere Oberfläche 21a, 21b, 22a, 22b auf, die dazu bestimmt sind, um mit einer im Wesentlichen gegenüberliegenden Oberfläche 25 einer Füllerdüse (gepunktete Linie) zu kooperieren. Die äußere Oberfläche ist in zwei Abschnitte unterteilt, wobei ein äußerer Abschnitt 21a mit einer sphärischen Oberfläche,

die aus einem kreisförmigen Segment mit einem vorbestimmten Radius besteht, mit einer konischen Oberfläche des Füllerventils kooperiert. Der äußere Abschnitt 21a ist in abdichtendem Kontakt mit der konischen Oberfläche entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie, um zu verhindern, dass das Material zwischen dem Dockingventil und dem Füllerventil während der Ausgabe ausströmt. Der Abstand zwischen den kooperierenden Oberflächen der zwei Ventile divergieren so an jeder Seite der Kontaktlinie. Der innere Abschnitt 21b besteht aus einer konischen Oberfläche, die zur Zentrierung verwendet wird, wenn die zwei Ventile miteinander verbunden werden. Der innere Abschnitt 21b kooperiert mit einer entsprechenden konischen oder zylindrischen Oberfläche des Füllerventils. Der konische Winkel &agr; des inneren Abschnittes 21b ist ebenfalls geringfügig kleiner als der konische Winkel der dichtenden konischen Oberfläche des Füllerventils.

Wie aus der Fig. 2B ersichtlich ist, ist es ebenfalls möglich, sowohl die äußeren als auch inneren Abschnitte 22a, 22b der Düse als sphärische Oberflächen auszubilden. Der Radius R₁ des äußeren Abschnittes 22a in diesem Fall entspricht dem Radius des äußeren Abschnittes 21a in der Fig. 2A. Der Radius R₂ des inneren Abschnittes ist für eine ebene Weiterführung zwischen dem inneren Abschnitt 22b und dem zylindrischen Kopfteil 23 der Düse angepasst.

Auf die gleiche Weise ist es möglich, den äußeren Abschnitt 21a, 22a der Düse als eine konische Oberfläche auszubilden, wobei in diesem Fall die aufnehmende, innere Oberfläche des Füllerventils sphärisch ist und mit der konischen Oberfläche entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie kooperiert.

Die Fig. 3A-3E zeigen eine Anzahl von schematisehen Vergrößerungen des Abschnittes A₁ der Düse 2, der mit dem Nadelventil 4 kooperiert, das in Fig. 2A angezeigt ist.

Sämtliche Winkel und Radii in diesen Figuren sind geringfügig übertrieben für das klarere Verständnis dargestellt.

Gemäß, einer ersten Ausführungsform, gezeigt in Fig. 3A, weist das Nadelventil 4 eine konische Oberfläche 3 0 mit einem vorbestimmten konischen Winkel ß_x auf. Wie aus den Fig. 3A und 3B ersichtlich ist, ist die Düse 2 in zwei Abschnitte entlang ihres inneren Umfangs unterteilt. Der äußere Abschnitt weist eine zweite konische Oberfläche 31a mit einem zweiten vorbestimmten konischen Winkel ß₂ auf, wobei der innere Abschnitt eine dritte konische Oberfläche 31b mit einem dritten vorbestimmten konischen Winkel ß₃ aufweist. Um einen Kontakt entlang einer kreisförmigen Linie zwischen dem Nadelventil und der Düse zu bilden, ist das Verhältnis an einem Punkt 32 zwischen den Winkeln derart, dass folgende Beziehung gilt: ß₂>ß₁>ß_3l und dass der Abstand zwischen den kooperierenden Oberflächen an jeder Seite der Kontaktlinie divergiert. Auf diese Weise ist der Anpressdruck zwischen dem Nadelventil und der Düse erhöht, was,wiederum bedeutet, dass das Ventil höheren Drücken von dem Material in der Kammer widerstehen kann und deshalb eine größere Abdichtung aufweist.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind geeignete Winkel für ß_x 45°, für ß₂ 47° und für ß₃ 30°. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf diese Winkel und kann anstelle vorzugsweise mit Winkeln verwendet werden, die in einem Bereich von (P₁ + 1°) > ß₂ > (P₁ + 5°) und (P₁ - 10°) <. ß₃ < (P₁ - 20°) liegen.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform, gezeigt in Fig. 3C, kann der innere und äußere Abschnitt der Düse sphärische Oberflächen aufweisen. In diesem Fall weist der äußere Abschnitt 35 der Düse einen ersten vorbestimmten Radius X₁ und der innere Abschnitt 36 einen zweiten Radius r₂ auf. Der

zweite Radius r₂ ist vorzugsweise kleiner oder gleich als der erste Radius r_x. Wenn gilt, dass r_x > r₂ ist, so findet der Übergang zwischen den zwei Radii an dem Kontaktpunkt 32 für die kreisförmige Kontaktlinie statt. Die Größe der Radii ist derart ausgewählt, dass das Ventil die erwünschten Eigenschaften und Abmessungen aufweist. Der oben erwähnte erste Radius ist z.B. derart ausgewählt, dass das äußere Ende der Düse den erwünschten Durchmesser in Bezug auf das Füllerventil aufweist.

Eine dritte Ausführungsform ist in Fig. 3D gezeigt, in der der innere Abschnitt 34 der Düse 2 aus einer konischen Oberfläche mit einem konischen Winkel O₁ besteht. Um divergierende Oberflächen an jeder Seite des Kontaktpunktes 32 für die kreisförmige Kontaktoberfläche zu bilden, ist das Nadelventil 4 in zwei Abschnitte entlang ihres äußeren Umfanges unterteilt worden.

Der äußere Abschnitt weist eine zweite konische Oberfläche 35a mit einem zweiten vorbestimmten konischen Winkel &dgr;₂ auf, und der innere Abschnitt weist eine dritte konische Oberfläche 35b mit einem dritten vorbestimmten konischen Winkel &dgr;₃ auf. Um einen Kontakt an einem Punkt 32 entlang einer kreisförmigen Linie zwischen dem Nadelventil und der Düse zu bilden, ist das Verhältnis zwischen den Winkeln &dgr;₂<&dgr;₁<&dgr;₃.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind geeignete Winkel für ß, 45°, für ß₂ 43° und für ß₃ 20°. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Winkel beschränkt und kann anstelle vorzugsweise mit Winkeln verwendet werden, die im Bereich (ß_x - 1°) < ß₂ < (ßi - 5°) und O₁ - 10°) >. ß₃ > (ß, - 20°) liegen.

Gemäß einer vierten Ausführungsform, gezeigt in Fig. 3E, können die inneren und äußeren Abschnitte des Nadelventils

sphärische Oberflächen sein. In diesem Fall weist der äußere Abschnitt 3 6a des Nadelventils einen ersten vorbestimmten Radius r₃ und der innere Abschnitt 3 6b einen zweiten Radius r₄ auf. Der zweite Radius r₄ ist vorzugsweise kleiner als oder gleich dem ersten Radius r₃. Bei dem Verhältnis r₃ > r₄ tritt der Übergang zwischen den zwei Radii auf geeignete Weise an dem Kontaktpunkt 32 für die kreisförmige Kontaktlinie auf. In diesem Fall ist der Radius r₃ z.B. derart ausgewählt, dass der äußere Durchmesser des Nadelventils eine erwünschte Abmessung in Relation mit der Düse des Füllerventils besitzt.

Aufgrund der schematischen Natur der Fig. 3A-3E zeigen sie nicht, wie nahe der Kontaktpunkt 32 für die kreisförmige Kontaktlinie an der äußersten Spitze 38 der Düse liegen sollte. Dies wird im Detail unten in Verbindung mit dem Füllerventil beschrieben werden.

In all den obigen Ausführungsformen weist das Nadelventil 4 eine ebene obere Oberfläche 37 auf, die auf gleicher Höhe ist mit der äußeren Spitze 38 der Düse 2 (siehe Fig. 2A und 3A). Diese obere Oberfläche 37 ist bestimmt, um mit einer entsprechenden ebenen Oberfläche 40 an einem Ventilkörper in dem oben erwähnten Füllerventil 41 zu kooperieren, wie in Fig. 4 gezeigt. Das Ventil 41 ist mit einer Zentrierführung 42 zur Kooperierung mit entsprechenden Führungsoberflächen 21b, 22b an der Düse 2 bereitgestellt. Innerhalb der Zentrierführung 42 befindet sich ein Ventil 43 mit einer Öffnung, die durch eine im Wesentlichen konische Oberfläche 44 abgegrenzt wird und dazu bestimmt ist, abdichtend mit den entsprechenden Oberflächen 21a, 22a entlang des äußeren Umfangs der Düse zu kooperieren. Sowohl die Zentrierführung 42 als auch der Ventilsitz 43 sind auf austauschbare Weise an dem Ventil 41 mittels eines Halters 45 gesichert. An der Seite des Ventilsitzes 43, der von der Düse weg zeigt, ist

eine kreisförmige Nut 46 um die Öffnung in dem Sitz gebildet. Der Ventilkörper 47 ist in abdichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz 43, der äußere Durchmesser des Ventilkörpers ist größer als die Öffnung in dem Ventilsitz 43, ist aber kleiner als der äußere Durchmesser der Nut 46. Der Ventilkörper 47 ist zur geschlossenen Stellung hin durch eine Schraubenfeder 48 federgelagert.

Das Füllerventil 41 wird mit Hilfe des Nadelventils des Dockingventils geöffnet, das gegen den Ventilkörper 47 gedrückt wird und den letzteren gegen die Kraft der Feder hin zu einem Anschlag 50 anhebt. Unter Druck gesetztes Material kann anschließend von dem Dockingventil vorbei an dem Ventilkörper 47 und durch eine Verbindung 4 9 heraus zu einem Behälter zum Dosieren des Materials (nicht gezeigt) fließen.

Fig. 5 zeigt, wie das Dockingventil 1 mit dem Füllerventil kooperiert, während das Material ausgegeben wird. Die Düse ist in Kontakt mit der zentrierten Führung 42 und drückt gegen den Ventilsitz 42. Das Nadelventil 4 der Düse ist in der Nähe des Ventilkörpers 47 positioniert, welcher angehoben wird, wenn das Nadelventil 4 betätigt wird. Der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des Nadelventils und der unteren Oberfläche des Ventilkörpers 47 hängt vom Aufbau der Düse 2 ab. Die Oberflächen sind jedoch nicht in direktem Kontakt miteinander, wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist.

Fig. 6 zeigt eine schematische Teilvergrößerung der Fläche A₂, die in Fig. 5 angedeutet ist. Es wird hier deutlich, dass der Durchmesser der D₁ der Düse, gemessen an ihrer äußeren Spitze, geringfügig größer ist als der Durchmesser D₂ der Öffnung des Ventilsitzes. Da die obere Oberfläche des Nadelventils in der gleichen Ebene wie die äußere Spitze der Düse sich befinden soll, bedeutet dies, dass das Nadelventil

betätigt werden muss, um in Kontakt mit dem Ventilkörper zu kommen. Es ist jedoch erwünscht, um den Unterschied zwischen D₁ und D₂ gering zu halten, vorzugsweise ungefähr 0,01 0,1 mm, dass die Oberflächen sich sehr nahe zueinander befinden. Letztendlich muss der Durchmesser D₂ der Öffnung des Ventilsitzes 43 den größten Durchmesser D₃ des Nadelventils übersteigen, so dass das Nadelventil durch die Öffnung gelangen kann. Zusammenfassend heißt dies, dass der Kontaktpunkt 48 für die kreisförmige Kontaktlinie zwischen der Düse 2 und dem Ventilsitz 43 in der Nähe der Öffnung in dem Sitz liegt, und dass das eingeschlossene Volumen zwischen der oberen Oberfläche des Nadelventils und der unteren Oberfläche des Ventilkörpers sehr klein oder unbedeutsam ist. Wenn das Nadelventil 4 schließt, nachdem die erwünschte Materialmenge ausgegeben worden ist, sammelt sich verbleibendes Material zwischen dem Dockingventil und dem Füllerventil in dem Raum 60 zwischen dem Nadelventil und der Düse an. Aufgrund dieser Tatsache gibt es keinen Abfall, der mit der Funktion der Ventile und den verbleibenden Materialfunktionen als ein Abdichtmaterial oder Abdichtring bei dem nächsten Dockingzyklus interferieren könnte.

Gemäß einer Ausführungsform, die bestimmt ist zur Ausgabe von Klebstoff, sind geeignete Durchmesser für D₁ 13,6 mm, für D₂ 13,5 mm und für D₃ 13,2 mm.

Die Messungen und Winkel, auf die oben hingedeutet worden ist, können natürlich mit Bezug auf die eigentliche Fläche der Anwendung, die Viskosität und/oder die erwünschte Temperatur des Abdichtmaterials/Klebstoffs variieren.

Obwohl die obige bevorzugte Ausführungsform eine Alternative betrifft, in der die obere Oberfläche des Nadelventils nicht in Kontakt mit dem Ventilkörper des Füllerventils während des Dockings gestellt ist, ist es natürlich möglich, dies so

auszuführen. Das eingeschlossene Volumen zwischen dem Nadelventil und dem Ventilkörper wird dadurch beseitigt.

Aufgrund der hohen Drücke und relativ hohen Temperaturen, die hier vorherrschen, ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Verbindungen und Abdichtungen für diese entsprechend dimensioniert sind. Für Materialien, die eine Erwärmung erfordern, kann die Temperatur bis zu 150-200⁰C betragen, und der Druck, der während des Ausgebens vorherrscht, kann über 400 Bar betragen.

Eine Kombination von harten und weniger harten Materialien in kooperierenden Komponenten der Ventile stellt eine bessere Abdichtungsfunktion bereit. Zusätzlich eliminiert dies unnötigen Verschleiß zwischen den verschiedenen Ventilteilen, da billige Verschleißteile aus relativ weichem Material und teurere Komponenten aus einem gehärteten Material hergestellt werden können. Das Nadelventil und der Sitz des Füllerventils können z.B. aus einem gehärteten Stahl hergestellt sein, während die Düse aus Bronze hergestellt ist. Trotz hohen Anpressdrücken zwischen den Ventilen (ca. 750 kg in der vorliegenden Erfindung), beschränkt sich der Verschleiß so auf einfache Weise auf austauschbare Verschleißteile. Der Anpressdruck ist wichtig für die Abdichtung zwischen den Ventilteilen und kann von 3 00 kg und mehr variieren, abhängig von dem eigentlichen Anwendungsgebiet, dem Ausgabedruck, der Viskosität und/oder der erwünschten Temperatur des Abdichtmaterials/Klebstoffs.

Claims

1. Dockingventil zum Ausgeben von flüssigem oder pastenartigem Material an ein Füllerventil eines Behälters, das Dockingventil (1) weist einen Ventilkörper mit zumindest einer Verbindung (13, 14) für ein Druckmedium, ein Druckmedium gesteuertes Mittel (10) zum Wirken auf das Ventil, eine Verbindung (16) für auszugebendes Material, und eine Düse (2) zum Ausgeben des Materials auf, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse mit einem Nadelventil (4) versehen ist, wobei die Düse und das Nadelventil entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie benachbart zu ihren äußeren Enden kooperieren, und wobei der Abstand zwischen einer inneren Oberfläche (31a, 31b; 33a, 33b; 34) der Düse (2) und einer äußeren Oberfläche (30, 35a, 35b; 36a, 36b) des Nadelventils (4) an beiden Seiten des Kontaktpunktes (32) der Kontaktlinie divergiert, und dass eine äußere Endoberfläche (37) des Nadelventils mit dem Füllerventil kooperiert, wenn das Material ausgegeben wird.

2. Dockingventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende des Nadelventils einen im Wesentlichen konischen Abschnitt (30) mit einem ersten konischen Winkel (β₁) aufweist und die Düse zwei konische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes (31a) mit einem zweiten konischen Winkel (β₂) und einem inneren Abschnitt (31b) mit einem dritten konischen Winkel (β₃), wobei der erste konische Winkel (β₁) geringfügig kleiner ist als der zweite konische Winkel (β₂) und geringfügig größer ist als der dritte konische Winkel (β₃).

3. Dockingventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende der Düse einen im Wesentlichen konischen Abschnitt (34) mit einem ersten konischen Winkel (δ₁) aufweist und das Nadelventil zwei konische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes (35a) mit einem zweiten konischen Winkel (δ₂) und einem inneren Abschnitt (35b) mit einem dritten konischen Winkel (δ₃), wobei der erste konische Winkel (δ₁) geringfügig kleiner ist als der zweite konische Winkel (δ₂) und geringfügig größer ist als der dritte konische Winkel (δ₃)

4. Dockingventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende des Nadelventils einen im Wesentlichen konischen Abschnitt (30) mit einem ersten konischen Winkel (β₁) aufweist und die Düse einen oder zwei sphärische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes (33a) mit einem ersten Radius (r₁) und einem inneren Abschnitt (33b) mit einem zweiten Radius (r₂), der gleich ist oder kleiner ist als der erste Radius.

5. Dockingventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende der Düse einen im Wesentlichen konischen Abschnitt (34) mit einem ersten konischen Winkel (δ₁) aufweist, und das Nadelventil einen oder zwei sphärische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes (36a) mit einem ersten Radius (r₁) und einem inneren Abschnitt (36b) mit einem zweiten Radius (r₂), der gleich ist oder kleiner ist als der erste Radius.

6. Dockingventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2) bestimmt ist, um mit einem Füllerventil (41) zu kooperieren, wobei die Düse und das Füllerventil in der Nähe ihrer äußeren Enden entlang einer kreisförmigen Kontaktlinie kooperieren, und wobei der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche (21a, 22a) der Düse und einer inneren Oberfläche (25, 40) des Füllerventils an jeder Seite des Kontaktpunktes (48) der Kontaktlinie divergiert.

7. Dockingventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende der Düse eine äußere Oberfläche aufweist, die bestimmt ist, um mit einem Füllerventil mit einer inneren konischen Oberfläche (25) mit einem ersten konischen Winkel (α₁) zu kooperieren, die äußere Oberfläche Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren sphärischen Abschnittes (21a) mit einem ersten Radius (R₁) und einem inneren Abschnitt (21b) mit einem zweiten konischen Winkel (α₂), die innere konische Oberfläche (25) mit dem sphärischen Abschnitt (21a) kooperiert, und wobei der erste konische Winkel (α₁) geringfügig größer ist als der zweite konische Winkel (α₂).

8. Dockingventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende der Düse eine äußere Oberfläche aufweist, die bestimmt ist, um mit einem Füllerventil mit einer inneren konischen Oberfläche (25) mit einem ersten konischen Winkel (α₁) zu kooperieren, die äußere Oberfläche ein oder zwei sphärische Abschnitte aufweist, einschließlich eines äußeren Abschnittes (22a) mit einem ersten Radius (R₁) und einem inneren Abschnitt (22b) mit einem zweiten Radius (R₂), der gleich oder größer ist als der erste Radius.

9. Dockingventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (21b, 22b) eine Zentrieranordnung nach Kooperation mit einem Füllerventil an dem Behälter bildet.

10. Dockingventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nadelventil eine ebene Endoberfläche (37) zur Kooperation mit dem Füllerventil an dem Behälter aufweist.

11. Dockingventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einwirken auf das Ventil ein Kolben (10) ist.

12. Dockingventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) durch ein Druckmedium sowohl zum Öffnen als auch Schließen des Ventils gesteuert ist.

13. Dockingventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) durch ein Druckmedium gesteuert ist zum Öffnen des Ventils gegen eine Feder, die das Ventil zur geschlossenen Stellung hin vorspannt.

14. Dockingventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mit Mitteln (18) zum Erwärmen des auszugebenden Materials versehen ist.

15. Füllerventil für einen Behälter für flüssiges oder pastenartiges Material, wobei das Ventil mit einem Ventilkörper (47) versehen ist, der mit einem Ventilsitz kooperiert und normalerweise geschlossen gegen diesen gehalten wird, und der bestimmt ist, um mit einem Dockingventil nach Anspruch 1 zu kooperieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite des Füllerventils, die zum Dockingventil (1) hin gerichtet ist, mit einer Öffnung (44) mit konischem Querschnitt versehen ist, und bestimmt ist, um mit Abdichtoberflächen (21a, 22a) einer Düse (2) des Dockingventils zu kooperieren, und ein Ventil (47), das die Öffnung abdichtet, ist mit einer Endoberfläche (40) versehen, die bestimmt ist, um mit einer äußeren Endoberfläche (37) eines in der Düse enthaltenen Nadelventils (4) zu kooperieren.

16. Füllerventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtventil (47) von der geschlossenen Stellung zur offenen Stellung durch die direkte Wirkung des Nadelventils (4) bewegt wird.

17. Füllerventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtventil (47) mit einer Rückholfeder (48) bereitgestellt ist, die das Ventil zur geschlossenen Stellung hin spannt.

18. Füllerventil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Durchmesser (D₂) der Öffnung geringfügig kleiner als der Durchmesser (D₁) der Düse (2) des Dockingsventils an ihrem äußersten Ende ist.

19. Füllerventil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Durchmesser (D₂) der Öffnung geringfügig größer als der Durchmessser (D₃) des Nadelventils (4) des Dockingventils an ihrem äußersten Ende ist.

20. Füllerventil nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktoberfläche (46a), die zum Abdichtventil (47) hin gerichtet ist, mit einer Nut (46b) versehen ist, deren Außendurchmesser größer als der Durchmesser des Ventils ist und deren Innendurchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung ist, um den Ventilkontaktdruck zu erhöhen.

21. Füllerventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllerventil (47) und ihr Behälter auf einem Roboterarm oder einer ähnlichen programmierbaren, mehrachsigen Vorrichtung befestigt sind.