DE3630910A1 - Vorrichtung zum austragen von fluessigem oder pastoesem material, insbesondere von dichtungsmaterial fuer behaelterverschluesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austragen von flüssigem oder pastösem Material, insbesonde­ re von Dichtungsmaterial für Behälterverschlüsse, mit einem eine Austrittsöffnung aufweisenden Düsenkopf, in dem ein Verschlußelement, insbesondere eine Düsennadel zwischen einer die Austrittsöffnung verschließenden Dichtungsstel­ lung und einer die Austrittsöffnung freigebenden Öffnungs­ stellung bewegbar ist und in den über eine Zufuhrleitung unter Druck Dichtungsmaterial einbringbar ist, wobei der Innenraum des Düsenkopfes an der der Austrittsöffnung abgewandten Seite gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet ist.

Mit derartigen Vorrichtungen wird üblicherweise auf die Innenfläche von Behälterverschlüssen Dichtungsmaterial aus­ getragen, wobei dieser Austrag in genau gesteuerter Weise und mit hoher Geschwindigkeit stattfindet, um innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine möglichst große Anzahl von Behälterverschlüssen mit einer gleichförmigen, üblicherweise ringförmig ausgebildeten Dichtungsschicht zu versehen.

Die Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen besteht insbesondere darin, den Austritt von Dichtungsmaterial aus der Austrittsöffnung des Düsenkörpers so zu steuern, daß eine gleichförmige Beschichtung des Behälterverschlusses stattfindet, wobei es nicht nur schwierig ist, den Beginn des Materialaustrittes und dessen Beendigung so zu steuern, daß die Materialschicht auf dem Behälterverschluß im Überlappungs- oder Ansatzbereich gleichförmig ausgebildet ist, sondern auch Ungleichförmigkeiten im Austrag während des Öffnungszustandes zu vermeiden.

Bei den bekannten Vorrichtungen erstreckt sich die das Verschlußelement bildende Düsennadel üblicherweise durch die Abdichtung des Innenraums des Düsenkörpers hindurch, wobei diese Abdichtung beispielsweise aus einer Membran­ dichtung, einer elastischen Dichtung (Schaumstoff) oder einer Stopfbuchsendichtung bestehen kann, die zwar eine Hin- und Herbewegung der Düsennadel ermöglichen, jedoch verhindern, daß im Bereich der Herausführung der Düsennadel Dichtungsmaterial aus dem Innenraum des Düsenkörpers aus­ tritt.

Ein Grund für die Schwierigkeiten bei der genauen Steuerung des Materialaustrages besteht darin, daß insbesondere beim Öffnen, aber auch beim Schließen der Düsennadel infolge der sich ergebenden Volumenänderung im Innenraum des Düsenkör­ pers bei Verwendung einer Membrandichtung oder einer elastischen Dichtung bzw. infolge der Pumpwirkung der Düsennadel bei Verwendung einer Stopfbuchsendichtung stoß­ wellenartige Energieübertragungen im im Innenraum befind­ lichen Dichtungsmaterial stattfinden, die zu einem un­ gleichmäßigen Austrag von Dichtungsmaterial führen.

Ferner bewirken auch Druckschwankungen in der Materialzu­ fuhr entsprechende stoßwellenartige Energieübertragungen im Dichtungsmaterial und daher einen ungleichmäßigen Austrag. Diese Ungleichmäßigkeit des Austrags kann insbesondere auch beim Abgeben von Farbe o.ä. ein Problem sein, wenn es nicht so sehr auf ein gesteuertes Einsetzen und ein gesteuertes Beenden des Austrags ankommt und/oder wenn das Verschluß­ element beispielsweise aus einem Schieber besteht, dessen Öffnen und Schließen keine Volumensänderung im Innenraum des Ventilkopfes bewirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Aus­ tragen von flüssigem oder pastösem Material derart zu verbessern, daß das Material gleichförmiger ausgetragen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß zwischen dem Material im Innenraum des Düsenkopfes und der Abdichtung des Innenraums ein eine konstante Luftmenge enthaltender Pufferraum vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also nicht der gesamte Innenraum des Düsenkörpers bis zur Abdichtung vollständig mit Material gefüllt, sondern oberhalb des Materials zwischen diesem und der Abdichtung befindet sich ein Luftraum, der, wie Versuche gezeigt haben, eine Höhe von mindestens 2 mm, vorzugsweise mehr als 5 mm haben sollte. Der Druck in diesem Pufferraum entspricht dem Druck, mit dem das Dichtungsmaterial in den Innenraum des Düsenkopfes eingebracht wird, wobei die vorgegebene Luft­ menge die Höhe des Füllstandes im Innenraum des Düsenkopfes bestimmt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das Vorhanden­ sein dieses mit Luft gefüllten Pufferraums die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten praktisch vollständig vermei­ det, da die sich beim Öffnen und Schließen einer Düsennadel ergebenden Volumensänderungen im Innenraum des Düsenkörpers im Bereich des Pufferraums stattfinden, so daß in diesem zwar eine Druckänderung stattfindet, die sich jedoch wegen der Füllung mit Luft praktisch trägheitslos in der Luft des Pufferraums ausbreitet, ohne daß es zu stoßwellenartiger Energieübertragung auf das Material käme. Entsprechend werden auch Änderungen im Förderdruck des Materials zur Materialoberfläche im Innenraum des Düsenkörpers und damit zum Pufferraum weitergegeben, so daß auch solche Druckände­ rungen nicht zu nennenswerten Änderungen im Förderzustand des Materials führen.

Um den Füllstand im Innenraum des Düsenkörpers auf eine Höhe einstellen zu können, bei der ein Luftdurchtritt vom Pufferraum zur Austrittsöffnung sicher vermieden wird, kann die Größe der Luftmenge im Pufferraum einstellbar sein.

Eine das Verschlußelement bildende Düsennadel kann sich in für derartige Vorrichtungen üblicher Weise durch den Pufferraum und die Abdichtung des Düsenkopfes ertrecken. Dabei kann die Abdichtung aus einer Membrandichtung beste­ hen, und an der dem Pufferraum abgewandten Seite der Membrandichtung kann ein Gegendruckraum vorgesehen sein, dessen Druck vorzugsweise einstellbar ist.

Bei einem solchen Aufbau wird mit Hilfe der Membrandichtung eine sichere und unproblematische Abdichtung des Innenraums des Düsenkörpers gegenüber der Umgebungsluft erreicht, wobei die infolge der Hin- und Herbewegungen der Düsennadel auftretenden Verlagerungsbewegungen der Membrandichtung zwar zu einer Änderung des Volumens des Pufferraums führen, jedoch, wie vorstehend erläutert, das Austragverhalten des Materials praktisch nicht beeinträchtigen.

Durch das Vorsehen eines Gegendruckraums kann erreicht werden, daß an beiden Seiten der Membran im wesentlichen der gleiche Druck herrscht, so daß die Bewegungen der Düsennadel auf einfache Weise zu steuern sind.

Da oberhalb des im Innenraum des Düsenkörpers befindlichen Materials der mit Luft gefüllte Pufferraum vorgesehen ist, mündet die Zufuhrleitung für die Zufuhr von Material vorzugsweise an einer zwischen Austrittsöffnung und der im Betrieb vorhandenen, minimalen Füllstandshöhe mit Material liegenden Stelle in den Innenraum des Düsenkopfes.

Vorzugsweise ist der Druck zum Einbringen von Material in den Düsenkopf einstellbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Austragen von flüssigem oder pastösem Dichtungsmaterial auf Behälterverschlüs­ se.

Fig. 2 zeigt teilweise als Ansicht und teilweise im Schnitt den Aufbau eines Teils der Vorrichtung aus Fig. 1.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Düsenkörper 1 hat am vorderen Ende eine Austrittsöffnung 3, die im dargestell­ ten Zustand von einer länglichen Düsennadel 2 dichtend verschlossen ist. Diese Düsennadel erstreckt sich im Innenraum des Düsenkörpers 1 nach oben in einen Übergangs­ bereich, in dem im Düsenkörper 1 eine Membrandichtung 4 angeordnet ist, sowie mit einem Verlängerungsstück 16 oberhalb der Membrandichtung 4 durch eine mittels Dichtun­ gen 18 abgedichtete Steuerkammer und aus dem Düsenkörper 1 heraus. Im Bereich der Steuerkammer sitzt auf dem Verlänge­ rungsstück 16 ein Kolben 19, der eine an der Umfangswand der Steuerkammer anliegende Ringdichtung aufweist. Unter­ halb des Kolbens 19 befindet sich ein Drucklufteinlaß 20 und oberhalb des Kolbens ein Drucklufteinlaß 21, so daß durch entsprechende Druckluftzufuhr über diese Einlässe in die Steuerkammer eine Verlagerung des Kolbens 19 und damit des Verlängerungsstückes 16 einschließlich der Düsennadel 2 nach oben in die Öffnungsstellung der Düsennadel 2, in der die Austrittsöffnung 3 freigegeben wird, und nach unten in die Schließstellung der Düsennadel 2, in der die Austritts­ öffnung 3 in der dargestellten Weise verschlossen ist, erfolgen kann.

Die angedeutete Stellschraube 22 ermöglicht mit einer nicht dargestellten, zwischen ihr und dem hinteren Ende des Verlängerungsstückes 16 anzuordnenden Druckfeder eine Ein­ stellung des Schließdruckes der Düsennadel 2.

Der Raum 7 eben unterhalb der Membrandichtung 4 ist über einen seitlichen Anschluß mit einem Drucksteuerventil 23 und einem Entlüftungsventil 25 sowie mit einem Manometer 24 verbunden. Entsprechend ist der Raum oberhalb der Membran­ dichtung 4 mit einem Drucksteuerventil 26 und einem Manome­ ter 27 verbunden.

Der Düsenkörper 1 weist im unteren Bereich nahe der Austrittsöffnung 3 einen seitlichen Anschluß 12 auf, an den eine Zufuhrleitung 11 angeschlossen ist, die mit einem Vorratsbehälter 10 für Dichtungsmaterial 5 verbunden ist. Dieser Vorratsbehälter 10 ist über ein Drucksteuerventil 14 mit einer Druckluftquelle verbunden, und an ihn ist ein Manometer 15 angeschlossen. Über das Drucksteuerventil 14 kann im Raum 13 oberhalb des Füllstandes des Dichtungsmate­ rails 5 der Förderdruck eingestellt werden.

Zur Inbetriebnahme der Vorrichtung wird zunächst über das Drucksteuerventil 23 im Raum 7 ein Druck aufgebaut, der geringer ist als der Druck im Raum 13 des Vorratsbehälters 10. Wird dann über die Förderleitung 11 Dichtungsmaterial 5 in den Düsenkopf 1 transportiert, steigt in diesem das Dichtungsmaterial bis zu einer Höhe 6 an, die dann erreicht wird, wenn der Druck in dem geschlossenen Raum 7 im wesentlichen dem Druck im Raum 13 entspricht. Dabei hängt die Höhe des Füllstandes 6 dann von der im Raum 7 vorhandenen Luftmenge ab, d.h. durch Erhöhung der Luftmenge über das Drucksteuerventil 23 oder Verringerung der Luftmen­ ge mittels des Entlüftungsventils 25 kann der Füllstand 6 auf die gewünschte Höhe eingestellt werden, bei der für das jeweilige Dichtungsmaterial sichergestellt ist, daß keine Luft aus dem Pufferraum 7 durch das Dichtungsmaterial hindurch zur Austrittsöffnung 3 gelangt. Der Füllstand 6 regelt sich bei Abgabe von Dichtungsmaterial 5 durch die Austrittsöffnung 3 infolge des konstanten Drucks im Raum 13 selbsttätig immer wieder auf die vorgegebene Höhe ein.

Selbstverständlich bleibt während dieser Inbetriebnahme die Düsennadel 2 in der dargestellten, die Austrittsöffnung 3 verschließenden Lage, d.h. der Druck im Raum 7 darf nicht zu einer Verlagerung der Membrandichtung 4 und damit zum Öffnen der Austrittsöffnung 3 führen. Dieser Druck ist also immer geringer als die auf die Düsennadel 2 in Schließstel­ lung wirkende, resultierende Kraft.

Der Druck im Gegendruckraum 17 oberhalb der Membrandich­ tung 4 wird mittels des Drucksteuerventils 26 und des Manometers 27 auf einen Wert eingestellt, der praktisch gleich demjenigen im Pufferraum 7 ist.

Wird die Austrittsöffnung 3 in üblicher Weise durch Beauf­ schlagung der unteren Fläche des Kolbens 19 mit Druckluft und somit durch Verlagerung der Düsennadel 2 nach oben geöffnet, so tritt die unter Druck stehende Dichtungsmas­ se 5 aus der Austrittsöffnung 3 aus. Bei diesem Öffnungs­ vorgang vergrößert sich das Volumen des Pufferraums 7 infolge der Verlagerung der Mambrandichtung 4 nach oben. Diese Volumensvergrößerung führt zu einer Druckabsenkung im Pufferraum 7, die sich praktisch trägheitslos in der Luft des Pufferraums 7 ausbreitet und daher keine Druck- oder Energiebelastung des Dichtungsmaterials 5 erzeugt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß sich zwar das günstigste Betriebsverhalten ergibt, wenn die entstehenden Volumensänderung infolge Verlagerung der Membrandichtung 4 bezogen auf das Gesamtvolumen des Pufferraums 7 extrem klein ist, daß es sich jedoch gezeigt hat, daß auch bereits eine sehr kleine Pufferkammer, die beispielsweise eine Höhe von mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm oberhalb des Füllstandes 6 des Dichtungsmaterials 5 im Düsenkörper 1 hat, zur Vermeidung von stoßwellenartigen Energieübertra­ gungen im Dichtungsmaterial führt, selbst wenn der Quer­ schnitt der Pufferkammer nicht größer ist als der Quer­ schnitt der Dichtungsmassensäule im Düsenkörper 1.

Die beim Absenken der Düsennadel 2 auftretende Volumens­ verringerung der Pufferkammer 7 führt, wie ohne weiteres klar ist, zu einer Druckerhöhung in dieser. Auch in diesem Fall breitet sich diese Druckerhöhung praktisch trägheits­ los in der Luft des Pufferraums 7 aus, ohne daß ein nennenswerter Druckstoß auf das Dichtungsmaterial 5 über­ tragen wird. Dadurch wird auch die Materialabgabe während der Abwärtsbewegung der Düsennadel 2 in ihre Schließstel­ lung nicht beeinträchtigt.

Es sei erwähnt, daß die Pufferkammer 7 auch solche Druck­ änderungen "abpuffert", die über die Förderleitung 11 auf den Innenraum des Düsenkörpers 1 wirken, da diese Druck­ stöße über die Oberfläche 6 des Dichtungsmaterials 5 in die Luft der Pufferkammer 7 weitergeleitet werden.

In Fig. 2 ist im wesentlichen ein Düsenkörper gezeigt, wie er in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann, wobei gleiche Teile aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Der Aufbau gemäß Fig. 2 zeigt im Bereich des Füllstandes 6 ein Sichtfenster 29, mit dessen Hilfe der Füllstand 6 auf die für das auszutragende Dichtungsmaterial geeignete Höhe einstellbar ist.

Es sei erwähnt, daß die Anschlüsse für das Ventil 23, das Entlüftungsventil 25 und das Manometer 24 des Pufferraums 7 in Fig. 2 nicht dargestellt sind.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Austragen von flüssigem oder pastösem Material (5), insbesondere von Dichtungsmaterial für Behälterverschlüsse, mit einem eine Austrittsöffnung (3) aufweisenden Düsenkopf (1), in dem ein Verschluß­ element, insbesondere eine Düsennadel (2) zwischen einer die Austrittsöffnung (3) verschließenden Dich­ tungsstellung und einer die Austrittsöffnung (3) freigebenden Öffnungsstellung bewegbar ist und in den über eine Zufuhrleitung (11) unter Druck Material (5) einbringbar ist, wobei der Innenraum des Düsenkopfes (1) an der der Austrittsöffnung (3) abgewandten Seite gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Material (5) im Innenraum des Düsenkopfes (1) und der Abdichtung (4) des Innenraums ein eine konstante Luftmenge enthalten­ der Pufferraum (7) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Luftmenge im Pufferraum (7) ein­ stellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Ver­ schlußelement in Form einer Düsennadel, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Düsennadel (2) durch den Pufferraum (7) und die Abdichtung (4) des Innenraums des Düsenkopfes (1) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung aus einer Membrandichtung (4) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Pufferraum (7) abgewandten Seite der Membrandichtung (4) ein Gegendruckraum (17) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Gegendruckraum (17) einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zum Einbringen von Material (5) in den Innenraum des Düsenkopfes (1) einstellbar ist.