ES2607719T3

ES2607719T3 - Sistema impulsor de amplificación de fuerzas, dispensador eyector y procedimiento de dispensación de fluido

Info

Publication number: ES2607719T3
Application number: ES10836524.8T
Authority: ES
Inventors: Laurence B. Saidman; Edward C. Taylor
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2017-04-03
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: WO2011071888A1; CN103502781B; JP2013512778A; US9233388B2; EP2510319A1; US20160089681A1; US20120286072A1; EP2510319A4; JP5843780B2; EP2510319B1; US10486172B2; AU2010328364A1; CN103502781A; AU2010328364B2

Abstract

Dispensador eyector de fluido (10), que comprende: un accionador (12) que incluye un elemento de accionamiento propulsado (24) que está montado para moverse a lo largo de una primera distancia (X); y una válvula (14) que incluye un elemento de válvula que está montado para moverse a lo largo de una segunda distancia (Y) que es inferior que dicha primera distancia, pudiendo dicho elemento accionador propulsado (24) moverse a través de un hueco (Z) antes de acoplarse mecánicamente a dicho elemento de válvula y moverse posteriormente con dicho elemento de válvula a lo largo de dicha segunda distancia, según lo cual se transfiere energía de dicho elemento accionador propulsado (24) a dicho elemento de válvula a lo largo de dicha segunda distancia, funcionado dicho elemento de válvula para dispensar un chorro de fluido (42) desde la válvula como consecuencia del movimiento a lo largo de la segunda distancia, en el que dicho elemento de válvula comprende además un vástago de válvula (46) con una punta (48) que puede engancharse en un asiento de válvula (50), estando dicho asiento de válvula (50) situado en una cámara para fluido, según lo cual dicha punta (48) se engancha en dicho asiento de válvula (50) al final de la segunda distancia y descarga un chorro del fluido (42), que comprende además un mecanismo de retroceso por empuje (58) que puede funcionar para devolver el elemento de válvula a una posición inicial, y un tope (62) para detener el elemento de válvula en la posición inicial, caracterizado porque dicho tope (62) está acoplado al elemento de válvula dentro de la cámara para fluido.

Description

DESCRIPCION

Sistema impulsor de amplificacion de fuerzas, dispensador eyector y procedimiento de dispensacion de fluido 5 Referencia a solicitud relacionada

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense con numero de serie 61/267.583, presentada el 8 de diciembre de 2009 (pendiente).

10 Campo de la invencion

En general, la invencion se refiere a sistemas de impulsion para mover un elemento impulsado mediante una aceleracion corta y rapida y, mas espedficamente, a un dispensador o valvula de expulsion en el que un elemento de valvula es acelerado rapidamente para dispensar o eyectar el material sobre un sustrato.

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Antecedentes de la invencion

Los dispositivos impulsores para realizar distintos trabajos pueden estar propulsados de una serie de maneras, tales como neumaticas, hidraulicas, electricas, magneticas o combinaciones de las mismas. A menudo, los dispositivos 20 impulsores para dispensar lfquidos, tales como materiales de termoimpregnacion, comprenden accionadores neumaticos o solenoides electromagneticos.

Se conocen varios tipos de dispensadores por eyeccion, tales como los mostrados en las patentes estadounidenses 5.320.250, 5.747.102 y 6.253.957 y la publicacion estadounidense 2006/0157517, cuyas especificaciones se 25 incorporan en su totalidad a la presente memoria como referencias. Para muchos dispositivos de valvulas y bombas, el tamano del dispositivo es importante, y normalmente se prefieren tamanos mas pequenos, suponiendo que realizaran la funcion precisada. A menudo, el piston o elemento de valvula esta acoplado directamente para moverse con un accionador, tal como en el caso de un motor de aire, un accionador neumatico o un accionador de solenoide. En tales disenos, cuando se reduce el tamano total del dispositivo, normalmente tambien disminuyen las fuerzas 30 disponibles para realizar el trabajo util (i.e. el movimiento del piston o elemento de valvula). Por lo tanto, puede ser necesario hacer el accionador mas grande de lo deseado si esto fuese requerido por la cantidad de trabajo a realizar. Si el accionador se infradimensiona, el rendimiento del dispositivo puede verse afectado. El acoplamiento directo del accionador al dispositivo que efectua el trabajo tambien puede representar desaffos si el accionador es sensible al calor y el elemento impulsor forma parte de un sistema calentado. Esto ocurre en la zona de 35 dispensacion de termoimpregnacion, por ejemplo, donde el material que se esta dispensando puede calentarse hasta temperaturas superiores a 250°F.

En el documento WO 2008/126373 A1 se da a conocer un dispositivo que incluye un cuerpo principal en el lado del dispositivo impulsor y un cuerpo principal en el lado de la boquilla. En el cuerpo principal en el lado del dispositivo 40 impulsor se proporciona un elemento de condicion que tiene una parte de colision que se prolonga hacia abajo fuera del cuerpo principal. Entre la parte de colision y un elemento de extrusion se proporciona un hueco. Ademas, el cuerpo principal en el lado del dispositivo impulsor incluye un tapon posterior.

Resumen de la invencion 45

La presente invencion preve de manera general un sistema impulsor de amplificacion de fuerzas que incluye un accionador con un elemento accionador propulsado que esta montado para moverse a lo largo de una primera distancia. Un elemento impulsado esta montado para moverse a lo largo de una segunda distancia que es menor que la primera distancia. El elemento accionador propulsado se mueve a traves de un hueco antes de acoplarse 50 mecanicamente al elemento impulsado y luego se mueve de forma mecanicamente acoplada con el elemento impulsado a lo largo de la segunda distancia. De este modo, se transfiere energfa desde el elemento accionador propulsado hasta el elemento impulsado a lo largo de la segunda distancia. Durante su desplazamiento a traves del hueco, el elemento accionador propulsado se acelera y genera energfa cinetica que luego se transfiere al elemento impulsado durante el acoplamiento mecanico (e.g. por contacto) y durante el movimiento a lo largo de la segunda 55 distancia. Por lo tanto, el elemento accionador propulsado y el elemento impulsado unicamente estan mecanicamente acoplados durante una parte de la distancia de desplazamiento total del elemento accionador propulsado. De este modo, el accionador transmite energfa al dispositivo accionado, o elemento impulsado, en una cantidad igual a la de un accionador mas grande en un mecanismo de impulsion de acoplamiento directo convencional. Ademas, la separacion del accionador del elemento impulsado permite acortar la longitud de carrera

del elemento impulsado y reducir la longitud total del dispositivo accionado, o elemento impulsado.

El elemento impulsado puede comprender varios elementos, y, en una realizacion preferida, comprende un elemento de valvula. El elemento de valvula puede comprender ademas un vastago de valvula con una punta que puede 5 engancharse a un asiento de valvula. El asiento de valvula esta situado en una camara para fluido, y la punta se engancha en el asiento de valvula al final de la segunda distancia para descargar un chorro o una cantidad de fluido pequena y discreta. El accionador puede estar impulsado de cualquier manera apropiada, tal y como mediante el uso de accionadores neumaticos o electricos. Puede utilizarse un mecanismo de retroceso por empuje, tal como un muelle helicoidal, para devolver el elemento impulsado a una posicion inicial, y puede proporcionarse un tope para 10 parar el elemento impulsado en una posicion inicial disenada para crear el hueco con el elemento accionador propulsado. Como el vastago de valvula tiene una carrera mas corta en comparacion con la de un vastago de valvula directamente acoplado y un accionador que transmita la misma fuerza, puede dispensarse un punto de fluido mas pequeno. Esto tambien puede ser beneficioso en distintas aplicaciones en las que sena deseable dispensar cantidades de fluido discretas mas pequenas.

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Ademas, la invencion conlleva un metodo de accionamiento de un elemento impulsado que incluye mover un elemento accionador propulsado a traves de un hueco. A continuacion, el elemento accionador se hace entrar en contacto con un elemento impulsado al final del hueco. Una vez que el elemento accionador y el elemento impulsado se encuentran acoplados mecanicamente, se mueven juntos a lo largo de una distancia de trabajo para asf transferir 20 energfa del elemento accionador al elemento impulsado. Otros detalles del metodo resultaran evidentes a partir del uso del dispositivo tal y como se ha descrito anteriormente y se describe mas detalladamente en lo sucesivo.

Varias caractensticas y detalles adicionales quedaran facilmente mas claras tras la lectura de la siguiente descripcion detallada de una realizacion ilustrativa, tomada en conjuncion con los dibujos adjuntos.

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Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en corte transversal, longitudinal y esquematica de un dispensador eyector de fluido que incorpora una realizacion ilustrativa de la invencion y que muestra el dispensador en condicion de dispensacion.

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La figura 2 es una representacion esquematica similar a la de la figura 1 pero que ilustra el dispensador reposicionado en condicion de no dispensacion.

La figura 3 es una vista esquematica de un dispensador eyector de fluido similar a la de la figura 1 pero que muestra 35 un accionador electrico alternativo en lugar del accionador neumatico.

Descripcion detallada de la invencion

La siguiente descripcion detallada se ofrece en el contexto de un dispensador eyector de fluido, que se ha 40 representado esquematicamente, con el fin de ilustrar los principios de la invencion. Sin embargo, los principios pueden aplicarse a otros sistemas de impulsores para realizar otros tipos de trabajo en situaciones, por ejemplo, en las que se desee acelerar rapidamente un elemento impulsado y en las que puede resultar deseable minimizar el tamano del accionador empleado para mover el elemento impulsado y/o para aportar otros beneficios.

45 Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se ilustra un dispensador eyector de fluido 10, que generalmente incluye un accionador 12 y una parte de valvula eyectora 14. El dispensador 10 se ha representado unicamente de manera esquematica, pero puede incluir cualquier caractenstica de diseno deseada, tal como cualquiera de las ilustradas y/o tratadas en las patentes o la publicacion incorporadas anteriormente. Tal y como se ha mencionado, el accionador 12 puede comprender cualesquier tipos numerosos de accionadores neumaticos o electricos, por ejemplo, pero el 50 accionador 12 que se muestra aqrn es de tipo neumatico con fines ilustrativos. El accionador neumatico 12 comprende en general un cilindro 16 cuyos extremos opuestos estan cerrados por tapones 18, 20. Un piston 22 esta montado para moverse linealmente dentro del cilindro 16 y formar una junta de estanqueidad con la pared interior del cilindro 16. Una biela 24 esta ngidamente acoplada al piston 22 y se extiende a traves de la tapa inferior 20 y, espedficamente, a traves de una junta de estanqueidad dinamica 26. La biela 24 esta ngidamente acoplada al 55 piston 22 mediante un sujetador 28 adecuado. El accionador 12 se muestra como un accionador de doble accion con espacios para aire a presion 30, 32 que se encuentran respectivamente encima y debajo del piston 22. Tal y como es sabido en la tecnica, por un orificio 31 se introduce aire a presion en el espacio para aire superior 30 para impulsar el piston 22 hacia abajo mientras se expulsa aire por un orificio 33 desde el espacio para aire inferior 32. A la inversa, por el orificio 33 se introduce aire a presion en el espacio para aire inferior 32 para impulsar el piston 22

hacia arriba mientras se expulsa aire por el orificio 31 desde el espacio para aire superior 30. Otras formas de impulsar el piston 22 incluinan el uso de un mecanismo de retroceso elastico conveniente.

La parte de valvula eyectora 14 se ha ilustrado esquematicamente para incluir un alojamiento 40 para contener un 5 fluido 42 a dispensar de una manera sin contacto, tal y como se describe mas adelante. El alojamiento 40 incluye una entrada de fluido 44 que recibe fluido bajo presion. La parte de valvula 14 incluye ademas un vastago de valvula 46 que tiene una punta 48 que puede engancharse en un asiento de valvula 50 para abrir y cierra una salida 52. Normalmente, el fluido 42 se presurizara hasta tal punto que el fluido no rezumara ni sera dispensado de ninguna otra manera cuando el vastago de valvula 46 este en la posicion superior (figura 2), sino que mantendra la camara 10 para fluido del alojamiento 40 en condicion llena. Tal y como se sabe que sucede con ciertos tipos de dispensadores eyectores, cuando la punta de valvula 48 se acelere contra el asiento de valvula 50, se descargara rapidamente una pequena cantidad de fluido 42 para formar una gotita sobre un sustrato (no mostrado). Tal y como se muestra en la figura 1, el extremo opuesto del vastago de valvula 46 incluye una superficie 54 adaptada para hacer contacto con una superficie 56 del vastago 24. Un muelle helicoidal 58 esta colocado entre un reborde 60 y una superficie 15 superior del alojamiento 40 para mantener el vastago de valvula 46 en la posicion elevada mostrada en la figura 2 con un elemento de tope 62 apoyado en una superficie superior interior del alojamiento 40. El vastago de valvula 46 entra en contacto con una junta dinamica 64 para evitar una fuga de fluido durante su desplazamiento a traves del alojamiento 40.

20 En funcionamiento, el dispensador eyector de fluido 10 arranca en una posicion inicial, mostrada en la figura 2, con la superficie 56 separada de la superficie 54 por un hueco 'Z'. El piston 22 y la biela 24 sujeta estan montados y configurados para moverse a traves de una primera distancia ‘X’, mientras que el vastago de valvula 46 esta configurado y montado para moverse a traves de una distancia ‘Y’ mas corta que la primera distancia ‘X’. La segunda distancia ‘Y’ puede considerarse como la distancia de trabajo, que, en este caso, es la longitud de carrera 25 de la valvula eyectora 14. En este sentido, la distancia ‘X’ es igual que la distancia o hueco ‘Z’ mas la distancia de trabajo o longitudinal de carrera ‘Y’. Cuando se introduce aire a presion en el espacio para aire superior 30 por el orificio 31, mientras se expulsa aire del espacio para aire 32 por el orificio 33, el piston 22 y la biela 24 comienzan a acelerar a lo largo de la distancia ‘X’ hasta que alcanzan la aceleracion maxima al entrar en contacto la superficie 56 con la superficie 54 y despues de viajar a traves del hueco o distancia ‘Z’. Llegados a este punto, la biela 24 se 30 acopla mecanicamente al vastago de valvula 46 y ambos se desplazan a lo largo de la distancia ‘Y’. Por lo tanto, la energfa cinetica del piston 22 y su biela 24 conectada se transfiere al vastago de valvula 46 hasta que la punta 48 se engancha al asiento de valvula 50. La aceleracion resultante de la punta 48 a traves de la distancia ‘Y’ y la parada abrupta que se produce en el asiento de valvula 50 hace que se dispense un chorro de fluido 42, tal y como se muestra en la figura 1. En funcion de la aplicacion, el fluido 42 puede ser cualquier fluido viscoso, aunque en las 35 anteriormente incorporadas patentes y publicacion se describen algunos ejemplos. A continuacion, el piston 22 se levanta al introducirse aire a presion en el espacio para aire 32 por el orificio 33 y expulsarse el aire del espacio para aire 30 por el orificio 31. A medida que se levanta la biela 24, el muelle 58 se alarga bajo su empuje normal hasta la posicion mostrada en la figura 2, levantando asf el vastago de valvula 46 en anticipacion a otro ciclo de dispensacion. El piston 22 y la biela 24 sujeta se elevan hasta que alcanzan la posicion inicial mostrada en la figura 40 2, momento en el que puede comenzar otro ciclo de dispensacion.

En la figura 3 se ilustra una realizacion alternativa de un dispensador eyector de fluido 10’. En esta realizacion, el accionador neumatico 12 de la primera realizacion se ha sustituido por un accionador electrico, en forma de un solenoide 70. El solenoide 70, que se ha ilustrado esquematicamente, incluye de manera general una bobina 45 electromagnetica 72 que rodea un nucleo o resorte 74. La activacion y la desactivacion del solenoide 70, incluyendo las acciones de excitar y desexcitar la bobina 72, haran que el nucleo o resorte 74 alterne entre dos posiciones. Tal y como se ha descrito anteriormente, estas dos posiciones se encuentran en los extremos opuestos de la distancia ‘X’. Durante la activacion, el resorte 74 se movera hacia abajo a traves del hueco ‘Z’ y luego se desplazara a lo largo de la longitud de carrera de valvula ‘Y’ durante el contacto entre la superficie 76 del resorte 74 y la superficie 54 del 50 vastago de valvula 46, mientras se dispensa una gotita de fluido 32. Todos los demas numeros de referencia mostrados en la figura 3 son identicos a los numeros que hacen referencia a la misma estructura mostrada y descrita en las figuras 1 y 2. Observese que el resorte 74 es analogo a la biela 24 anteriormente descrita, y, salvo por los cambios que conlleva la sustitucion del accionador electrico 72 por el accionador neumatico 12, todas las demas operaciones asociadas al dispensador eyector de fluido 10’ son iguales a las descritas anteriormente con respecto al 55 dispensador eyector 10.

Aunque la presente invencion se ha ilustrado por medio de una descripcion de la realizacion preferida, y a pesar de que esta realizacion se ha descrito con algo de detalle, no es la intencion de los solicitantes restringir o limitar de ninguna manera el alcance de las reivindicaciones adjuntas hasta tal grado de detalle. Los expertos en la tecnica

percibiran inmediatamente otras ventajas y modificaciones. Sin embargo, la invencion propiamente dicha debena definirse unicamente mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispensador eyector de fluido (10), que comprende:

5 un accionador (12) que incluye un elemento de accionamiento propulsado (24) que esta montado para moverse a lo largo de una primera distancia (X); y

una valvula (14) que incluye un elemento de valvula que esta montado para moverse a lo largo de una segunda distancia (Y) que es inferior que dicha primera distancia, pudiendo dicho elemento accionador propulsado (24) 10 moverse a traves de un hueco (Z) antes de acoplarse mecanicamente a dicho elemento de valvula y moverse posteriormente con dicho elemento de valvula a lo largo de dicha segunda distancia, segun lo cual se transfiere energfa de dicho elemento accionador propulsado (24) a dicho elemento de valvula a lo largo de dicha segunda distancia, funcionado dicho elemento de valvula para dispensar un chorro de fluido (42) desde la valvula como consecuencia del movimiento a lo largo de la segunda distancia,

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en el que dicho elemento de valvula comprende ademas un vastago de valvula (46) con una punta (48) que puede engancharse en un asiento de valvula (50), estando dicho asiento de valvula (50) situado en una camara para fluido, segun lo cual dicha punta (48) se engancha en dicho asiento de valvula (50) al final de la segunda distancia y descarga un chorro del fluido (42),

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que comprende ademas un mecanismo de retroceso por empuje (58) que puede funcionar para devolver el elemento de valvula a una posicion inicial, y un tope (62) para detener el elemento de valvula en la posicion inicial,

caracterizado porque dicho tope (62) esta acoplado al elemento de valvula dentro de la camara para fluido.

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2. Dispensador eyector de fluido segun la reivindicacion 1, en el que dicho accionador (12) esta impulsado neumaticamente.
3. Dispensador eyector de fluido segun la reivindicacion 1, en el que dicho accionador (12) esta 30 impulsado electricamente.
4. Metodo de dispensacion de un chorro de fluido (42) utilizando un dispensador (10) que incluye un elemento accionador y una valvula que incluye un elemento de valvula con una punta (48) y un asiento de valvula (50) situado en una camara para fluido, comprendiendo el metodo:

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mover el elemento accionador propulsado a traves de un hueco (Z) a lo largo de un eje;

acoplar mecanicamente el elemento accionador al elemento de valvula al final del hueco (Z) para transmitir una fuerza amplificadora al elemento de valvula;

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mover juntos el elemento accionador y el elemento de valvula a lo largo de una distancia de trabajo (Y) a lo largo del eje utilizando la fuerza amplificadora;

mover la punta (48) del elemento de valvula a traves de la camara para fluido a lo largo del eje para dispensar un 45 chorro del fluido (42) desde la valvula; y

enganchar la punta (48) con el asiento de valvula (50) al final de la distancia de trabajo (Y) para descargar el chorro de fluido (42),

50 que comprende ademas:

devolver el elemento de valvula a una posicion inicial utilizando un empuje elastico (58), de manera que la punta (48) del elemento de valvula se desenganche del asiento de valvula (50),

55 caracterizado porque el dispensador incluye un tope (62) que esta acoplado al elemento de valvula dentro de la camara para fluido, y el metodo comprende ademas:

detener el elemento de valvula en la posicion inicial con el tope (62).
5. Metodo segun la reivindicacion 4, en el que el movimiento del elemento accionador comprende ademas mover el elemento accionador por energfa neumatica.
6. Metodo segun la reivindicacion 5, en el que el movimiento del elemento accionador comprende 5 ademas mover el elemento accionador por energfa electrica.
7. Metodo segun la reivindicacion 4, en el que el movimiento del elemento de valvula a una posicion inicial comprende ademas:

desenganchar el elemento accionador y elemento de valvula.

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