Der Abstand zwischen Ventildüse und Objekt beträgt je nach Anwendung zwei bis 40 Millimeter, pro

Der Abstand zwischen Ventildüse und Objekt beträgt je nach Anwendung zwei bis 40 Millimeter, pro Dosierzyklus können zwischen drei und 200 Nanoliter appliziert werden (Bild: Liquidyn).

Vom Lager eines Mikromotors bis zum Getriebe einer Schwermaschine: Mit Dosierventilen lassen sich Bauteile aller Art bedarfsgerecht und reproduzierbar schmieren. Die Jet-Ventile schießen exakt die benötigte Menge Schmierstoff an die gewünschte Stelle, ohne das restliche Bauteil zu kontaminieren.

Was haben eine ölverschmierte Produktionsanlage und ein quietschender Schalthebel gemeinsam? Der Dosierprozess lief nicht optimal. Zahnräder, Kugellager, aber auch Kunststoffteile, die aneinander reiben, werden vor dem Einbau geschmiert. Doch sollten die Öle, Fette oder Gleitpasten nur die Reibezonen benetzen und nicht das gesamte Bauteil und die Umgebung. Dazu muss das Medium zuverlässig und reproduzierbar in der richtigen Menge an die richtige Stelle gebracht werden. Und schnell muss es gehen, denn die Serienfertigung fordert einen hohen Durchsatz.

Vor über zehn Jahren suchten ein Ingenieur für Maschinenbau und ein Ingenieur für Elektrotechnik nach einer Lösung, um solche Dosieraufgaben in den Griff zu bekommen. Lothar Hentschel und Peter Langer wollten ein Ventil entwickeln, das filigran genug war, um kleinste Mengen präzise zu applizieren, und robust genug, um auch in rauer Produktionsumgebung sicher zu funktionieren. Basierend auf dem Jet-Verfahren entstand das elektropneumatische Dosierventil P-Dot in Modulbauweise. Das Produkt war der Grundstein des Unternehmens Liquidyn und seines Erfolges in der Mikrodosiertechnik.

Tropfen für Tropfen

Die elektropneumatischen Jet-Ventile von Liquidyn verschießen bis zu 280 Tropfen Hochleistungsfett pro Sekunde (Bild: Liquidyn).

Die elektropneumatischen Jet-Ventile von Liquidyn verschießen bis zu 280 Tropfen Hochleistungsfett pro Sekunde (Bild: Liquidyn).

Auch wenn P-Dot inzwischen einige Nachfolger hat, ist das Grundprinzip noch immer gültig: Das zu dosierende Medium wird unter leichtem Vordruck in die Fluidkammer des Ventils geführt. Über die pneumatisch angetriebene Ventilkulisse wird die Dosiernadel beschleunigt, die das Medium portionsweise (volumetrisch) aus der Ventildüse stößt.

Im Gegensatz zu klassischen Sprüh- oder Befettungssystemen verschießt das Ventil Tropfen für Tropfen einzeln an die gewünschte Stelle. Mit mehreren Schüssen kann auch eine Bahn gezogen oder eine Fläche benetzt werden. Dieses Verfahren spart Schmierstoff, außerdem bleiben das restliche Bauteil und die Umgebung trocken und sauber, und der Hersteller spart sich die staubdichte Lagerung.

Der Abstand zwischen Ventildüse und Objekt beträgt je nach Anwendung zwei bis 40 Millimeter. Anders als bei anderen Dosierverfahren spielen Lage- oder Formtoleranzen der Bauteile beim berührungslosen Applizieren kaum eine Rolle. Damit wird das Messen und Einstellen umgangen. Dies beschleunigt die Dosierung, und der gesamte Prozess ist besser zu kontrollieren.

Automatisierungsgerecht konstruiert, lassen sich die Jet-Ventile in jede Produktionslinie integrieren oder nachrüsten. Je nach Aufbau der Anlage kann das Ventil von oben nach unten schießen, aber auch auch horizontal oder „über Kopf“. Geschaltet werden die Ventile über die Anlagensteuerung (24 Volt DC). Sollten in der Anlage Luftdruck oder Elektrik ausfallen, verhindert die Normally-Closed-Stellung, dass das Medium in die Maschine läuft. Bei Pilotanlagen oder falls keine übergeordnete Steuerung zur Verfügung steht, kann der Anwender auf Ventilcontroller zurückgreifen.

Da schon in der Vorentwicklung mit den gleichen Ventilen getestet wird, die später in der Serienfertigung laufen, lässt sich die Dosierlösung mit geringem Aufwand in die Produktionslinie überführen. Die Dosierventile des Unternehmens sind für eine Fertigung mit extrem hohen Durchsätzen geeignet. Wenn es sein muss, kann das Ventil bis zu 280 Schüsse pro Sekunde abgeben.

Vertrauen ist gut…

Dosierventil von Liquidyn für das kontaktlose Schmieren von Bauteilen.

Der Abstand zwischen Ventildüse und Objekt beträgt je nach Anwendung zwei bis 40 Millimeter, pro Dosierzyklus können zwischen drei und 200 Nanoliter appliziert werden (Bild: Liquidyn).

Ob ein Dosierzyklus erfolgreich war, der Tropfen also wirklich vorbeigeflogen ist, überwacht bei Bedarf eine Gabellichtschranke. Ob der Tropfen auch an der richtigen Stelle gelandet ist und die richtige Größe hat, lässt sich per Referenzbild kon-trollieren, das in einem Vision-System hinterlegt wird. Die exakte Reproduzierbarkeit ermöglicht es dem Anwender, die Qualität der Dosierprozesse zu überwachen.

Die Dosiermenge beträgt zwischen drei und 200 Nanoliter pro Dosierzyklus. Das Volumen für jeden Schuss stellt der Anwender über die Düsenweite und den Hub der Dosiernadel ein. Die Abweichung beträgt weniger als ein Prozent. So kann der Anwender sicher sein, dass auf jedem Bauteil die gleiche Menge landet. Dies ist zum Beispiel für Präzisionskugellager interessant, wie sie in Mikromotoren oder Drehwinkelsensoren verbaut sind: Alle Sensoren haben so den identischen Reibungswiderstand.

Die fluidführenden Bauteile der Dosierventile kann der Anwender einfach demontieren und reinigen. In der Medizin- und Pharmatechnik ist dies wichtig, um diese Teile in Autoklaven zu sterilisieren. Beim Einsatz von abrasiven Medien macht sich der modulare Aufbau dadurch bezahlt, dass der Anwender die Keramikdüsen selber wechseln kann.

In ihren Maßen sind Dosierventile des Anbieters untereinander kompatibel: Ein Dosierventil, das vor zehn Jahren eingebaut wurde, kann durch einen baugleichen Nachfolger ersetzt werden. Dieser unkomplizierte Austausch erleichtert es dem Anwender, die Dosiertechnik seiner Anlage auf den neusten Stand zu bringen.

Mit den Jet-Ventilen kann der Anwender auch Dämpfungspasten dosieren sowie hochviskose Fette, die nicht tropfen, wenn sie warm werden. So bleibt die Produktionsanlage sauber, den Autofahrer stört kein Quietschen oder Knarzen mehr, wenn er die Wagentür schließt und den Gang einlegt. Alles was er hört, ist ein sanftes Klacken. do

Autor: Uwe-Knipper, freier Autor für Liquidyn