A bevezetőben jelzett új adagolási technológiák mindegyike széles eszköztárral áll a mérnökök rendelkezésére, az egyszerű kézi fecskendőtől a bonyolult adagolószivattyúkig. Ez a bőség megnehezíti azok feladatát, akik nem rendelkeznek megfelelő ismerettel és tapasztalattal az adagolási módszerek terén. A következőkben néhány egyszerű alapelvet kívánunk bemutatni, megkönnyítve a megfelelő adagolóberendezés kiválasztását egy adott alkalmazáshoz.

A folyadékok adagolásának legegyszerűbb módja a kézi adagolás, amelyben egy kézzel működtetett dugattyú lenyomásával adagolható a fecskendőbe töltött folyadék. A kezelő addig nyomja a dugattyút, amíg megfelelő mennyiségű folyadék nem kerül a munkadarabra. A kiadott mennyiség és annak megismételhetősége kizárólag a kezelő ügyességétől és figyelmétől függ. Ez a módszer kis sorozatú termelés esetén elfogadható, ha nem jelent gondot a 80 százalék alatti átlagos termelési eredmény. 

Idő-nyomás alapú megoldások

A kézi fecskendőhöz képest előrelépést jelent az idő-nyomás alapú adagolási módszer (time-pressure dispensing, TPD) alkalmazása. Amint azt az elnevezése is mutatja, itt az adagolás már nem kézzel, hanem egy szabályozott légnyomás időzített alkalmazásával történik, ami lehetővé teszi a folyamat alapvető szabályozását és a magasabb termelési eredmények elérését. A módszer egyszerűsége és elfogadható szintű megismételhetősége miatt ez vált a jelenleg legelterjedtebb eljárássá, becslések szerint az adagolási alkalmazások mintegy 60 százaléka ezt a technikát alkalmazza.

Belépő szinten egy TPD rendszer egy vezérlőegységet és egy ahhoz csatlakoztatott, az adagolandó folyadékkal feltöltött fecskendőt tartalmaz. A vezérlőegység, egy csatlakozófejen keresztül, sűrített levegővel működteti a fecskendőben elhelyezkedő dugattyút. A beállítások elvégzése után a kezelő – egy lábpedál vagy egy kézi kapcsoló működtetésével – előre meghatározott ideig engedi, hogy a szabályozott nyomású sűrített levegő lenyomja a dugattyút, a munkaterületre juttatva egy adott mennyiségű folyadékot.

Ez a módszer a legelterjedtebb az asztali alkalmazások esetén, mint például a forrasztópaszta adagolása az elektronikus áramköri kártyák javításához, vagy különböző ragasztók felhordása alkatrészek összeragasztásához. A fecskendős rendszer hátránya, hogy a kiadott mennyiséget túl sok tényező befolyásolja, ami csökkenti a teljes folyamat megismételhetőségét. Az egyik ilyen változó a fecskendő belső átmérője. Ha a fecskendő belseje túlzottan kúpos kialakítású, a fecskendőben lévő anyagmennyiség csökkenésével a kiadott folyadék mennyisége is csökken. Ezt a hátrányt szelepek alkalmazásával lehet kiküszöbölni. Egy tipikus szelepes TPD rendszer pneumatikus szelepet, vezérlőegységet és nyomástartályt tartalmaz. 

Alkalmas szelepet minden feladathoz!

Szorítócsöves szelepek A TPD rendszerekben alkalmazható legegyszerűbb és legolcsóbb szelepek a szorítócsöves szelepek, amelyek alacsony viszkozitású folyadékok pontokban vagy folyamatos csíkban való adagolásához ajánlottak. A sűrített levegővel működtetett szelepben az anyag egy rugalmas műanyag csövön halad át, amelynek összeszorításával zárható el a folyadék útja. Ez az eldobható csődarab az egyetlen alkatrész, amely érintkezésbe kerül az adagolt folyadékkal.

E tulajdonsága teszi ezt a szelepet kiválóan alkalmassá gyors kötésű ragasztók, valamint a szeleptörzset károsító, agresszív folyadékok adagolásához. Jellemző alkalmazása a ciánakrilát ragasztók, valamint a kétkomponensű epoxigyanták adagolása. A szorítócsöves szelepek előnyei az egyszerű és könnyű szerkezet, a kis méretek és a cserélhető anyagjárat.

Membránszelepek A szorítócsöves szelepek legnagyobb hátránya, hogy egyes alkalmazások esetén a szorítócsövet gyakran kell cserélni. Az ilyen esetekben a membránszelep jelenthet megfelelő megoldást. A membrán anyagának köszönhetően ezek a szelepek akár több millió ciklust is végrehajthatnak, mielőtt cserére szorulnának. A pneumatikus szelep egy membrán segítségével nyitja és zárja a folyadék útját. Az adagolási ciklus során a levegő nyomása hátratolja a membránt, megnyitva az áramlási útvonalat. Amikor a vezérlőnyomás megszűnik, egy belső rugó lenyomja a membránt, lezárva a szelepet.

A szelepek kulcsalkatrésze a membrán. Ez az ultramagas molekulasúlyú polietilénből (UHMWPE) készült záróréteg megakadályozza, hogy a szelepet üzemeltető sűrített levegő által hordozott vízpára érintkezésbe kerüljön az adagolt folyadékkal. Így ez a szelep lehet a legjobb megoldás, ha nedvességre érzékeny anyagot, például ciánakrilát ragasztót kell adagolni.

További előnyös tulajdonságként említhetjük meg a kis méretet és a könnyű súlyt, az egyszerű karbantartást, valamint az állítható löketet, amellyel akár 0,002 cm3 térfogatú pontok is kiadhatók. Gyakorlatilag bármilyen, az alacsonytól a közepesig terjedő viszkozitású folyadék adagolható a membránszelepek valamelyik típusával. Alkalmazási területe a nedvességre érzékeny pillanatragasztók adagolásától az általános ragasztási műveleteken keresztül az orvosieszköz-gyártásban alkalmazott, ultraibolya fényen szilárduló ragasztók kezeléséig, valamint a DVD lemezeken alkalmazott bevonatok felviteléig terjedhet. 

Tűszelepek Ha egy alkalmazás nagyon kis (0,002 cm3 alatti) térfogatok adagolását igényli, a tűszelep lehet az ideális választás. Ez egyedi zárszerkezetével, amely közvetlenül az adagolótűbe helyezve zárja és nyitja a folyadékáram útvonalát, és ilyen módon szinte teljesen kizárja az ellenőrizetlen holt terheket, akár 0,0005 cm3 térfogatú pontok is létrehozhatók. Még a legkisebb, 32 es tűméret is használható, és a zárszerkezet kizárja az adagolási ciklusok közötti csepegést.

A tűszelep egy pneumatikusan működtetett, egyszeres működésű szelep. A vezérlőlevegő nyomása kiemeli a dugattyúhoz csatlakozó tűt a helyéről, megnyitva a nyomás alá helyezett folyadék útját. A ciklus végén egy belső rugó nyomja vissza a tűt a zárási helyzetébe. A tűszeleppel nagyobb, akár 100 000 cps viszkozitású folyadék is nagy pontossággal adagolható. Az előnyök mellett azt is meg kell említenünk, hogy ez a szelepszerkezet nem alkalmas nedvességre érzékeny folyadékok és gyorsan szilárduló anyagok adagolásához. Jellemző alkalmazási területei kis mennyiségű, ultraibolya fényben kötő ragasztó adagolása, például hallókészülék hangszórójának rögzítéséhez, vagy kis tintacseppek adagolása, különféle jelölésekhez.

Tolattyús szelepek Az előbbiekben ismertetett szelepek egyik közös hátránya, hogy a tömegtermelés körülményei mellett nem alkalmasak magas viszkozitású folyadékok adagolására. A nagy teljesítményű tolattyús szelepek ezt a rést hivatottak kitölteni, mivel akár 3 000 000 cps viszkozitású folyadék adagolására is alkalmasak. A szelep egy, a sűrített levegő által működtetett dugattyú lenyomásával nyit, majd az adagolási ciklus végén egy rugó emeli vissza a dugattyút a zárási helyzetébe.

A zárás során a dugattyú mozgása egy természetes visszaszívó hatást gerjeszt, amely megakadályozza a folyadék csepegését az adagolóciklusok között. E szelepek legelterjedtebb alkalmazása a tömítések kialakítása. Egyéb gyakori alkalmazási terület az autóipari alkatrészek kenése, valamint fecskendők és tubusok töltése a csomagolóiparban. 

Csavarorsós szelepek Az idő-nyomás alapú adagolási módszerek egy közös gyenge pontja, hogy az adagolt mennyiséget nagymértékben befolyásolja a folyadék viszkozitása. Ha a viszkozitás bármilyen okból – például a hőmérséklet változása nyomán – módosul, a folyadék nyomását is utána kell állítani, így biztosítva a folyamat stabilitását.

Ezen hátrány ellensúlyozására 1987-ben a Techcon Systems kifejlesztett egy új alapon működő szelepcsaládot, amelynél a kiadott anyag mennyiségét egy csavarorsó forgása szabályozza. Az adagolandó folyadék folyamatosan jelen van a csavarorsó bemeneti részén, és az orsó szabályozott forgó mozgása juttatja el azt a kimeneten lévő adagolócsúcshoz. Ezzel a módszerrel nagy pontossággal és magas szintű megismételhetőséggel készíthetők akár 0,25 mm átmérőjű anyagpontok is.

Széles körű alkalmazhatóságuk, nagy pontosságuk és egyszerű beállításuk révén ezek a szelepek váltak a legelterjedtebb megoldássá az elektronikai ipar területén. Gyakorlatilag bármilyen folyadék adagolására alkalmasak 30 000 cps viszkozitás felett, beleértve az olyan nehezen kezelhető anyagokat is, mint a forrasztópaszta. Tulajdonképpen ez az egyetlen olyan szelepszerkezet, amely alkalmas a forrasztópaszta folyamatos adagolására.

A forrasztópaszta mellett az elektronikai gyártás során alkalmazott egyéb anyagok, mint a felületszerelt alkatrészekhez használt ragasztók, valamint a különféle kitöltőanyagok is kezelhetők csavarorsós szelepekkel. Egy továbbfejlesztett változatban a könnyen cserélhető eldobható anyagjárat egyszerűsíti a szelepek karbantartását és ezzel az olyan problémás anyagok használatát, mint a kétkomponensű, gyorsan kötő ragasztók vagy az erősen dörzshatású folyadékok. Az anyaggal érintkező részek egyszerűen cserélhetők, szükségtelenné téve a betapadó anyag tisztítását.