[发明专利]具有冷却装置的计量系统

说明书

本发明涉及用于计量物质的计量系统(1)，该计量系统具有喷嘴(40)、用于计量物质的输入通道(44)、喷射元件(31)、与喷射元件(31)和/或喷嘴(40)联接的致动器单元(10)及冷却装置(2)，致动器单元具有压电致动器(60)。冷却装置(2)用于借助预冷却的冷却剂对压电致动器(60)的至少一个子区域和/或与压电致动器(60)联接的运动机构(14)的至少一个子区域进行直接冷却。

技术领域

本发明涉及用于计量物质的计量系统，该计量系统具有喷嘴、用于计量物质的输入通道、喷射元件、与喷射元件和/或喷嘴联接的致动器单元以及冷却装置，致动器单元具有压电致动器。本发明还涉及用于运行这种计量系统的方法和用于制造这种计量系统的方法。

背景技术

本文开始所述类型的计量系统通常用于有针对性地计量待计量的介质，通常为液态至粘稠的计量物质。在所谓的“微计量技术”中，对此通常要求，将非常少量的计量物质精确到点地且无接触地、即在计量系统和目标表面之间无接触地施加到目标表面上。这种无接触的方法通常也称为“喷射方法”。对此的典型示例是在装配电路板或其他的电子元件时计量胶点、焊料等或施加LED的转换器材料。

在此重要的要求是，将计量物质高度精确地，即在正确的时间点、在正确的位置上并以精确计量的量输送到目标表面上。这例如可通过经由计量系统的喷嘴以液滴方式输出计量物质来实现。在此，介质仅与喷嘴的内部空间和计量系统的喷射元件的大多为前部的区域接触。在此，优选的方法是以如也在喷墨打印机中使用的“喷墨方法”的方式喷射出各个液滴。液滴的大小或每个液滴的介质量可通过喷嘴的构造和对喷嘴的操控以及通过由此实现的作用尽可能精确地预先确定。替代地，计量物质也可以射束喷射。

为了从计量系统中输出介质，可在计量系统的喷嘴中布置可运动的喷射元件(通常为挺杆)。喷射元件可在喷嘴的内部中以相对高的速度朝喷嘴口或排出口的方向向前冲击，由此使介质液滴射出，然后被再次拉回。

替代地，计量系统的喷嘴本身可朝射出方向或拉回方向运动。为了输出计量物质可使喷嘴和布置在喷嘴内部中的喷射元件朝向彼此相对运动或彼此相对运动离开。在此，该相对运动可仅通过排出口或喷嘴的运动实现或至少部分地也通过喷射元件的相应运动实现。

通常，通过使喷射元件在喷嘴中固定地连接在喷嘴口的密封座上并暂时保留在此，还可将喷射元件引入封闭状态中。在粘稠的计量物质的情况下，喷射元件简单地保留在拉回状态中，即远离密封座，而没有介质液滴排出。

无论具体的射出原理如何，本发明都可应用在前述的所有变型方案中，即应用在喷射方法、开放式喷墨方法、经典的封闭元件或构造成可运动的喷嘴中。

通常借助计量系统的致动器系统使喷射元件和/或喷嘴运动。为了将由致动器系统产生的力传递到喷射元件上，计量系统通常包括与致动器系统和喷射元件联接的运动机构。运动机构例如可借助杠杆实现，致动器系统支承在杠杆上。杠杆本身可放置在杠杆轴承上并且可围绕倾斜轴线倾斜，使得致动器系统的运动经由杠杆的接触面传递到喷射元件上。但是与具体的射出原理相关地，运动机构也可构造成传递由致动器系统产生的力以使得喷嘴运动。

致动器系统可以不同的方式实现，其中尤其是在要求高纯的计量解析度的应用中优选使用压电致动器。也称为压电式运行的致动器的压电致动器相对于其他类型的致动器，例如液压式、气动式和/或电磁式运行的致动器具有非常精确的且尤其快速的控制能力的优点。有利地，压电致动器的特征在于极其短的反应或响应时间，其通常明显低于其他致动器原理的相应值。另一优点是，压电致动器相对于其他类型的致动器需要在计量系统内相对小的结构空间。因此尤其在高纯的计量要求下，压电致动器为计量系统的运行提供有效的方案。

不管这些优点如何，压电致动器是实现大的损耗功率的构件，这可使得压电材料严重变热。因为压电致动器具有与温度相关的性能，致动器材料变热同样会影响压电致动器在静止(未膨胀的)状态下的长度伸展以及压电致动器在应力下的偏转。除了压电致动器以外，在计量系统的运行中也可基于产生的摩擦热加热运动机构的部件，特别是在高频的计量需求下。