CN103547845A - 阀 - Google Patents

Abstract

一种用于与喷涂装置结合使用的阀包括阀壳体（12）和阀杆（32），该阀杆在第一自由端（36）上在阀壳体（12）外部承载一密封元件（40）并且能在闭合位置和开启位置之间移动地支承在阀壳体（12）内部。所述阀杆（32）至少包括第一活塞元件（44）和第二活塞元件（54）；其中，第一活塞元件（44）在第一活塞腔（20）中被导引以及第二活塞元件（54）在第二活塞腔（22）中被导引；所述第一活塞腔（20）和第二活塞腔（22）由所述阀壳体（12）限定。可分别这样向第一活塞腔（20）和第二活塞腔（22）输送压力流体，使得在第一活塞元件（44）和第二活塞元件（54）上施加在同一方向上作用的力。

Description

阀

技术领域

本发明涉及一种与喷涂装置结合使用的阀，其包括：

a)阀壳体；

b)阀杆，该阀杆在第一自由端上在阀壳体外部承载一密封元件，并且能在闭合位置和开启位置之间移动地支承在阀壳体内部。

背景技术

这种阀例如由DE102006025549A1公开并且被使用在喷涂装置——例如喷枪——中用于控制涂层材料流。

在DE102006025549A1中描述的阀尤其被应用在静电工作式的喷涂装置中。在这种喷涂装置中，涂层材料被静电地吸附到待涂覆的物体上，其方式为，喷涂装置处于高电势，而待涂覆的物体则处于接地电势。

阀的密封元件与阀座共同工作，当阀杆在阀壳体中占据其闭合位置或其开启位置时，密封元件闭合或开启阀座。在此，阀杆通常在预紧力作用下占据其闭合位置；在已知的阀中，阀杆在闭合位置和开启位置之间的切换借助于形式为压缩空气的压力流体实现，压缩空气通常以约6bar的适当工作压力存在。

在阀杆在闭合位置和开启位置之间切换时，通常希望短的切换时间，然而，在已知的阀中，在所使用的压力下不能始终实现短切换时间。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种开头所述类型的阀，其能实现在阀杆的闭合位置和开启位置之间更快的切换时间。

该技术问题在开头所述类型的阀中由此解决，即

c)阀杆至少包括第一活塞元件和第二活塞元件；

d)阀壳体至少限定第一活塞腔和第二活塞腔；

e)第一活塞元件在第一活塞腔中被导引以及第二活塞元件在第二活塞腔中被导引；

f)可分别这样向第一活塞腔和第二活塞腔输送压力流体，使得在第一活塞元件和第二活塞元件上施加在同一方向上作用的力。

通过至少两个活塞元件，可以有效地提高阀杆的作用面，压力流体可以在该作用面上施加力，以便移动阀杆。由此加速了阀杆的运动，因此缩短了阀的切换时间，而不必为此提高压力流体的工作压力或者不必增大阀的结构尺寸。

有利的是，第一和第二活塞腔通过径向通道与阀壳体中位于外侧的环周槽连通。当阀在使用中以常见的方式插入到阀座中时，则在阀座的内表面和环周槽之间形成一个环形腔，然后可以向该环形腔输送压力流体用于操纵阀，该压力流体从该环形腔到达第一和第二活塞腔。

尤其有利的是，设置密封器件，该密封器件将第一活塞元件和/或第二活塞元件靠着所属的第一或第二活塞腔的内壁密封并且包括一弹性体材料，尤其是全氟弹性体材料。由此可以实现特别好的密封效果，从而避免了活塞腔中的压降并且有效地利用了压力流体。

在制造技术方面有利的是，阀壳体设计为多部件式。

同样有利的是，阀杆设计为多部件式。

建造有这样的阀，其中阀杆的第二自由端穿过阀壳体与周围环境接触。当例如为了压力平衡在阀壳体中保留一个开口而不通过另一壳体或类似物覆盖该开口时，其在结构技术上是合理的。后者常常用于使得能够尽可能小地构造容纳阀的单元。

当阀杆由导电的、高金属制材料制成时，在与处于高电势的喷涂装置结合使用这种阀时是有问题的。通过阀杆外露的第二端可能出现不希望的过压，这可能与火花形成有关。火花形成尤其在喷漆车间中形成高的安全危险，因为在最坏的情况下可能由于火花引发爆炸。

因此有利的是，阀杆的第二自由端穿过阀壳体与环境接触并且由良好电绝缘的绝缘材料制成。

在实践中证明有利的是，绝缘材料是塑料，尤其是选自聚醚酮组的塑料，优选聚芳醚酮（PEK）或聚醚醚酮（PEEK）。

备选地，绝缘材料可以是陶瓷，尤其是上釉的精细陶瓷。

另一方面，关于密封元件有利的是，该密封元件由能导电的材料、尤其是由掺杂的塑料制成。以这种方式可以实现阀杆和阀座之间的电势平衡。

在此，密封元件优选由PA12石墨制成。

附图说明

以下参照附图详细说明本发明的实施例。在附图中示出：

图1是阀的立体视图；

图2是图1所示的阀的纵向截面图。

具体实施方式

在图1和2中用10整体表示阀，其借助于压力流体、尤其借助于压缩空气进行操纵。阀10包括多部件式阀壳体12，该阀壳体带有端侧的截锥形的第一壳体部件14、管状的第二壳体部件16和杯状的第三壳体部件18，这些壳体部件相互同轴地布置并且通过本身未示出的卡锁连接相互连接。在一种变型中，阀壳体12可以设计为一体的。

阀壳体12限定第一活塞腔20和第二活塞腔22，其关于阀10在轴向方向前后相继地布置并且在当前的实施例中具有相同的横截面。第一活塞腔20和第二活塞腔22通过中间壁24分开，该中间壁由第二壳体部件16包围。

通道26从外部延伸经过第一壳体部件14，该通道通到第一活塞腔20内并且与该第一活塞腔同轴地延伸。在此，该通道26具有径向向内突伸的导向环28，该导向环限定出用于阀杆32的导引通道30，该阀杆可移动地支承在阀壳体12内部。中间壁24具有与第一壳体部件14中的导引通道30互为补充并且同轴的导引通道34。

阀杆32在杆头端部36上具有卡锁部段38，该卡锁部段位于阀壳体12的外部并且通过多个锥形的卡锁凸片形成。密封元件40通过套放在卡锁部段38上而卡锁在阀杆32上。

阀杆32的卡锁部段38之后是具有圆形横截面的第一导引部段42，该第一导引部段在与之互补的、第一壳体部件14的导引通道30中延伸并且过渡到环形的径向突出的第一活塞凸缘44，该第一活塞凸缘形成第一活塞元件并且运动固定地由阀杆32包围。第一活塞凸缘44位于第一活塞腔20中并且在轴向上具有比第一活塞腔20在该方向上的长度短的延伸长度。

阀杆32的第二导引部段46连接在第一活塞凸缘44上，该第二导引部段同样具有圆形的横截面并且延伸穿过中间壁24中的与之互补的第二导引通道34延伸。

阀杆32可以是一体的，然而在当前的实施例中是多部件式的，为此，第二导向部段46在第二活塞腔22的区域内过渡到卡锁附件48，该卡锁附件与杆头端部36相对设置并且与杆头端部一样形成阀杆32的卡锁部段，该卡锁部段用50表示并且包括多个锥形的卡锁凸片。

在该卡锁附件48上套放并卡锁有活塞端部件52，该活塞端部件在朝阀壳体12的第三壳体部件18的轴向上看包括三个部段。第一部段设计为第二活塞凸缘54，该第二活塞凸缘位于第二活塞腔22内并且在轴向上具有比第二活塞腔22在该方向上的长度短的延伸长度。第二活塞凸缘54因此形成阀10的第二活塞元件并且同样运动固定地由阀杆32包围。

活塞端部件52的第二部段是导引部段56。该导引部段具有比第二活塞凸缘小的横截面，因此在导引部段56和第二活塞腔22的内环周面之间留有环形腔58。

活塞端部件52的端部部段60最终形成其第三部段。该第三部段相比导引部段56具有进一步减小的横截面并且在其自由的端侧具有螺纹盲孔62。活塞端部件52的端部部段60伸入到第三壳体部件18中的阶梯通道64中，该阶梯通道又具有第一阶梯部段64a和具有较小横截面的第二阶梯部段64b。第一阶梯部段64a在此面对第二活塞腔22，因此在第一和第二阶梯部段64a、64b之间的过渡区域形成环形支承面66。

螺旋弹簧68抵靠在该环形支承面66上，该螺旋弹簧延伸到第二活塞腔22中并且在其相对置的端部相对活塞端部件52的活塞凸缘54压紧。

通过螺旋弹簧68将阀杆32在弹簧预紧力的作用下压到闭合位置，阀杆32在该闭合位置从阀壳体12伸出。

如图2可见，第一活塞凸缘44和第二活塞凸缘54这样设置在阀杆32上，即，所述第一和第二活塞凸缘在阀10的闭合位置朝密封元件40的方向相对第一或第二活塞腔20、22的内端面抵靠。

阀杆32可以从该闭合位置移入到阀壳体12内进入开启位置。在此，阀杆32最多可以这样远地移入到阀壳体12内，直至第一活塞凸缘44在朝向第三壳体部件18的方向抵靠在中间壁24的内端面上，该内端面朝向第一活塞腔20。

第一活塞凸缘44和第二活塞凸缘54在周向分别支承一个密封圈70或72，该密封圈分别靠着第一活塞腔20或第二活塞腔22的内壁密封活塞凸缘44、54。此外，在第一壳体部件14的导引通道30和中间壁24中的导引通道34上存在环形密封件74，该环形密封件密封地导引阀杆32的第一导引部段42和/或第二导引部段46。

以这种方式，第一活塞腔20在第一壳体部件14中的通道26的方向相对环境以及在中间壁24中的导引通道34的方向相对第二活塞腔22密封。与之相反，第二活塞腔22通过第三壳体部件18中的阶梯通道64与环境连通。

为了实现在阀杆32从闭合位置运动到开启位置时的压力平衡，在阀杆32中设置有通道76以及在活塞端部件52中设置有通道78，所述通道整体形成第一活塞腔20和第二活塞腔22之间的流动路径。

阀壳体12的第一和第二壳体部件14和16配合在一起形成具有较大纵向延伸的、位于外侧的环周槽80，在其槽底切出有第一壳体部件14中的径向通道82和第二壳体部件16中的径向通道84，所述径向通道分别在环周方向均匀地分布。第一活塞腔20通过径向通道82与环周槽80连接，而第二活塞腔22通过径向通道84与环周槽80连接。

在环周槽80的轴向两侧设有两个密封圈86，所述密封圈置入本身没有用附图标记表示的凹槽中。当阀10插入在此没有示出的阀座中时，该密封圈86与环周槽80和阀座的内环周面一起限定环形的压力腔。为了操纵阀，用形式为压缩空气的压力流体加载该压力腔，压缩流体通过径向通道82、84进入到活塞腔20和22中并且在此在第一活塞凸缘44和第二活塞凸缘54上施加力。

在此，径向通道82、84分别在朝向阀杆32上的密封元件40的端侧通到各自的活塞腔20、22中。

压缩空气以这种方式到达第一活塞凸缘44或第二活塞凸缘54的各自的环形压力面88a或90a，其分别指向阀杆32上的密封元件40。在当前的实施例中，压力面88a和90a分别通过第一和第二活塞凸缘44和54的密封圈70或72上的环形附件88或90形成，其同样靠着各自的活塞腔20、22的内壁密封。环形附件88和90例如由形式为全氟橡胶的全氟弹性体制成。全氟橡胶通常以缩写FFKM或FFPM已知。

一般来说，可以通过径向通道82和84分别这样向第一活塞腔20和第二活塞腔22输送压缩空气，使得在第一活塞元件20和第二活塞元件22上施加在同一方向作用的力。

如果终止压缩空气加载，则阀杆32通过螺旋弹簧68的弹力再次回到其闭合位置。

为了能够调节阀10的密封元件40的闭合位置和开启位置之间的行程，在活塞端部件52的螺纹盲孔62中拧入调节螺栓92。该调节螺栓延伸经过第三壳体部件18中的阶梯通道64的部段64b，使得其头部94设置在阀壳体12之外。任选地可以在阀10后面设置一机械止挡件，当阀杆32或密封元件40位于开启位置时，完全拧入螺纹盲孔62中的调节螺栓92的头部94抵靠在该止挡件上。

通过将调节螺栓92从螺纹盲孔62拧出，可以给密封元件40分派另一开启位置。

由此可以防止阀杆32的继续运动，即便第一活塞凸缘44还没有抵靠在中间壁24上。阀杆32的行程的缩短对应于调节螺栓92从螺纹盲孔62中拧出的程度。

此外，调节螺栓92的头部94可以借助于诸如钳子的工具夹紧，以便必要时在阀壳体12内手动移动难以接近的阀杆32，以使得卡住的阀杆32又能移动。

为了阀10能够可靠地固定在阀座中，第三壳体部件18带有外螺纹96。因此，阀10可以拧入到带有互补的内螺纹的、相应适配的阀座中。

调节螺栓92和活塞端部件52共同形成阀杆32的第二端部并且经由阀壳体12的第三壳体部件18的阶梯通道64与环境接触。如果阀10被应用在处于高电势的喷涂装置中，可能在阀杆32上的调节螺栓92或活塞端部件52出现电压击穿。

为了避免电压击穿，至少调节螺栓92由良好电绝缘的材料制成。考虑采用不导电的塑料作为合适的材料，尤其是选自聚醚酮组的塑料。在此，通过聚芳醚酮（PEK）或者聚醚醚酮（PEEK）可以实现良好的效果。备选地，也可以设置陶瓷，尤其是上釉的精细陶瓷。

任选地，活塞端部件52或者甚至整个阀杆32以及在后一种情形下密封元件40都由这种材料制成。

为了阀杆32和阀承接部的阀座之间的电势平衡，密封元件40在本示例由导电材料制成。在实践中，能导电的掺杂的塑料材料、例如PA12石墨被证明是有利的。

通常以约6bar的压缩空气操纵由压缩空气操纵的颜料阀。现在，通过在两个活塞腔20和22中的两个活塞凸缘44和54，相对迄今已知的阀整体上增大了阀杆32用于这种压缩空气的作用面并且缩短了其切换时间，而不必为此需要阀10更大的尺寸。

必要时，阀杆32还可以包括一个或多个另外的活塞元件，所述活塞元件分别设置在自己的活塞腔内并且以上述类型和方式可加载压力流体。

Claims (10)

1.一种与喷涂装置结合使用的阀，其包括：

a)阀壳体（12）；

b)阀杆（32），该阀杆在第一自由端（36）上在阀壳体（12）外部承载一密封元件（40），并且能在闭合位置和开启位置之间移动地支承在阀壳体（12）内部；

其特征在于，

c)所述阀杆（32）至少包括第一活塞元件（44）和第二活塞元件（54）；

d)所述阀壳体（12）至少限定出第一活塞腔（20）和第二活塞腔（22）；

e)第一活塞元件（44）在第一活塞腔（20）中被导引以及第二活塞元件（54）在第二活塞腔（22）中被导引；

f)可分别这样向第一活塞腔（20）和第二活塞腔（22）输送压力流体，使得在第一活塞元件（44）和第二活塞元件（54）上施加在同一方向上作用的力。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述第一和第二活塞腔（20，22）通过径向通道（82，84）与阀壳体（12）的位于外侧的环周槽（80）连接。

3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，设置有密封器件（70，72，88，90），该密封器件将第一活塞元件（44）和/或第二活塞元件（54）靠着所属的第一或第二活塞腔（20，22）的内壁密封并且包括弹性体材料，尤其是全氟弹性体材料。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀壳体（12）设计为多部件式。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀杆（32）设计为多部件式。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀杆（32）的第二自由端（52，92）穿过阀壳体（12）与环境接触并且由良好电绝缘的绝缘材料制成。

7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，所述绝缘材料是塑料，尤其是选自聚醚酮的组——优选聚芳醚酮（PEK）或聚醚醚酮（PEEK）——的塑料。

8.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，所述绝缘材料是陶瓷，尤其是上釉的精细陶瓷。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的阀，其特征在于，所述密封元件（40）由能导电的材料、尤其是由掺杂的塑料制成。

10.根据权利要求9所述的阀，其特征在于，所述密封元件（40）由PA12石墨制成。

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