DE102006025549A1

DE102006025549A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102006025549A1
Application number: DE102006025549A
Authority: DE
Inventors: Markus Albrecht; Jan Reichler
Original assignee: Eisenmann Lacktechnik KG
Current assignee: B+m Surface Systems De GmbH
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: DE102006025549B4

Abstract

Ein Ventil (10) zur Verwendung in Verbindung mit einer auf hohem elektrischen Potential stehenden Applikationseinrichtung umfaßt ein Ventilgehäuse (12) sowie eine Ventilspindel (14) mit einem ersten freien Ende (16) und einem zweiten freien Ende (36, 32, 28), welche zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung innerhalb des Ventilgehäuses (12) verschiebbar gelagert ist. An dem ersten freien Ende (16) der Ventilspindel (14) ist ein Dichtelement (64) vorgesehen und das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) steht durch das Ventilgehäuse (12) hindurch mit der Umgebung in Kontakt. Das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) ist aus einem elektrisch gut isolierenden Material gefertigt. Dadurch wird die Gefahr eines Spannungsüberschlages am zweiten freien Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Verwendung in Verbindung mit einer auf hohem elektrischen Potential stehenden Applikationseinrichtung, welches umfaßt:

a) ein Ventilgehäuse; und
b) eine Ventilspindel mit einem ersten freien Ende und einem zweiten freien Ende, welche zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung innerhalb des Ventilgehäuses verschiebbar gelagert ist; wobei
c) an dem ersten freien Ende der Ventilspindel ein Dichtelement vorgesehen ist und das zweite freie Ende der Ventilspindel durch das Ventilgehäuse hindurch mit der Umgebung in Kontakt steht.

Derartige Ventile sind bekannt und werden auch bereits bei elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtungen zur Steuerung des Beschichtungsmaterialflusses eingesetzt. Bei derartigen Applikationseinrichtungen wird das Beschichtungsmaterial elektrostatisch auf einen zu beschichtenden Gegenstand gezogen, indem die Applikationseinrichtung auf hohem elektrischen Potential liegt, wogegen der zu beschichtende Gegenstand auf Massepotential liegt.
Es haben sich Ventile etabliert, bei denen das zweite freie Ende der Ventilspindel durch das Ventilgehäuse hindurch mit der Umgebung in Kontakt steht. Dies ist bautechnisch begründet, wenn beispielsweise eine Öffnung im Ventilgehäuse als Führung für das zweite Ende der Ventilspindel dient und diese Öffnung bzw. das zweite freie Ende der Ventilspindel an der Außenseite einer das Ventil aufnehmenden Einheit verbleibt, ohne daß es durch ein weiteres Gehäuse oder ähnliches abgedeckt wird. Letzteres kommt häufig vor, um die das Ventil aufnehmende Einheit möglichst kleinbauend ausbilden zu können.
Problematisch beim Einsatz derartiger Ventile in Verbindung mit auf hohem elektrischen Potential stehenden Applikationseinrichtungen ist es, daß die Ventilspindeln aus leitfähigem, meist metallischem Material bestehen. Über das freiliegende zweite Ende der Ventilspindel kann es zu unerwünschten Spannungsüberschlägen kommen, die gegebenenfalls mit Funkenbildung verbunden sind. Letzteres stellt insbesondere bei Lackieranlagen ein hohes Sicherheitsrisiko dar, da durch Funken im schlimmsten Fall eine Explosion ausgelöst werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil der Eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem diese Gefahr vermindert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventil der Eingangs genannten Art gelöst, bei dem

d) das zweite Ende der Ventilspindel aus einem elektrisch gut isolierenden Material gefertigt ist.

In anderen Worten ist das freie Ende der Ventilspindel, welches mit der Umgebung in Kontakt steht, kein elektrischer Leiter mehr, so daß die Gefahr eines Spannungsüberschlages über das zweite freie Ende der Ventilspindel verringert ist.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhaft ist es, wenn das Material ein Kunststoff ist, insbesondere ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyetherketone, wie beispielsweise Polyaryletherketon (PEK) oder ein Polyetheretherketon (PEEK). Auch andere Polyetherketone kommen in Betracht. Kunststoffe, insbesondere die Letztgenannten, weisen eine gute mechanische Festigkeit bei einer vorteilhaften Gleitfähigkeit hinsichtlich des Verschiebens der Ventilspindel auf.
Gut geeignet ist auch eine Keramik, insbesondere eine glasierte Feinkeramik.
Produktionstechnisch betrachtet ist es günstig, wenn das zweite freie Ende der Ventilspindel durch einen endseitigen Bereich gebildet ist, dessen Längserstreckung klein gegenüber derjenigen der Ventilspindel ist. Auf diese Weise muß nur ein geringer Teil der Ventilspindel aus speziellem elektrisch gut isolierenden Material hergestellt werden. Eine bessere Isolationswirkung wird jedoch erzielt, wenn das zweite freie Ende der Ventilspindel einen langgestreckten Abschnitt der Ventilspindel umfasst. In anderen Worten ist dann ein größerer Endabschnitt der Ventilspindel aus einem elektrisch gut isolierenden Material gefertigt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ventils;
2 eine Explosionsansicht des Ventils nach 1; und
3 eine Ventilspindel des Ventils nach 1.
In den 1 und 2 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Druckluft-betätigtes Ventil mit einem Ventilgehäuse 12 gezeigt, in dessen Innerem eine in 3 separat dargestellte Ventilspindel 14 verschiebbar gelagert ist.
Die Ventilspindel 14 weist an ihrem ersten Ende einen Rastabschnitt 16 auf, der durch mehrere konische Rastnasen 18 gebildet ist. Dem Rastabschnitt 16 der Ventilspindel 14 folgt ein erster Führungsabschnitt 20 mit kreisrundem Querschnitt, der in einen umlaufenden radial überstehenden Flansch 22 übergeht. Der Flansch 22 weist auf seiner dem Rastabschnitt 16 der Ventilspindel 14 zugewandten Seite einen umlaufenden ersten Kragen 24 und auf seiner dem Rastabschnitt 16 der Ventilspindel 14 abgewandten Seite einen umlaufenden zweiten Kragen 26 auf, wobei sich der Kragen 26 radial weiter nach außen erstreckt als der Kragen 24.
An den Flansch 22 schließt sich koaxial dazu ein Mittelabschnitt 28 an, der einen größeren Durchmesser hat, als der erste Führungsabschnitt 20. Der Mittelabschnitt 28 geht über eine Stufe 30 in einen zweiten Führungsabschnitt 32 über, der wiederum denselben Durchmesser hat wie der erste Führungsabschnitt 20. Nahe dem zweiten freien Ende der Ventilspindel 14 weist der zweite Führungsabschnitt 32 eine umlaufende Nut 34 auf, wodurch ein endseitiger Flansch 36 am zweiten freien Ende ausgebildet ist.
Das in den 1 und 2 zu erkennende Ventilgehäuse 12 umfasst ein rohrförmiges Gehäuseteil 38 und ein becherförmiges Gehäuseteil 40, welche miteinander ver schraubt sind. Hierzu weist das rohrförmige Gehäuseteil 38 an einem Ende ein Außengewinde 42 auf, welches in ein dazu passendes Innengewinde 44 des Gehäuseteils 40 eingreift. Das becherförmige Gehäuseteil 40 weist ferner ein nur in 1 zu erkennendes Außengewinde 46 auf, über welches das Ventil 10 in eine hier nicht dargestellte Ventilaufnahme eingeschraubt werden kann.
Im Boden des becherförmigen Gehäuseteils 40 ist mittig eine Führungsöffnung 48 vorgesehen, welche zum Querschnitt des zweiten Führungsabschnitts 32 der Ventilspindel 14 komplementär ist.
Zu dem Außengewinde 42 benachbart weist das rohrförmige Gehäuseteil 38 des Ventilgehäuses 12 eine umlaufende Nut 50 auf, in der ein hier nicht dargestellter O-Ring einsitzen kann. Ebenfalls für einen O-Ring ist benachbart zu dem dem Außengewinde 42 gegenüberliegenden Ende des rohrförmigen Gehäuseteils 38 eine weitere Nut 52 vorgesehen.
Zwischen den Nuten 50 und 52 des rohrförmigen Gehäuseteils 38 des Ventilgehäuses 12 ist eine weitere, flache Nut 54 mit relativ großer Längserstreckung vorgesehen, deren Nutgrund 56 von über in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Radialbohrungen 58 angeschnitten wird und so mit dem hier nicht zu erkennenden Innenraum des rohrförmigen Gehäuseteils 38 in Verbindung steht.
Das dem Außengewinde 42 gegenüberliegende Ende 60 des rohrförmigen Gehäuseteils 38 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und weist stirnseitig eine mittig angeordnete axiale Führungsbohrung 62 auf, deren Durchmesser zu demjenigen des ersten Führungsabschnitts 20 der Ventilspindel 14 komplementär ist.
Das Ventil 10 umfaßt ferner ein Dichtelement 64, einen Dichtring 66 sowie eine Spiralfeder 68, welche in 2 zu erkennen sind. Das Dichtelement 64 weist eine hier nicht zu erkennende Sackbohrung auf, in welche der Rastabschnitt 16 der Ventilspindel 14 eingreifen kann. So kan das Dichtelement 64 auf letzteren aufgesteckt werden und dabei verrasten. Der Dichtring 66 ist derart dimensioniert, daß er auf den Flansch 22 der Ventilspindel 14 paßt und gegen die hier nicht zu erkennende Innenwand des rohrförmigen Gehäuseteils 38 des Ventilgehäuses 12 abdichtet, wenn die Ventilspindel 14 im Ventilgehäuse 12 sitzt.
Das Druckluftventil 10 wird montiert, indem zunächst der Dichtring 66 auf den Flansch 22 der Ventilspindel 14 aufgesetzt wird. Dann wird die Ventilspindel 14 mit ihrem Rastabschnitt 16 voran von der Seite des Außengewindes 42 des rohrförmigen Gehäuseteils 38 her durch dieses hindurch und durch dessen axiale Führungsbohrung 62 nach außen geführt. Die Spiralfeder 68 wird über den Mittelabschnitt 28 der Ventilspindel 14 geschoben, bis sie an dem Kragen 26 des Flansches 22 der Ventilspindel 14 anliegt. Dann wird das becherförmige Gehäuseteil 40 des Ventilgehäuses 12 mit seinem Innengewinde 44 auf das Außengewinde 46 des rohrförmigen Gehäuseabschnittes 38 aufgeschraubt, wobei die Führungsöffnung 48 des becherförmigen Gehäuseteils 40 über den endseitigen Flansch 36 und den zweiten Führungsabschnitt 32 der Ventilspindel 14 geschoben wird. Bei verschraubtem Gehäuse 12 ragt der endseitige Flansch 36 der Ventilspindel 14 durch die Öffnung 48 des becherförmigen Gehäuseteils 40 hindurch nach außen. Das Dichtelement 64 wird schließlich auf den Rastabschnitt 16 der Ventilspindel 14 aufgesetzt.
Die Spiralfeder 68 ist im Innern des Ventilgehäuses 12 gegen den Boden des becherförmigen Gehäuseteils 40 abgestützt. Dadurch ist die Ventilspindel 14 mittels der Spiralfeder 68 in einer vorgespannten Schließstellung gehalten. Sie wird in eine Offenstellung gebracht, indem die flache Nut 54 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 38 mit Druckluft beaufschlagt wird, welche durch die Radialbohrungen 58 ins Innere des Ventilgehäuses 12 eindringt und von der in den 2 und 3 linken Seite des Kragens 24 des Flansches 22 der Ventilspindel 14 auf dieselbe eine Kraft ausübt. Dadurch wird die Ventilspindel 14 gegen die Vorspannung der Spiralfeder 68 in Richtung auf das becherförmigen Gehäuseteil 40 des Ventilgehäuses 12 verschoben. Dabei wird die Ventilspindel 14 mit ihrem ersten Führungsabschnitt 20 in der Führungsbohrung 62 und mit ihrem zweiten Führungsabschnitt 32 in der Führungsöffnung 48 des Ventilgehäuses 12 geführt. Wird die Druckluftbeaufschlagung beendet, springt die Ventilspindel 14 durch die Federkraft der Spiralfeder 68 wieder in ihre Schließstellung zurück.
Las Ventil 10 muß dabei in an sich bekannter Weise in einer geeigneten Ventilaufnahme sitzen, damit eine Druckluftbeaufschlagung dazu führt, daß die Ventilspindel 14 in ihre Offenstellung verschoben wird. Unter Offenstellung ist eine Stellung der Ventilspindel 14 zu verstehen, in welcher das Dichtelement 64 einen Ventilsitz freigibt, wodurch ein Durchgang für ein Medium geöffnet wird. In der Schließstellung der Ventilspindel 14 sitzt deren Dichtelement 64 dagegen in dem Ventilsitz ein und verschließt diesen Durchgang.
Der Endflansch 36 der Ventilspindel 14 steht durch die Öffnung 48 im Ventilgehäuse 12 mit der Umgebung in Kontakt. Wird das Ventil 10 bei einer Applikationseinrichtung verwendet, die auf hohem elektrischen Potential steht, könnte es über den Endflansch 36 der Ventilspindel 14 zu Spannungsüberschlägen kommen.
Um dies zu verhindern, ist die Ventilspindel 14 aus einem Material gefertigt, welches elektrisch gut isolierend ist. Als Material dazu kommt ein nicht leitfähiger Kunststoff in Frage. Alternativ kann auch eine Keramik vorgesehen sein.
Es kann ausreichen, wenn lediglich derjenige Endbereich der Ventilspindel 14 aus elektrisch gut isolierendem Material gefertigt ist, welcher bei der Verschiebebewegung der Ventilspindel 14 innerhalb des Ventilgehäuses 12 mit der Umgebung in Kontakt kommen kann. Bei einer Variante ist der gesamte zweite Führungsabschnitt 32 der Ventilspindel 14 aus derartigem Material gefertigt. Auch kann zusätzlich der Mittelabschnitt 28 der Ventilsperre 14 aus solchem Material hergestellt sein.

Claims

Ventil zur Verwendung in Verbindung mit einer auf hohem elektrischen Potential stehenden Applikationseinrichtung, welches umfaßt: a) ein Ventilgehäuse (12); und b) eine Ventilspindel (14) mit einem ersten freien Ende (16) und einem zweiten freien Ende (36, 32, 28), welche zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung innerhalb des Ventilgehäuses (12) verschiebbar gelagert ist; wobei c) an dem ersten freien Ende (16) der Ventilspindel (14) ein Dichtelement (64) vorgesehen. ist und das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) durch das Ventilgehäuse (12) hindurch mit der Umgebung in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß d) das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) aus einem elektrisch gut isolierenden Material gefertigt ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Kunststoff ist.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyetherketone, insbesondere ein Polyaryletherketon (PEK) oder ein Polyetheretherketon (PEEK) ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Keramik ist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Keramik um eine glasierte Feinkeramik handelt.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) durch einen endseitigen Bereich gebildet ist, dessen Längserstreckung klein gegenüber derjenigen der Ventilspindel (14) ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite freie Ende (36, 32, 28) der Ventilspindel (14) einen langgestreckten Abschnitt (32, 28) der Ventilspindel (14) umfaßt.