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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere
in Form eines Farbsteuerventils in einem Farbwechsler einer Lackieranlage,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen
werden zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien Lackieranlagen
eingesetzt, die einen schnellen Farbwechsel ermöglichen, um die Kraftfahrzeugkarosserien
mit unterschiedlichen Farben lackieren zu können.
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Hierzu sind mehrere Farbsteuerventile
vorgesehen, die seitlich in einen zentralen Farbkanal münden und
eine getrennte Zuführung
der verschiedenen Farben ermöglichen.
Beispielsweise ist aus
DE
198 36 604 A1 ein Farbsteuerventil bekannt, das eine bewegliche
Ventilnadel mit einem konisch zulaufenden Ventilteller aufweist,
wobei der Ventilteller im geschlossenen Zustand des Farbsteuerventils
einen in der Wandung des Farbkanals befindlichen Ventilsitz verschließt. Der
Ventilsitz weist hierbei eine konisch zulaufende Innenkontur auf,
so dass die konische Außenkontur
des Ventiltellers in geschlossenem Zustand des Farbsteuerventils
flächig
an der Innenkontur des Ventilsitzes anliegt und das Farbsteuerventil
dadurch schließt.
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Nachteilig an diesem bekannten Farbsteuerventil
ist die unbefriedigende Dichtwirkung bei einem geringfügigen Verkanten
der Ventilnadel mit dem Ventilteller gegenüber dem Ventilsitz.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, das vorstehend beschriebene bekannte Farbsteuerventil
dahingehend zu verbessern, dass die Dichtwirkung im geschlossenen
Zustand auch bei einem geringfügigen
Verkanten der Ventilnadel bzw. des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz befriedigend
ist.
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Die Erfindung umfasst die allgemeine
technische Lehre, anstelle eines Ventilkörpers mit einer konischen Außenkontur
einen Ventilkörper
zu verwenden, der eine ballige, konvexe und vorzugsweise sphärische Außenkontur
aufweist. Eine derartige Gestaltung des Ventilkörpers bietet den Vorteil, dass
die Dichtwirkung des Ventils im geschlossenen Zustand auch bei einem
geringfügigen
Verkanten der Ventilnadel bzw, des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz befriedigend
ist.
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Vorzugsweise erstreckt sich die ballige,
konvexe bzw. sphärische
Außenkontur
des Ventilkörpers über einen
Winkel zwischen 10° und
70° in der
Symmetrieebene des Ventilkörpers,
wobei beliebige Zwischenwerte möglich
sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Ventilsitz wenigstens teilweise eine konkave
oder sphärische
Innenkontur auf, wobei der Krümmungsradius
der Innenkontur des Ventilsitzes vorzugsweise gleich dem Krümmungsradius der
Außenkontur
des Ventilkörpers
ist. Eine derartige formangepasste Gestaltung des Ventilkörpers und des
Ventilsitzes bietet den Vorteil, dass auch bei einem Verkanten des
Ventilkörpers
gegenüber
dem Ventilsitz ein flächiger
Kontakt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper besteht, was zu einer
guten Dichtwirkung führt.
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Vorzugsweise erstreckt sich die sphärische Innenkontur
des Ventilsitzes über
einen Winkel zwischen 10° und
45° in einer
Symmetrieebene des Ventilsitzes, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind.
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In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung weist der Ventilsitz dagegen mindestens teilweise
eine konische Innenkontur auf, an der im geschlossenen Zustand des
Ventils die ballige, konvexe bzw. sphärische Außenkontur des Ventilkörpers dichtend
anliegt.
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Hinsichtlich der allgemeinen Gestaltung
der Ventilanordnung bestehen vielfältige Möglichkeiten. Beispielsweise
kann die Ventilnadel mit dem Ventilkörper in dem Ventilsitz hängend angeordnet
sein. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper zum Schließen des
Ventils in den Ventilsitz hinein gezogen wird. Es ist jedoch alternativ
auch möglich,
eine stehende Ventilanordnung vorzusehen, bei welcher der Ventilkörper zum
Schließen
des Ventils in den Ventilsitz hinein gedrückt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei dem Ventil um ein Farbsteuerventil
zur Steuerung der Farbzuführung
in einer Lackieranlage, die eine Lackierung mit unterschiedlichen
Farben ermöglicht.
Hierbei sind vorzugsweise in einer Wandung eines Farbkanals mehrere
derartige Ventilanordnungen für
die unterschiedlichen Farben angeordnet, wobei die einzelnen Ventilanordnungen
getrennt angesteuert werden können.
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Derartige Farbkanäle sind oftmals molchbar, was
eine glatte Wandung des Farbkanals voraussetzt. Es ist deshalb vorzugsweise
vorgesehen, dass der Ventilkörper
in geschlossenem Zustand des Ventils ansatzlos in die Wandung des
Farbkanals übergeht,
um keinen Anschlag für
einen Molch zu bilden.
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Bei einem Farbwechsel ist es weiterhin
wichtig, dass möglichst
keine Restfarbe in dem Zuleitungssystem verbleibt, da dies zu Lackierfehlern
und zu einer Verfälschung
der nachfolgend aufgetragenen Farbe führen würde. Zur Vermeidung einer Anhaftung
von Farbresten im Bereich der Ventilanordnung ist es deshalb vorteilhaft,
wenn der Ventilkörper in
geschlossenem Zustand des Farbsteuerventils ansatzlos in die Wandung
des Farbkanals übergeht.
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Andere Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a und 1b eine Querschnittsansicht
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
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2a und 2b ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung in
einer Querschnittsdarstellung sowie
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3 ein
Farbsteuerventil für
eine Lackieranlage.
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Die Querschnittsansicht in den 1a und 1b zeigt eine Ventilanordnung 1,
die beispielsweise als Farbsteuerventil in einer Lackieranlage verwendet
werden kann.
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Die Ventilanordnung 1 dient
zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms
durch eine durchgehende Bohrung 2 in einem Ventilsitz 3.
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Hierzu weist die Ventilanordnung 1 eine
Ventilnadel 4 auf, die in der Bohrung 2 des Ventilsitzes 3 axial
verschiebbar ist, wobei der mechanische Antrieb der Ventilnadel 4 zur
Vereinfachung nicht dargestellt ist.
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An ihrem stirnseitigen Ende geht
die Ventilnadel 4 in einen Ventilkörper 5 über, der
in dem in 1a und 1b gezeigten geschlossenen
Zustand den Ventilsitz 3 abdichtet und dadurch das Ventil schließt.
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Der Ventilkörper 5 weist hierbei
eine sphärische
Außenkontur
auf, die im geschlossenen Zustand an einer entsprechend formangepassten
ebenfalls sphärischen
Innenkontur des Ventilsitzes 3 anliegt, wodurch ein flächiger Dichtkontakt
zwischen dem Ventilkörper 5 und
dem Ventilsitz 3 erreicht wird.
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Die sphärischen Konturen des Ventilkörpers 5 und
des Ventilsitzes 3 haben den Vorteil, dass die Dichtwirkung
auch bei dem in 1b gezeigten
geringfügigen
Verkanten der Ventilnadel 4 bzw. des Ventilkörpers 5 gegenüber dem
Ventilsitz 3 erhalten bleibt, da stets ein flächiger Dichtkontakt
zwischen dem Ventilkörper 5 und
dem Ventilsitz 3 besteht.
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Die sphärische Außenkontur des Dichtkörpers 5 erstreckt
sich hierbei über
einen Winkel von ungefähr
70° in der
Symmetrieebene des Dichtkörpers 5 von
einer Stirnfläche 6 des
Ventilkörpers 5 bis zum
Ansatz der Ventilnadel 4.
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Die sphärische Innenkontur des Ventilsitzes 3 erstreckt
sich dagegen über
einen Winkel von ungefähr
40° in der
Symmetrieebene des Ventilsitzes 3, so dass sich auch der
flächige
Dichtkontakt zwischen dem Ventilkörper 5 und dem Ventilsitz 3 im
geschlossenen Zustand des Ventils über einen Winkel von ungefähr 40° in der Symmetrieebene
des Ventilsitzes 3 bzw. des Ventilkörpers 5 erstreckt.
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Das in den 2a und 2b dargestellte
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel überein,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
zu 1a und 1b verwiesen wird und im Folgenden
für entsprechende
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die zur Unterscheidung
lediglich mit einem Strich versehen sind.
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Die Besonderheit dieser Ventilanordnung
besteht darin, dass der Ventilsitz 3' keine sphärische Innenkontur aufweist,
sondern eine konische Innenkontur, was fertigungstechnisch wesentlich einfacher ist.
Der Ventilkörper 5' liegt also
im geschlossenen Zustand des Ventils mit seiner sphärischen
Außenkontur
an der konischen Innenkontur des Ventilsitzes 3' an. Auch bei
dieser Ausführungsform
bleibt bei einem Verkanten des Ventilkörpers 5' bzw. der Ventilnadel 4' gegenüber dem
Ventil 3' ein
Dichtkontakt zwischen dem Ventilkörper 5' und dem Ventilsitz 3' erhalten.
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Schließlich stimmt auch das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1'' weitgehend mit dem vorstehend
beschriebenen und in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel überein,
so dass auch im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auch
die vorstehende Beschreibung verwiesen wird und für entsprechende
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich
zur Unterscheidung mit zwei Strichen versehen sind.
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Die Ventilanordnung 1'' dient als Farbsteuerventil in
einem Farbwechsler und ist deshalb seitlich in der Wandung eines
Farbkanals 7 angeordnet. Der Farbkanal 7 weist
hierbei einen abgerundeten Querschnitt auf, um ein Festsetzen von
Farbresten in einspringenden Ecken des Farbkanals 7 zu
vermeiden.
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In dem in 3 gezeigten geschlossenen Zustand der
Ventilanordnung 1'' geht der Ventilkörper 5'' ansatzlos in den Ventilsitz 3'' über, so dass die Ventilanordnung 1" keine Vorsprünge bietet,
die einen Molch in dem Farbkanal 7 behindern könnten.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in
den Schutzbereich fallen.
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- 1,
1', 1''
- Ventilanordnung
- 2
- Bohrung
- 3
- Ventilsitz
- 4
- Ventilnadel
- 5
- Ventilkörper
- 6
- Stirnfläche des
Ventilkörpers
- 7
- Farbkanal