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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Feuchtvorrichtung oder
auf einen Sprühträger in einer Druckmaschine.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Feuchtvorrichtung, die in einer Druckmaschine in der Nähe
einer Druckmaschinenwalze angeordnet ist, wird dazu verwendet, auf
eine Druckmaschinenwalze Feuchtmittel zur Übertragung auf einen
Plattenzylinder und weiter auf einen Gummituchzylinder und schließlich
auf eine Papierbahn aufzutragen, um das Enddruckerzeugnis zu bilden.
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Wie
im Gebiet bekannt ist, ist das Feuchtmittel notwendig, um in der
Druckmaschine wie etwa in einer Offsetdruckmaschine die beabsichtigte
Druckfunktion und qualität zu erhalten. Eine Sprühfeuchtvorrichtung
besitzt normalerweise die Form eines Sprühstocks mit Sprühdüsen,
die mit elektrisch gesteuerten Sprühventilen versehen sind,
wobei die Sprühventile in Reaktion auf Steuersignale von
einem Steuersystem, das die Notwendigkeit des Feuchtmittels steuert,
geöffnet und geschlossen werden. Solche Sprühventile
sind normalerwiese Schieber mit Magnetbetätigung.
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Allerdings
sind Schieber mit Magnetbetätigung nicht ideal; wegen des
magnetischen Widerstands haben sie lange Öffnungs und Schließzeiten und
außerdem eine lange Reaktionszeit, d. h. die Zeit vom Steuersignalbeginn
bis zur tatsächlichen Ventilreaktion. Die langsame Reaktion
und die langen Öffnungs und Schließzeiten machen
es schwer, Schieber mit Magnetbetätigung mit über
100 Hz zu betreiben, obgleich es Schieber mit Magnetbetätigung
gibt, die zu höheren Frequenzen fähig sind. Die
langen Öffnungs und Schließzeiten verringern außerdem den
Dynamikbereich, d. h. den Bereich von der niedrigstmöglichen
Feuchtmittel-Zufuhrrate zu der höchstmöglichen
Feuchtmittel-Zufuhrrate (die natürlich einem Ventil mit
einer vollen Einschaltdauer, d. h. die gesamte Zeit geöffnet,
entspricht).
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Die
langen Öffnhungs- und Schließzeiten stellen außerdem
ein weiteres Problem dar, d. h., es besteht ein Risiko, dass Feuchtmittel
lokal in zu großen Mengen auf den Druckmaschinenwalzen
gesammelt wird. Obgleich mehrere Walzen verwendet werden, um das
Feuchtmittel auszugleichen, bevor es auf den Plattenzylinder übertragen
wird, können auf dem Druckerzeugnis wegen ungenauer Steuerung
der Schieber mit Magnetbetätigung und zu langer Sprühimpulse
so genannte Wasserflecken auftreten.
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Im
Gebiet sind Lösungen verfügbar wie etwa Filmfeuchtvorrichtungen,
bei denen eine Feuchtwalze in direktem Kontakt mit dem Feuchtmittel
steht, wobei die Walze auf die Druckmaschinenwalzen einen gleichmäßigen
Film aus Feuchtmittel aufträgt; diese Lösungen
werden üblicherweise für hochwertige Erzeugnisse
verwendet. Allerdings haben Filmfeuchtvorrichtungen andere Nachteile;
z. B. könnte das Feuchtmittel in dem Feuchtmittelbehälter
durch Farbe verunreinigt werden, da die Druckmaschinenwalzen Farbe
von den Plattenzylindern sammeln und sie in den Feuchtmittelbehälter
zurück übertragen. Dies macht die Filmfeuchtvorrichtungen
weniger praktisch. Da Sprühfeuchtsysteme kontaktfrei sind, sind
sie bevorzugt, müssen aber verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme, indem sie
ein Sprühventil mit kurzen Öffnungs und Schließzeiten
schafft. Ein Öffnungs und Schließstellglied ist
aus einem Formgedächtnismaterial oder aus einem magnetostriktiven
Material hergestellt.
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Um
die Produktion des Stellglieds zu erleichtern, kann das Stellglied
die Form eines Paars Stäbe aufweisen, die einen Anker/Stößel
betätigen, wobei die Stäbe aus einem magnetischen
Formgedächtnismaterial oder aus einem magnetostriktiven
Material hergestellt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung könnte
ein aus einem magnetischen Formgedächtnismaterial oder
aus einem magnetostriktiven Material hergestellter Stößel
verwendet werden, wobei der Stößel zum Öffnen
und Schließen des Sprühventils vorgesehen ist.
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Um
eine richtige Abdichtung sicherzustellen, könnte der Stößel
gegen einen Ventilsitz des Sprühventils federbelastet sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung
mehrerer Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügte
Zeichnung hervor, in der:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile in einer
Druckmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
ist,
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2 und 3 perspektivische
Ansichten sind, die einen Sprühbalken zeigen, der mit mehreren Sprühventilen
und düsen versehen ist, wobei 3 in einem
größeren Maßstab gezeigt ist,
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4 eine
Schnittansicht ist, die ein Magnetventil des Standes der Technik
für Sprühdüsen zeigt,
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5 eine
Schnittansicht ist, die ein Ventil für Sprühdüsen
gemäß der Erfindung zeigt, und
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6 und 7 perspektivische
Explosionsdarstellungen sind, die eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Druckeinheit 1, die
einen Farbkasten 2, ein Farbwerk 3, Farbwalzen 4,
eine Feuchtvorrichtung oder einen Sprühbalken 5 mit
Sprühventilen, die Sprühdüsen 6 (in 2a–b und 3a–b
gezeigt) aufweisen, ein Feuchtmittelwerk 7, einen Plattenzylinder 8,
einen Gummituchzylinder 9, ein Gummituch 10 und
eine Papierbahn 11 zeigt.
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Die
in dem Farbkasten 2 enthaltene Farbe wird durch das Farbwerk 3 auf
den Plattenzylinder 8 und durch die Farbwalzen 4 auf
die Druckbereiche davon übertragen.
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Das
in der Feuchtvorrichtung 5 enthaltene Feuchtmittel wird
auf die erste Walze des Feuchtmittelwerks 7 gesprüht
und durch weitere Walzen 7b in dem Feuchtmittelwerk 7 weiter
auf den Plattenzylinder 8 übertragen. Der Druck
des Plattenzylinders 8 wird über den Gummituchzylinder 9 auf
die Papierbahn 11 übertragen.
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2 zeigt
einen Sprühbalken, der mit Sprühventilen versehen
ist, die Sprühdüsen 6 aufweisen. In 3 ist
eine Vergrößerung A eines Abschnitts des Sprühbalkens 5 aus 1a gezeigt.
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4 zeigt
die wesentlichen Teile eines Ventils 20 des Standes der
Technik, das mit einer Sprühdüse 6 zum
Steuern der Menge des der Sprühdüse 6 zugeführten
und auf die erste Walze des Feuchtmittelwerks 7 aufgetragenen
Feuchtmittels versehen ist. Das Sprühventil 20 weist
eine Feder 21, einen Ventilsitz 22, eine Ausgangsöffnung 23,
die das Innere des Ventils 20 mit der Düse 6 verbindet,
einen Ventilstößel oder Stößel 24 und
ein Gehäuse 37 auf. Der Stößel 24,
der innerhalb des Gehäuses 37 angeordnet ist,
ist durch die Feder 21 gegen den Ventilsitz 22 vorbelastet.
Das Gehäuse 37, das ein Elektromagnet ist, ist
mit einem elektrischen Mittel 25 verbunden. Durch Aktivieren
des Elektromagneten 25 wird der Stößel 24 zurückgezogen,
wodurch er den Ventilsitz 22 freigibt. Dadurch wird mit
Druck beaufschlagtes Feuchtmittel, das durch eine Leitung 27,
die mit dem Sprühventil und durch eine Wand des Elektromagneten 37 mit
dem Inneren des Elektromagneten verbunden ist, dem Sprühventil
zugeführt wird, durch die Öffnung 23 des
Ventilsitzes 22 sofort der Düse 6 zugeführt.
Die Düse 6 stößt das Feuchtmittel
auf eine erste Walze des Feuchtmittelwerks 7 aus. Um in
der geschlossenen Stellung eine enge Dichtung zwischen dem Stößel 24 und
dem Ventilsitz 21 sicherzustellen, ist ein dem Ventilsitz 22 am
nächsten positioniertes Ende des Stößels 24 normalerweise
mit einer Gummidichtung versehen. Da die Feder 21 den Stößel 24 gegen den
Ventilsitz 22 vorbelastet, ist das Ventil 20 geschlossen,
wenn der Elektromagnet 25 deaktiviert ist.
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5 zeigt
die wesentlichen Teile eines Ventils 30 gemäß der
Erfindung, das mit der Sprühdüse 6 zum
Steuern der Menge des der Sprühdüse 6 zugeführten
und auf die Druckmaschinenwalze oder auf die erste Walze des Feuchtmittelwerks 7 aufgetragenen
Feuchtmittels versehen ist, wobei der elektromagnetisch betätigte
federbelastete Standardstößel 24 durch
einen federbelasteten Ventilstößel oder Stößel 31 mit
Betätigungsstäben 39, die aus einem magnetischen
Formgedächtnismaterial oder aus einem magnetostriktiven
Material hergestellt sind, ersetzt worden ist. Jeder Stab 39 weist
eine Länge L auf. Außerdem ist das Ventil 30 mit
einem Ventilsitz 32 versehen. Der Stößel 31 ist
an einem Ende mit einem Mittelabschnitt eines Trägers 40 verbunden.
Der Träger 40 ist an jedem Ende mit einem Stab 39 verbunden.
Eine Basis 38 am anderen Ende stützt jeden Stab 39.
Das Sprühventil 30 wird ähnlich dem Sprühventil 20 des
Standes der Technik geöffnet, wenn der Elektromagnet 35 aktiviert
wird.
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Die
Stäbe 39 können ebenfalls aus einem Formgedächtnismaterial,
das ein temperaturempfindliches Material ist, oder aus einem elektrostriktiven
Material hergestellt sein.
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In 6 und 7 ist
eine bevorzugte Ausführungsform eines Ventils gemäß der
vorliegenden Erfindung in Explosionsdarstellungen gezeigt. Die für die
in 6 und 7 gezeigte Ausführungsform verwendeten
Bezugszeichen unterscheiden sich von den in Bezug auf die früheren
Figuren verwendeten Bezugszeichen.
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Die
in 6 und 7 gezeigte Ausführungsform
weist einen kombinierten Stößel/Anker 100 auf,
der einen Ventilteller 110 umfasst, der mit einer (nicht
gezeigten) Sprühdüse in Eingriff gelangen und
gegen sie abdichten kann. Der Ventilteller 110 und ein
T-förmiger Abschnitt 120 sind durch einen Schaft 130 verbunden.
Eine Abdeckung 140 kann einen vorderen Abschnitt 150 eines
Stellgliedgehäuses 160, z. B. dadurch, dass sowohl
der vordere Abschnitt 150 als auch das Stellgliedgehäuse 160 mit zusammenwirkenden
Gewinden versehen sind, schließen.
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Darüber
hinaus weist die Ausführungsform aus 6 und 7 zwei Übertragungskörper 170 und 180 auf,
die aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind und eine
Größe aufweisen, die in die (in der Zeichnung
nicht sichtbaren) Öffnungen 190 und 200,
die auf den gegenüberliegenden Seiten des Stellgliedgehäuses 160 angeordnet
sind, eingepasst werden kann. Die Ausführungsform aus 6 und 7 umfasst
außerdem zwei Spulen 210 und 220, die
eine Anzahl Windungen, z. B. 100, aus elektrisch leitendem
Draht aufweisen, der mit einer Isolationslage versehen ist, die
die Oberfläche des Drahts bedeckt, eine Konstruktion, die
dem Fachmann auf dem Gebiet der Spulen für elektromagnetische
Ausrüstung gut bekannt ist.
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Das
durch die Spulen erzeugte Magnetfeld wird durch einen aus einem
ferromagnetischen Material hergestellten Kern 230 verstärkt
und konzentriert. Der Kern 230 weist einen Außenring 240 auf,
von dem zwei nach innen einander zugewandte Vorsprünge 250 und 260 ausgehen,
wobei auf diesen Ringen in einem montierten Zustand die Spulen 210, 220 angebracht
sind.
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Außerdem
umfasst die Ausführungsform aus 6 und 7 zwei
gleiche Stäbe 270, 280, die aus einem
magnetostriktiven Material, d. h. aus einem Material, dessen Eigenschaften
im Folgenden weiter beschrieben werden, hergestellt sind. Eine Schraubenfeder 290 ist
so angeordnet, dass sie mit dem T-förmigen Abschnitt 120 in
Eingriff ist und somit den Ventilteller 110 in Richtung
der (nicht gezeigten) Sprühdüse drückt.
Ein Verschluss 300, der optional mit einer Dichtung 310 versehen
ist, die zum Abdichten zwischen dem Verschluss und dem Gehäuse 160 angeordnet
ist, kann die Stäbe 270, 280 und die Schraubenfeder 290 in
dem Gehäuse 160 einschließen.
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Im
Folgenden werden die Montage und die Funktion der Ausführungsform
gemäß 6 und 7 beschrieben:
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In
einem ersten Montageschritt wird der Stößel/Anker 100 in
der Weise in das Gehäuse 160 eingeführt,
dass der T-förmige Abschnitt 120 durch die Öffnungen 190, 200 sichtbar
ist; nach Einführen des Stößels/Ankers 100 könnte
es möglich sein, einen, aber nicht beide der Übertragungskörper 170, 180 in seiner
entsprechenden Öffnung 190 oder 200 anzubringen.
Der angebrachte Übertragungskörper stützt eine
Seite des Schafts 130 und des T-förmigen Abschnitts 120 des
Stößels/Ankers 100. Der angebrachte Übertragungskörper
dient außerdem als Stütze für die Stäbe 270, 280,
die aus einem MSM oder magnetostriktiven Material hergestellt sind,
die anschließend so angebracht werden, dass ein Ende der
Stäbe gegen den T-förmigen Abschnitt 120 und ein
Ende gegen eine an dem Gehäuse 160 befestigte Oberfläche
anliegt. Nach dem Anbringen der Stäbe 270, 280 wird
der verbleibende Übertragungskörper 170 oder 180 in
seiner entsprechenden Öffnung 190 oder 200 angebracht.
Die Anbringung des verbleibenden Körpers stellt die Positionierung
der Stäbe 270, 280 zwischen den T-förmigen
Abschnitten und der an dem Gehäuse 160 befestigten
Oberfläche sicher.
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In
einem weiteren Montageschritt werden die Spulen 210, 220 an
den Vorsprüngen 250, 260 des Kerns 230 angebracht,
wonach der Kern in der Weise über dem Gehäuse
angebracht wird, dass die Vorsprünge die Übertragungskörper 170, 180 in
Eingriff mit dem Gehäuse 160 drücken.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zusammendrückbare
Dichtungen 175, 185 vorgesehen, die um einen Umfang
der Übertragungskörper 170, 180 verlaufen
und mit Schultern 177, 187 in Kontakt stehen,
die so angeordnet sind, dass sie die Dichtungen 175, 185 in Richtung
der Überflächen des Gehäuses 160 drücken.
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In
einem Endmontageschritt wird die Schraubenfeder 290 in
der Weise in das Gehäuse 160 eingeführt,
dass ein Ende der Feder mit dem T-förmigen Abschnitt 120 in
Eingriff gelangt und es in Richtung der Stäbe 270, 280 drängt.
Das andere Ende der Schraubenfeder gelangt in Eingriff mit dem Verschluss 300.
Durch Ändern des Betrags der Einführung des Verschlusses 300 könnte
eine Vorspannung, d. h. die Kraft der Feder, die auf den T-förmigen Abschnitt
drängt, der Schraubenfeder 290 geändert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das
Gehäuse 160, der Stößel/Anker 100,
die Stäbe 270, 280, die Schraubenfeder 290 und der
Verschluss 300 alle aus korrosionsbeständigem Material,
z. B. aus rostfreiem Stahl, Messing, Bronze oder dergleichen, hergestellt.
Das Gehäuse, der Stößel/Anker und der
Verschluss könnten auch aus Kunststoff hergestellt sein.
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Falls
alle obigen Komponenten aus korrosionsbeständigem Material
hergestellt sind, ist es möglich, das Ventil mit dem mit
Feuchtmittel gefüllten Gehäuse zu betreiben. In
diesem Fall könnte das Feuchtmittel dem Gehäuse
in praktisch irgendeiner Stellung zugeführt werden, obgleich
eine bevorzugte Stellung sehr nahe zu dem Ventilteller 110 ist;
die Zufuhr des Feuchtmittels könnte z. B. ebenfalls durch Bereitstellung
einer Bohrung eingerichtet sein, die vom Äußeren
des Gehäuses 160 aus in das Innere des Gehäuses 160 gebohrt
ist.
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Durch
Füllen des Gehäuses mit Feuchtmittel könnten
eine Überhitzung und ein Verschleiß (durch Reibung
zwischen den Stäben und den Stützoberflächen
der Übertragungskörper) der Stäbe und
der Übertragungskörper vermieden werden.
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Typische
Materialien des MSM-Materials sind Ni-Mn-Ga-Legierungen. Ein sehr
geeignetes MSM-Material ist in
EP-B1 0 838 095 , in
EP-B1 0 997 953 , in
WO-A1 03/078922 und
in
WO-A1 2004/078367 offenbart
worden; die Beschreibungsteile dieser Dokumente sind hier durch
Literaturhinweis eingefügt.
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Das
in
EP-B1 0 838 095 ,
in
EP-B1 0 997 953 , in
WO-A1 03/078922 und
in
WO-Al 2004/078367 beschriebene
MSM-Material ist auf eine Weise, dass es eine Dimensionszunahme
erfahrt, falls es einem Magnetfeld ausgesetzt wird, ein recht typisches
MSM. Allerdings erhält das MSM-Material gemäß diesen Dokumenten
unter Verwendung neuer und unerwarteter Effekte eine einzigartig
hohe Dimensionszunahme, die das Material für die Ventile
gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst
geeignet macht.
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Der
Begriff Ventilschaft umfasst alle verschiedenen Schäfte,
Ventilkörper oder Ventilbetätigungselemente, die
als ein Betätigungsteil dienen, das zum Öffnen
und Schließen des Ventils aktiviert wird.
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Der
Stößel 31 kann ebenfalls aus einem Formgedächtnismaterial
hergestellt sein, wobei die Stäbe 39 nicht notwendig
sind. In diesem Fall wirkt das Magnetfeld direkt auf den Stößel 31.
Im Vergleich zu dem Sprühventil 30 mit Stäben 39 aus
dem Formgedächtnismaterial wird ein Sprühventil 30 mit
einem Stößel 31 aus dem Formgedächtnismaterial
geschlossen, wenn der Elektromagnet 35 aktiviert wird.
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Um
die innere Reibung und den Verschleiß weiter zu verringern,
können die Oberflächen des Stößels/Ankers 130 und
der Übertragungskörper 170 und 180,
die miteinander in Eingriff sind, mit einer reibungsmindernden Beschichtung,
z. B. von dem Typ, der unter dem Warenzeichen Teflon verkauft wird, beschichtet
sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele oder auf
die Zeichnung, die Beispiele der Ausführungsformen zeigt,
beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten
Ansprüche geändert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Sprühventil (30) für den Ausstoß von Flüssigkeiten
weist ein Schließ- und Öffnungsstellglied auf,
das aus einem Formgedächtnismaterial oder aus einem magnetostriktiven
Material hergestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0838095
B1 [0036, 0037]
- - EP 0997953 B1 [0036, 0037]
- - WO 03/078922 A1 [0036, 0037]
- - WO 2004/078367 A1 [0036]
- - WO 2004/078367 [0037]