DE20115847U1 - Device for valve actuation and for setting the valve lift - Google Patents
Device for valve actuation and for setting the valve liftInfo
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Description
ABITZABITZ
Abitz & PartnerAbitz & Partner
München PR 18Munich PR 18
Postanschrift/Postal Address Postfach 86 01 09 D-81628 MünchenPostal Address PO Box 86 01 09 D-81628 Munich
26. September 2001 3 4028-de/MuskelventilSeptember 26, 2001 3 4028-de/Muskelventil
Loctite Deutschland GmbH
Arabellastrasse 17Loctite Germany GmbH
Arabellastrasse 17
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Germany
Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen desDevice for valve actuation and setting of the
VentilhubsValve lift
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilbetätigung
und zum Stellen des Ventilhubs. Das Ventil weist ein Ventilgehäuse und einen darin verschiebbaren Ventilkörper auf und die
Vorrichtung zum Stellen des Hubs weist eine pneumatisch oder
hydraulisch steuerbare Betätigungseinrichtung zum Verschieben
des Ventilkörpers auf.The invention relates to a device for valve actuation
and for adjusting the valve stroke. The valve has a valve housing and a valve body that can be moved therein and the
Device for adjusting the stroke has a pneumatic or
hydraulically controlled actuating device for moving
of the valve body.
Pneumatisch oder hydraulisch steuerbare Betätigungseinrichtungen bei Vorrichtungen zum Einstellen des Ventilhubs sind ausPneumatically or hydraulically controllable actuating devices for valve stroke adjustment are made of
DE-U 297 21 244, DE-U 86 07 137, DE-C 25 46 393,DE-U 297 21 244, DE-U 86 07 137, DE-C 25 46 393,
DE-A 43 20 937, DE-C 198 30 084 und DE-A 199 32 743 bekannt.
Der Ventilkörper ist dabei jeweils mit einem beweglichen
Trennelement verbunden, das zwischen zwei voneinander getrennten Druckkammern angeordnet ist und seine Lage in Abhängigkeit von den in den beiden Kammern herrschenden Druckverhältnissen
ändert. Die eine Druckkammer kann auch durch ein FederelementDE-A 43 20 937, DE-C 198 30 084 and DE-A 199 32 743 are known.
The valve body is equipped with a movable
Separating element which is arranged between two separate pressure chambers and whose position depends on the pressure conditions prevailing in the two chambers
The pressure chamber can also be replaced by a spring element
• a ··· a a ·• a ··· a a ·
ersetzt sein, das die eine Seite des Trennelements beaufschlagt. which acts on one side of the separating element.
Aus DE-C 199 40 055 ist ein Dosierventil bekannt, bei dem der Ventilkörper durch Federkraft geschlossen und durch die Elongation eines druckvorgespannten Piezoaktors geöffnet wird.From DE-C 199 40 055 a dosing valve is known in which the valve body is closed by spring force and opened by the elongation of a pressure-preloaded piezo actuator.
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Die bekannten Ventilantriebe oder -betätigungseinrichtungen arbeiten pneumatisch ebenfalls gegen eine Feder, haben aber nur zwei stabile Zustände, nämlich "AUF" und "ZU". Der Steuerdruck muss nur hinreichend groß oder hinreichend klein sein, um das Ventil in den entsprechenden Zustand zu bringen (AUF bzw. ZU). Der Ventilhub wird durch einen festen oder einstellbaren Anschlag bestimmt.The known valve drives or actuating devices also work pneumatically against a spring, but only have two stable states, namely "OPEN" and "CLOSED". The control pressure only has to be sufficiently large or sufficiently small to bring the valve into the corresponding state (OPEN or CLOSED). The valve stroke is determined by a fixed or adjustable stop.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine besonders leichte, kompakte und klein bauende Vorrichtung zum Stellen des Ventilhubs zu schaffen.The invention is based on the object of creating a particularly light, compact and small device for adjusting the valve lift.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung zwei Endstücke und einen sich zwischen den Endstücken erstreckenden Schlauchkörper aufweist, dessen Innenraum durch das Druckmedium beaufschlagbar ist, wobei eines der Endstücke mit dem Ventilkörper verbunden ist und an den beiden Endstücken eine zum Schlauchkörper koaxiale Strangstruktur befestigt ist, die zwei überkreuz angeordnete Stranggruppen enthält, wobei jede Stranggruppe eine Vielzahl mit gleicher Längsorientierung verlaufender biegeflexibler Stränge enthält.According to the invention, this object is achieved in that the actuating device has two end pieces and a hose body extending between the end pieces, the interior of which can be acted upon by the pressure medium, wherein one of the end pieces is connected to the valve body and a strand structure coaxial with the hose body is fastened to the two end pieces, which contains two crosswise arranged strand groups, wherein each strand group contains a plurality of flexible strands running with the same longitudinal orientation.
Die sich überkreuzenden Stranggruppen können nebeneinander verlaufen oder miteinander verflochten sein.The crossing strand groups can run next to each other or be intertwined.
Eine in dieser Weise aufgebaute Betätigungseinrichtung ist aus DE-U 299 06 627 bekannt. Bei Druckbeaufschlagung vergrößert sich das Volumen des Schlauchkörpers, indem er sich radial aufweitet. Gleichzeitig verkürzt er sich dadurch axial, d.h. der Abstand der beiden Endstücke verkleinert sich. DerartigeAn actuating device constructed in this way is known from DE-U 299 06 627. When pressure is applied, the volume of the hose body increases by expanding radially. At the same time, it shortens axially, i.e. the distance between the two end pieces decreases.
Betätigungseinrichtungen werden auch als "Muskel" bezeichnet. Sie werden als Aktuatoren bei Robotern und Manipulatoren eingesetzt. Geeignet sind z.B. die Fabrikate Fluidic-Muscle MAS-IO, -20 und -40 der Firma FESTO AG & Co, 73726 Esslingen, Deutschland. Actuating devices are also referred to as "muscles". They are used as actuators in robots and manipulators. Suitable actuators include the Fluidic-Muscle MAS-IO, -20 and -40 made by FESTO AG & Co, 73726 Esslingen, Germany.
Bei dem Ventil kann es sich um ein Dosierventil zur Ausgabe eines flüssigen Produktes handeln. Durch die Bewegung des Ventilkörpers wird der freie Querschnitt einer Auslassöffnung für die Flüssigkeit gesteuert. Der Ventilkörper kann mit einer Membran verbunden sein, die sich quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers erstreckt und den Ventilkörper in die geschlossene oder offene Stellung des Ventils drückt. Statt der Membran oder zusätzlich zu ihr kann der Ventilkörper auch durch Federkraft in der geschlossenen oder offenen Stellung gehalten werden. Eine solche Feder ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder vorgesehen, die den Schlauchkörper mit radialem Abstand umgibt. Alternativ kann eine Schraubenzugfeder, die axial zum "Muskel" auf der anderen Seite der Membran angreift, das Ventil geschlossen oder offen halten.The valve can be a metering valve for dispensing a liquid product. The movement of the valve body controls the free cross-section of an outlet opening for the liquid. The valve body can be connected to a membrane that extends transversely to the direction of movement of the valve body and presses the valve body into the closed or open position of the valve. Instead of the membrane or in addition to it, the valve body can also be held in the closed or open position by spring force. Such a spring is preferably provided as a helical compression spring that surrounds the hose body at a radial distance. Alternatively, a helical tension spring that acts axially to the "muscle" on the other side of the membrane can hold the valve closed or open.
Wird der "Muskel" mit Steuerdruck beaufschlagt, öffnet bzw. schließt das Ventil bis zum Kräftegleichgewicht.If the "muscle" is subjected to control pressure, the valve opens or closes until the forces are balanced.
Die Kennlinie der von der Betätigungseinrichtung erzeugten Zugkraft verläuft annähernd linear in Abhängigkeit vom eingebrachten Fluid-Druck, so dass gilt:The characteristic curve of the tensile force generated by the actuating device is approximately linear in dependence on the applied fluid pressure, so that:
F = Fl - P
mit:F = Fl - P
with:
F = Gesamtkraft
Fl = von der Membran oder/und Federelement erzeugte Kraft undF = total force
Fl = force generated by the membrane and/or spring element and
P = von der Betätigungseinrichtung (Muskel) erzeugte Zugkraft. P = pulling force generated by the actuating device (muscle).
Da diese Kennlinie eine negative Steigung aufweist, stellt sich selbstregelnd ein bestimmter Hub ein. Mit dem Fluid-DruckSince this characteristic curve has a negative slope, a certain stroke is automatically adjusted. With the fluid pressure
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(Steuerdruck) kann deshalb ohne weitere Hilfsmittel der Hub des Ventilkörpers und damit beispielsweise der Ventilöffnungsgrad eingestellt werden. Allein durch die Größe des Steuerdrucks wird der Ventilhub bestimmt. Durch den zeitlichen Verlauf des Steuerdrucks kann auch der dynamische Verlauf der Hubbewegung des Ventils gesteuert werden.(Control pressure) the stroke of the valve body and thus, for example, the degree of valve opening can be adjusted without any additional aids. The valve stroke is determined solely by the magnitude of the control pressure. The dynamic course of the valve stroke movement can also be controlled by the temporal progression of the control pressure.
Die erfinduhgsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung eignet sich insbesondere für Dosierventile mit Düsen zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Werkstücke, wobei die Dosierventile entsprechend der Bahn des gewünschten Auftrags über das Werkstück bewegt werden. Soll zum Beispiel mittels der Düse ein Klebstoff in Form einer Raupe auf ein Werkstück aufgebracht werden, so kann durch die erfindungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung die Form des Raupenauftrags beeinflusst werden. Der Raupenauftrag kann gleichmäßig stark, in Abschnitten unterschiedlich, kontinuierlich oder örtlich in der Stärke (Menge) veränderlich erfolgen. Diese Variationen des Raupenauftrags können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungseinrichtung erreicht werden, ohne den Vortrieb der Düse zu verändern.The valve actuating device according to the invention is particularly suitable for metering valves with nozzles for applying sealants and adhesives to workpieces, whereby the metering valves are moved over the workpiece in accordance with the path of the desired application. If, for example, an adhesive is to be applied to a workpiece in the form of a bead using the nozzle, the shape of the bead application can be influenced by the valve actuating device according to the invention. The bead application can be carried out with a uniform thickness, varying in sections, continuously or locally variable in thickness (amount). These variations in the bead application can be achieved with the aid of the valve actuating device according to the invention without changing the propulsion of the nozzle.
Bei thixotropen Klebstoffen"läßt sich z.B. ein besonders gleichmäßiger Auftrag dadurch erzielen, dass zu Beginn das Dosierventil weiter geöffnet wird und danach die Durchflussöffnung verringert wird.With thixotropic adhesives, for example, a particularly even application can be achieved by initially opening the dosing valve further and then reducing the flow opening.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing.
Fig. 1 teilweise im Schnitt ein Ventil mit der Betätigungseinrichtung undFig. 1 partially in section a valve with the actuating device and
Fig. 2 im Schnitt das Ventil.Fig. 2 shows the valve in section.
Das in der Zeichnung dargestellte Ventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 auf, in dem ein Ventilkörper 12 verschiebbar angeordnet ist. Der Ventilkörper 12 kann gegen einen Ventil-The valve 10 shown in the drawing has a valve housing 11 in which a valve body 12 is slidably arranged. The valve body 12 can be moved against a valve
sitz 13 bewegt werden, so dass das Ventil geschlossen ist. Durch Abheben des Ventilkörpers 12 von dem Ventilsitz 13 kann das Ventil geöffnet werden. Das Ventil dient zur Steuerung des Durchsatzes eines Produkts, das über einen seitlich an dem Ventilgehäuse 11 angeordneten Produkteinlass 14 zugeführt wird und über einen Produktauslass in Form einer Ausgabedüse 15 ausgegeben wird. Auf dem Weg vom Produkteinlass 14 zur Ausgabedüse 15 strömt das Produkt durch den Ventilsitz 13.seat 13 so that the valve is closed. The valve can be opened by lifting the valve body 12 from the valve seat 13. The valve is used to control the throughput of a product that is supplied via a product inlet 14 arranged on the side of the valve housing 11 and is dispensed via a product outlet in the form of a dispensing nozzle 15. On the way from the product inlet 14 to the dispensing nozzle 15, the product flows through the valve seat 13.
An dem der Ausgabedüse 15 entgegengesetzten Ende des Ventilgehäuses 11 ist in einem rohrförmigen Ansatz 18 eine Betätigungseinrichtung 20 angeordnet. Die Betätigungseinrichtung 20 besteht aus einem Schlauchkörper 22, dessen beide Enden in einem vorderen und einem hinteren ringförmigen Endstück 24, 26 fixiert sind.At the end of the valve housing 11 opposite the dispensing nozzle 15, an actuating device 20 is arranged in a tubular extension 18. The actuating device 20 consists of a hose body 22, the two ends of which are fixed in a front and a rear annular end piece 24, 26.
Das vordere Endstück 24 ist mit dem Ventilkörper 12 verbunden. Das hintere Ende des Ventilkörpers 12 ragt in den Ansatz 18 des Ventilgehäuses 11 hinein und ist darin axial geführt. Vor dem Ansatz 18 ist das Ventilgehäuse 11 durch eine sich quer erstreckende Membran 16 fluiddicht unterteilt. Der Ventilkörper 12 und die Membran 16 bilden vorzugsweise ein Element aus elastischem Material. Oder der Ventilkörper 12 durchdringt die Membran 16 und ist an ihr befestigt. Die Membran 16 halt den Ventilkörper 12 im Ruhezustand in der geschlossenen Stellung des Ventils 10.The front end piece 24 is connected to the valve body 12. The rear end of the valve body 12 projects into the shoulder 18 of the valve housing 11 and is guided axially therein. In front of the shoulder 18, the valve housing 11 is divided in a fluid-tight manner by a transversely extending membrane 16. The valve body 12 and the membrane 16 preferably form an element made of elastic material. Or the valve body 12 penetrates the membrane 16 and is attached to it. The membrane 16 holds the valve body 12 in the closed position of the valve 10 in the resting state.
Das hintere Endstück 2 6 der Betätigungseinrichtung ist über ein Rohrstück 28 am geschlossenen, hinteren Ende 30 des Ansatzes 18 befestigt. Das Rohrstück 28 steht vom hinteren Ende des Ansatzes 18 nach äußert vor und an ihm ist ein nicht dargestellter Fluidschlauch angeschlossen, über den das Innere des Schlauchkörpers 22 mit Druck beaufschlagt werden kann. Im Ansatz 18 kann in radialem Abstand von der Betätigungseinrichtung 20 eine Schraubendruckfeder 19 angeordnet sein, die sich am geschlossenen Ende 3 0 des Ansatzes 18 und am Ventilkörpers 12 abstützt.The rear end piece 26 of the actuating device is attached to the closed, rear end 30 of the extension 18 via a pipe piece 28. The pipe piece 28 projects outwards from the rear end of the extension 18 and a fluid hose (not shown) is connected to it, via which the interior of the hose body 22 can be subjected to pressure. A helical compression spring 19 can be arranged in the extension 18 at a radial distance from the actuating device 20, which is supported on the closed end 30 of the extension 18 and on the valve body 12.
Der Schlauchkörper 22 hat einen Innendurchmesser von > 3 mm und eine Länge von > 3 0 mm. Er besteht aus einer durch Elastomer-Zwischenlagen getrennten Strangstruktur in zwei Lagen, die sich gegenseitig überkreuzen.The hose body 22 has an inner diameter of > 3 mm and a length of > 3 0 mm. It consists of a strand structure separated by elastomer intermediate layers in two layers that cross each other.
Wird über das Rohrstück 28 der Schlauchkörper 22 mit Druck beaufschlagt, so dehnt er sich radial aus und verkürzt sich dabei axial. Mit einer sich druckabhängig einstellenden Kraft wird das vordere Endstück 24 und der daran gekoppelte Ventilkörper 12 zum geschlossenen Ende 3 0 des Ansatzes 18 des Ventilgehäuses 11 gezogen. Dabei müssen die Gegenkräfte der Membran 16 und der Schraubendruckfeder 19 überwunden werden. Die Gleichgewichtsstellung, d.h. die von dem Ventilkörper 12 eingenommene Position, hängt dabei weitgehend linear von dem aufgebrachten Fluid-Druck ab.. Mit der Bewegung des Ventilkörpers 12 kann sich das Ventil 10 öffnen oder schließen. Die jeweils entgegengesetzte Ventilfunktion übernehmen bei Druckabfall im Schlauchkörper 22 die Membran 16 und die Schraubendruckfeder 19 als Rückstellelemente. Durch die Höhe des aufgebrachten Fluid-Drucks kann daher mit einfachen Mitteln und dennoch präzise der Hub des Ventilkörpers 12 eingestellt werden.If pressure is applied to the hose body 22 via the pipe section 28, it expands radially and shortens axially. The front end piece 24 and the valve body 12 coupled to it are pulled to the closed end 30 of the extension 18 of the valve housing 11 with a force that is dependent on the pressure. In doing so, the opposing forces of the membrane 16 and the helical compression spring 19 must be overcome. The equilibrium position, i.e. the position assumed by the valve body 12, depends largely linearly on the applied fluid pressure. The valve 10 can open or close with the movement of the valve body 12. When the pressure in the hose body 22 drops, the membrane 16 and the helical compression spring 19 take over the opposite valve function as return elements. The stroke of the valve body 12 can therefore be adjusted using simple means and yet precisely by the level of the applied fluid pressure.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
10 Ventil10 Valve
11 Ventilgehäuse11 Valve housing
12 Ventilkörper12 Valve body
13 Ventilsitz13 Valve seat
14 Produkteinlass14 Product inlet
15 Ausgabedüse15 Dispensing nozzle
16 Membran16 Membran
18 rohrförmiger Ansatz18 tubular attachment
19 Schraubendruckfeder19 Helical compression spring
20 Betätigungseinrichtung 22 Schlauchkörper20 Actuating device 22 Hose body
24, 2 6 ringförmige Endstücke24, 2 6 ring-shaped end pieces
28 Rohrstück28 Pipe section
3 0 geschlossenes Ende3 0 closed end
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