DE202021001972U1

DE202021001972U1 - Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide

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Publication number: DE202021001972U1
Application number: DE202021001972.3U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2021-06-05
Filing date: 2021-06-05
Publication date: 2021-11-15
Anticipated expiration: 2031-06-06

Abstract

Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide dadurch gekennzeichnet, dass die Berstpatrone (1) mit einer Aufnahme für eine Berstscheibe (1.1) versehen ist, die aus einem Tragring (1.1.1) mit einer Membran (1.1.2) besteht und die mit einer Mutter (1.2) mit definierten Moment angezogen werden kann, bei der die Mutter konstruktiv dermaßen ausgeführt ist, dass beim Anziehen mit konventionellen Werkzeugen die Berstscheibe nicht beschädigt werden kann, und bei der die Berstscheibe in der Berstpatrone weit vorne anliegt sodass diese in dem aufnehmen Block für die Berstpatrone ebenfalls weit vorne anliegt und damit das Totvolumen im Abzweig (2.3) im aufnehmenden Anschlussblock (2) gering gehalten wird, sowie einer derart gestalteten Innengeometrie der Berstpatrone, dass das Fluid im Fall des Berstens der Berstscheibe bei einem bestimmten Druck über eine Steigleitung (1.3) zu einem Schauglas (1.4) gefördert wird und dann über einen Schlauchanschluss (1.6) abgeleitet wird und bei der der Grundkörper (1.5) der Berstpatrone durch über enge geeignete Antriebsgeometrie (1.5.1) verfügt, um diese in den Aufnahmeblock ein- und auszuschrauben (1.5.2).

Description

Bei der industriellen Applikation von Oberflächenbeschichtungen werden häufig hohe Anforderungen bezüglich der Einhaltung definierter Lackschichtdicken an die zu beschichtenden Bauteile gestellt. Um diese Genauigkeiten bei der Applikation im Spritzverfahren - also der Zerstäubung und Niederschlagung von Tropfen auf dem zu beschichtenden Objekt und anschließender Filmbildung - sicherzustellen kommen für die Beschichtungsmedien volumetrische Förderverfahren zum Einsatz. Diese sind in der Regel volumetrische Verdränger-Förderverfahren - es werden vor allem Zahnradpumpen ( DE000029501263U1 , DE000060009577T2 ), Zahnringpumpen ( DE102011001041B4 ) oder Förderkolbensysteme ( DE000010320550B4 ) verwendet. Zur Steigerung der Effizienz der Spritzverfahren werden zwischen den Sprühorganen und den zu beschichtenden Bauteilen hohe quasi-elektrostatische Spannungen angelegt. Das zerstäubte Beschichtungsmaterial folgt nach der Zerstäubung somit auch den Kräften des angelegten elektrischen Feldes. Die zerstäubten Beschichtungsmaterialien werden daher beim Anlegen eines elektrischen Feldes zu einem größeren Anteil auf das zu beschichtende Bauteil gelenkt als bei einer vergleichbaren Applikation ohne Anlegen des elektrischen Feldes. Dieses Verfahren wird auch als elektrostatisch unterstützte Applikation genannt. Das Anlegen eines elektrischen Feldes steigert also die Effizienz der Beschichtung - den so genannten Auftragswirkungsgrad als Quotient des eingesetzten Beschichtungsmediums in Relation zum tatsächlich aufgebrachten Beschichtungsmedium. Als Beschichtungsstoffe kommen komplexe chemische Gemische in Fluidform zum Einsatz, die unter anderem aus Bindemitteln, Pigmenten, Füllstoffen, organischen und wässrigen Lösemitteln sowie weiteren Additiven bestehen. Die Beschichtungsstoffe können beispielsweise in Dispersionen oder auch als reaktive Gemische vorliegen. Da in einer Serienlackieranlage verschiedene aufeinanderfolgenden Stoffe mit unterschiedlichen Applikationsparametern wie Fördermenge oder elektrischer Spannung aufeinander folgen, müssen die Sprühorgane sowie die zuführenden Leitungen samt den Verdränger-Förderern gespült werden, um Materialverschleppung und damit ungewollte Verunreinigungen oder sogar Interaktionen beim Wechsel von Beschichtungsstoff zu Beschichtungsstoff zu vermeiden.
Bei diesen Materialwechseln oder bei langanhaltenden Applikationsprozessen desselben Materials oder auch bei Applikationspausen die z.B. störungsbedingt erfolgen, kann es sein, dass sich Teile des Sprühorgans oder der Leitungen zusetzen. Damit verringert sich der freie Strömungsdurchmesser im betreffenden Bereich und der Druck steigt zwischen dem Verdränger-Förderer und der Stelle mit dem verringerten Strömungsdurchmesser an. Die Leitungen bestehen in der Regel zumindest teilweise aus Schläuchen, die bei einer starken Druckerhöhung bersten können. Weiterhin können durch den Druckanstieg auch Verschraubungen oder andere Teile des Beschichtungssystems undicht werden. Mit den Undichtigkeiten geht insbesondere bei der elektrostatischen Applikation ein elektrischer Kurzschluss einher - das elektrische Feld zur Applikationsunterstützung bricht zusammen. Zusätzlich sind durch die Leckagen die geforderten Genauigkeiten an die Schichtdicke natürlich nicht mehr einzuhalten. Die Anlage muss gereinigt werden, defekte Bauteile müssen ausgetauscht und vor Wiederanlaufen muss die Anlage auf Zuverlässigkeit getestet und gereinigt werden. Diese Prozesse sind zeitintensiv und daher aus betriebswirtschaftlicher Perspektive unbedingt zu vermeiden. Um eine Blockade im Applikationssystem frühzeitig zu erkennen, können die Drücke beispielsweise mit analogen oder digitalen Transmittern oder Druckschaltern überwacht werden, die wiederum die Fördersysteme bei Überschreiten eines definierten Schwelldrucks abschalten. Dies stellt jedoch bei der elektrostatisch unterstützten Applikation und der Anforderung nach der Isolation des Systems gegen die bei der Applikation verwendeten typischen elektrischen Spannungen von bis zu 100kV ein technisches Problem dar. Außerdem sind solche Systeme in Bestandsystemen nur aufwendig baulich zu integrieren. Lackdruckregler ( DE000010311754B4 ) eignen sich für die Überwachung eines Maximaldrucks nicht, da sie nur Pulsationen glätten können.
Die hier beschriebene Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide kommt diesen Anforderungen nach. In die Berstpatrone (1) wird eine Berstscheibe (1.1) eingelegt und mit einer Mutter (1.2) unter Verwendung eines definierten Drehmomentes befestigt. Dabei ist die Mutter mit einem Innenantrieb (1.2.1) so ausgelegt, dass mit dem Befestigungswerkzeug keine Beschädigung der Berstscheibe bei der Montage erfolgen kann. Die Berstscheibe selbst besteht aus einem Tragring (1.1.1) und der eigentlichen Berstmembran (1.1.2) - einer dünnen Folie aus Metall oder Kunststoff oder einem Verbundmaterial. Die Berstmembran reißt bei überschreiten eines definierten Drucks. Optional kann die Berstscheibe auch noch mit einem integrierten Messer ausgestattet sein um das Bersten der Folie bei einer bestimmten Dehnung zu forcieren. Nach dem Bersten der Berstmembran tritt das Fluid in das an die Berstscheibe angeschlossene Steigrohr (1.3) und wird zunächst zu einem Schauglas (1.4) gelenkt. Dieses Schauglas dient zu manuellen visuellen Inspektion der Berstpatrone auf Ansprechen der Berstscheibe, kann aber auch durch die Verwendung von geeigneten optischen, kapazitiven oder induktiven Sensoren oder durch Sensoren mit Ultraschall- oder Infrarot-Sende-und -Empfangsköpfen automatisiert abgefragt werden. Über einen drehbaren Anschluss (1.6), der mit einer Mutter (1.7) an dem Grundkörper (1.5) drehbar befestigt wird, kann dann das austretende Fluid über eine angeschlossene Schlauchleitung (1.8) abgleitet werden. Der Grundkörper (1.5) der Berstpatrone (1) hat auf der Außenseite beispielsweise einen Antrieb in Form eines Außen-Sechskants (1.5.1) um einen Schlüssel bei der Montage und Demontage ansetzen zu können.
Die Berstscheibe (1.1) wird im Grundkörper der Berstpatrone (1.5) möglichst weit vorne aufgenommen. Über ein Außengewinde (1.5.2) wird der Grundköper der Berstpatrone mit den angrenzenden Bauteilen in einen entsprechenden Aufnahmeblock (2) eingeschraubt. Der Aufnahmeblock verfügt über mindestens je einen Zu- und Abgang (2.1) für den zu überwachenden Fluidkreislauf sowie über die Aufnahme für die Berstpatrone. Die Aufnahme für die Berstpatrone ist so ausgeführt, dass Berstpatrone mit der aufgenommenen Berstscheibe so weit wie möglich an den Fluidkanal (2.2) heranreicht und der Abzweig (2.3) zu der Bestscheibe klein ausfällt. Die Tiefe der entsprechenden Sacklochbohrung zur Oberfläche der Berstscheibe sollte maximal dem Durchmesser des zu überwachenden Fluidkreislaufs oder weniger entsprechen. Der Durchmesser der Bohrung darf den freien Durchmesser der Berstmembran in der Berstscheibe nur unwesentlich überschreiten. Wird diese Dimensionierung eingehalten, kann von einer totraumarmen Konstruktion ausgegangen werden. Die totraumarme Konstruktion ist beim Wechsel vom Beschichtungsstoff zu Beschichtungsstoff relevant, um Verschleppungen zu vermeiden bzw. auf ein technisch akzeptables Niveau abzusenken. Der Aufnahmeblock verfügt über verschiedene Bohrungen (2.4) zur Montage des Grundkörpers in der Anlage oder verschiedenerer Grundkörper aneinander. Für elektrostatische Lackieranwendungen sind alle Bauteile derart gestaltet, dass sie spannungsfest sind oder mit einem Potentialausgleich verbunden werden können um im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000029501263 U1 [0001]
DE 000060009577 T2 [0001]
DE 102011001041 B4 [0001]
DE 000010320550 B4 [0001]
DE 000010311754 B4 [0002]

Claims

Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide dadurch gekennzeichnet, dass die Berstpatrone (1) mit einer Aufnahme für eine Berstscheibe (1.1) versehen ist, die aus einem Tragring (1.1.1) mit einer Membran (1.1.2) besteht und die mit einer Mutter (1.2) mit definierten Moment angezogen werden kann, bei der die Mutter konstruktiv dermaßen ausgeführt ist, dass beim Anziehen mit konventionellen Werkzeugen die Berstscheibe nicht beschädigt werden kann, und bei der die Berstscheibe in der Berstpatrone weit vorne anliegt sodass diese in dem aufnehmen Block für die Berstpatrone ebenfalls weit vorne anliegt und damit das Totvolumen im Abzweig (2.3) im aufnehmenden Anschlussblock (2) gering gehalten wird, sowie einer derart gestalteten Innengeometrie der Berstpatrone, dass das Fluid im Fall des Berstens der Berstscheibe bei einem bestimmten Druck über eine Steigleitung (1.3) zu einem Schauglas (1.4) gefördert wird und dann über einen Schlauchanschluss (1.6) abgeleitet wird und bei der der Grundkörper (1.5) der Berstpatrone durch über enge geeignete Antriebsgeometrie (1.5.1) verfügt, um diese in den Aufnahmeblock ein- und auszuschrauben (1.5.2).
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach Anspruch 1 bei der das Ansprechen der Berstscheibe mittelbar durch einen Sensor detektiert wird.
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach den vorigen Ansprüchen bei der die Anschlüsse an den Fluidkanal unterschiedliche Abmaße haben und bei der der Fluidkanal gewinkelt oder bogenförmig oder einer anderen Geometrie im Aufnahmeblock verläuft.
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach den vorigen Ansprüchen bei der die Materialien der Berstpatrone, der Berstscheibe und des Aufnahmeblock samt allen Komponenten derart gewählt sind, dass sie entweder elektrostatisch isolierend oder ableitend mit entsprechendem Potentialausgleich wirksam werden, so dass sie in Applikationsanlagenbei elektrostatischen Spannungen bis 100kV verwendet werden können.
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach den vorigen Ansprüchen bei der das Schauglas entfällt und das Ansprechen der Berstscheibe über eine Druckmessung oder Volumenstrommessung oder eine Kombination der beiden Verfahren im Fluidkreislauf erfolgt.
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach den vorigen Ansprüchen bei der der Anschluss an die angeschlossene Schlauchleitung drehbar gelagert ist.
Totraumarme Berstpatrone zur Überdrucksicherung für Fluide nach den vorigen Ansprüchen bei der die Berstscheibe mit einem Messer ausgestattet ist, um das Ansprechen der Berstmembran auf den Berstdruck zu unterstützen.