DE60314385T2

DE60314385T2 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE60314385T2
Application number: DE60314385T
Authority: DE
Inventors: Marcus Johannes Voskuil; Petrus Johannes Alkemade
Original assignee: Fluid Management Inc
Current assignee: Fluid Management Inc
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2023-03-22
Also published as: EP1492970A1; DE60314385D1; CN100339625C; WO2003083334A1; US7434708B2; ATE364807T1; US20040262330A1; US20030183654A1; DK1492970T3; PT1492970E; ES2289271T3; EP1492970B1; CN1643280A; AU2003217077B2; US6811058B2; JP4351069B2; AU2003217077A1; JP2005521842A

Description

Technisches Gebiet
Es sind eine Ventilanordnung für einen Fluidspender und ein Fluidspender, der selbige umfasst offenbart.
Beschreibung des Standes der Technik
Ventilanordnungen für Spender viskoser Fluide sind aus dem US-Patent Nr. 6,003,731 bekannt. 16 und 19a bis 19d des 731er Patents zeigen eine Pumpenanordnung (117), die angepasst ist, um ein Fluid von einer Einheit (101) zu beziehen, und anschließend das Fluid in genauen Dosen auszustoßen.
Allerdings ist die Ventilanordnung, die in dem 731er Patent offenbart ist, hinsichtlich Blockierungen anfällig und kann daher unzuverlässig sein und häufige Wartungsarbeiten erfordern. Ferner enthält die Ventilanordnung, die in dem 731er Patent offenbart ist, lediglich eine Auslassöffnung oder -Kanal, und infolgedessen kann die Spendervorrichtung des 731er Patents lediglich mit begrenzten Abgaberaten arbeiten.
Es besteht daher eine Notwendigkeit für eine verbesserte Ventilanordnung für Flüssigkeitsspender, die zuverlässiger sind, weniger Wartung benötigen und in der Lage sind bei niedrigeren, genaueren Abgaberaten und höheren Abgaberaten zu spenden.
Die US 5,632,816 betrifft „Spannungssperrungen" und offenbart ein Beschichtungssystem, das ein Ventil umfasst, das ein Gehäuse aufweist, das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Anschlüsse und eine erste Komponente aufweist, die innerhalb des Gehäuses bewegbar ist.
Die US 932,960 betrifft Druckregulierungsventile, die „konzipiert sind, um mit Röhren, die entweder Wasser oder Öl oder Gas oder Luft leiten, angewendet zu werden".
Die US 1,017,292 betrifft Dampfventile, in denen der Strom von Dampf „im Fall ihrer Verwendung in Verbindung mit einer Dampfmaschine, um eine gleichmäßige und geregelte Arbeit davon und ohne Fluktuationen aufgrund von Dampfdruckunterschieden zu gewährleisten." reguliert werden kann.
Die US 5,632,816 (1) beschreibt eine Ventilanordnung für einen Spender mit einem ersten und einem zweiten Kanal; und mit einem rotierbaren Ventilelement, das einen Kanal, der sich entlang der Drehachse erstreckt und einen zweiten Kanal aufweist, der sich radial von dem ersten Kanal zum Umfang des Ventilelements erstreckt.
Zusammenfassung der Offenbarung
Es ist eine Ventilanordnung für einen Spender für viskose Fluide offenbart, der umfasst: ein Gehäuse, das wenigstens eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, und ein Ventilelement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet und drehbar um eine Achse ist und einen ersten Kanal, der sich entlang der Achse erstreckt und mit der ersten Öffnung in dem Gehäuse kommuniziert, und wenigstens zwei Auslasskanäle umfasst, die sich radial von dem ersten Kanal zu einem Umfang des Ventilelements erstrecken; wobei jeder der sich radial erstreckenden Auslasskanäle mit der zweiten Öffnung durch Drehung des Ventilelements zur Deckung gebracht werden kann.
Somit stehen einer von zweien oder mehrere Auslasskanäle zur Verfügung, welche die Ventilanordnung vielseitiger, beispielsweise durch Anwenden von Auslasskanälen, die einander unterschiedlich sind, gestalten, und/oder zuverlässiger sind, beispielsweise wenn eines der Auslasskanäle nicht länger betriebsfähig ist, als ein Resultat von Ablagerungen oder Blockierungen, wobei eine andere Auslassöffnung verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform unterscheidet sich der Durchmesser wenigstens eines sich radial erstreckenden Auslasskanals von dem des anderen Auslasskanals bzw. der anderen Auslasskanäle. Beispielsweise kann ein Kanal einen kleineren Durchmesser aufweisen, der für eine Präzisionsabgabe geeignet ist, wobei der andere einen (relativ) großen Durchmesser für eine schnelle Abgabe (relativ) großer Mengen aufweist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform, die im Besonderen für eine Verwendung mit einem Puffer oder einer Pumpe geeignet ist, umfasst das Gehäuse eine dritte Öffnung, und das Ventilelement umfasst ferner einen Einlasskanal, der sich radial von dem Umfang des Ventilelements in Richtung des ersten (axialen) Kanals erstreckt; wobei der Einlasskanal durch Drehen des Ventilelements mit der dritten Öffnung zur Deckung gebracht werden kann.
Der Durchmesser der zweiten (Auslass) Öffnung in dem Gehäuse kann größer sein als der Durchmesser von wenigstens einigen der sich radial erstreckenden Auslasskanäle. In einer solchen Konfiguration wird das Fluid direkt von dem Ventilelement, d.h. ohne ein zusätzliches Abflussrohr oder einer Düse, abgegeben und Ablagerungen werden reduziert.
Es ist auch eine Vorrichtung zum Spenden viskoser Fluide offenbart, die umfasst: einen um eine Drehachse drehbaren Drehteller; eine Vielzahl von Pumpen, die an der Achse des Drehtellers angebracht und um sie herum verteilt sind; wobei wenigstens eine der Pumpen eine Ventilanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die Vorrichtung kann beispielsweise als ein Spender für mehrere verschiedene Pigmente, Farbmittel, Farbgrundlagen und/oder Additive verwendet werden, die beispielsweise Lösungsmittel oder Bindemittel, die miteinander oder beispielsweise mit einer weiteren Farbgrundlage zum Verkaufszeitpunkt gemischt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die offenbarte Ventilanordnung und Vorrichtung zum Spenden wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen eine Ausführungsform schematisch gezeigt ist.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer offenbarten Vorrichtung zum Spenden von viskosen Fluiden;
2 ist eine Querschnittsansicht einer offenbarten Ventilanordnung, die zur Verwendung in der Vorrichtung von 1 geeignet ist;
3 ist eine teilweise Detailansicht der Ventilanordnung aus 2; und
4 ist eine Querschnittsvorderansicht der Ventilanordnung, wie sie in 3 gezeigt ist.
Es sei bemerkt, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und dass Details, die nicht notwendig für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung sind, ausgelassen sein können. Selbstverständlich ist die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform, die hierin dargestellt ist, begrenzt.
Detaillierte Beschreibung der zurzeit bevorzugten Ausführungsformen
1 stellt die Hauptteile eines Beispiels einer Vorrichtung 10 zum Spenden viskoser Fluide, wie beispielsweise Farben (Lacke) oder Farbstoffen, dar. Diese spezielle Abgabevorrichtung ist eine automatisierte Version und enthält einen Drehteller 1. Der Drehteller 1 ist um eine vertikale Achse mittels eines Antriebs (nicht gezeigt) drehbar, um den Drehteller 1 zwischen diskreten Positionen zu drehen.
Auf dem Drehteller 1 ist eine Vielzahl von Pumpen 2, beispielsweise 16 Pumpen, befestigt. Jede Pumpe 2 ist mit einem Fluidcontainer, in diesem Fall zwei Arten von Fluidcontainern, verbunden: abwechselnd eine Art stationärer Behälter 3 und eine auswechselbare flexible Einheit (nicht gezeigt), die in einem starren, entfernbaren Halter 4 enthalten ist. Wenn einer der Behälter 3 leer oder beinahe leer ist, sollte er durch Eingießen eines Fluids, wie beispielsweise einer Farbenkomponente, da hinein wieder aufgefüllt werden. Wenn eine flexible Einheit leer ist, können die Einheit und der Halter 4, der diese enthält, entfernt werden. Danach kann der Halter 4 geöffnet werden, um die leere Einheit herauszunehmen und eine neue, gefüllte Einheit einzusetzen, wobei danach der Halter 4 und die gefüllte Einheit in die ursprüngliche Position zurückgebracht werden können. Weitere Details der besagten Vorrichtung sind in dem US-Patent Nr. 6,273,298 offenbart.
2 bis 4 zeigen Querschnitte einer Ausführungsform einer Pumpe 2, die mit einer Ventilanordnung verbunden ist, die für die Verwendung in einer Vorrichtung von 1 geeignet ist. Die Pumpe 2 ist eine kolbenartige Pumpe und enthält einen Kolbenstab 5, der mit einem Kolben 6 vorgesehen ist, der innerhalb eines Zylinders 7 der Pumpe 2 angeordnet ist, und einen oberen Flansch 8. Dieser Flansch 8, der mit einem Aktuator (nicht gezeigt) in Eingriff gebracht werden kann, ist angepasst, um den Kolbenstab 5 und den Kolben 6 während eines Einlasstaktes nach oben und während eines Auslasstaktes nach unten zu bewegen. Der Aktuator ist stationär und der Drehteller 1 ist zur Positionierung einer der Pumpen 2 in Reihe mit dem Aktuator angepasst, um ihm zu ermöglichen die Pumpe 2 anzutreiben.
Der Zylinder 7 ist in dem oberen Bereich eines Pumpengehäuses 9 angebracht, das einen Freiraum 10 definiert und ferner einen Einlasskanal 11 enthält, der von dem Freiraum 10 getrennt ist und angepasst ist, um in fluider Kommunikation mit einem Fluidbehälter 3, 4, wie es in 1 gezeigt ist, zu stehen. Ein Ventilgehäuse 12, das eine Abdeckung 12a umfasst, ist an den unteren Bereich des Pumpengehäuses 9 mittels jeweiliger Flansche 13, 14 angebracht. Ein Ventilelement, vorzugsweise ein Kugelventil 15, ist in das Gehäuse 12 mittels zweier ringförmiger Lager 16a, 16b eingepasst, die beispielsweise aus einem polymerischen Material wie beispielsweise PTFE (Teflon^TM) gefertigt sind. Das Ventilelement 15 ist mit einem Hebel 17 vorgesehen, mit dessen Hilfe es um eine Achse A gedreht werden kann.
In den offenbarten Ventilanordnungen ist das Ventilelement generell vorzugsweise von der Kugelart. Bei normalen Betriebstemperaturen, innerhalb eines Bereichs von 0 bis 50°C, sind kugelartige Ventile weniger anfällig auf Undichtigkeit und Blockierung, die durch Temperaturveränderungen hervorgerufen werden, als beispielsweise zylindrische Ventile.
Das Ventilgehäuse 12 definiert ferner einen Freiraum 18, der in seinem oberen Bereich durch eine erste Öffnung 19 begrenzt ist, durch die der Freiraum 18 mit dem Freiraum 10 des Pumpengehäuses 9 kommuniziert. Das Ventilgehäuse 12 beinhaltet ferner in seinem unteren Bereich eine zweite oder Auslassöffnung 20 und eine dritte Öffnung 21, die mit dem Einlasskanal 11 in dem Pumpengehäuse 9 kommuniziert.
Das Ventilelement 15 enthält einen ersten Kanal 22, der sich entlang der Achse A erstreckt und mit der ersten Öffnung 19 in dem Gehäuse 12 kommuniziert. Es enthält ferner wenigstens zwei Auslasskanäle 23, 24 und einen Einlasskanal 25, wobei sich alle von dem ersten Kanal 22 in Richtung des Umfangs des Ventilelements 15 erstrecken.
In dieser speziellen Ausführungsform ist der Durchmesser eines der Auslasskanäle 23 kleiner als der des anderen 24 und der Durchmesser beider Auslasskanäle 23, 24 ist kleiner als der des Einlasskanals 25. Ferner sind beide dieser Durchmesser kleiner als der Durchmesser der zweiten oder Auslassöffnung 20 und die mittleren Achsen der Kanäle 23 bis 25 sind alle auf derselben Schnittebene durch das Ventilelement 15 angeordnet und sind jeweils beispielsweise 30° und 100° entfernt.
2 zeigt die Einlassposition des Ventilelements, wobei der Einlasskanal 25 des Ventilelements 15 mit der dritten Öffnung 21 des Ventilgehäuses 12 und somit mit dem Einlasskanal 11 in Deckung gebracht ist. Mit anderen Worten, kommuniziert der Fluidbehälter mit dem Freiraum 10 in dem Pumpengehäuse 9 und dem Zylinder 7. In dieser Position können der Freiraum 10 und der Zylinder 7 nur mit einer gewünschten Menge des Fluids von dem Behälter durch Aufwärtsbewegen des Kolbens 6 um eine gewünschte oder vorbestimmte Länge gefüllt werden. Es wird festgestellt, dass in dieser Position der Einlasskanal 22 vorübergehend als Auslasskanal fungiert.
Sobald eine angemessene Menge des Fluids eingebracht wurde, kann das Ventilelement 15 in die gewünschte Abgabeposition gedreht werden, d.h. bis der gewünschte Auslasskanal 23, 24 mit der Auslassöffnung 20 in Deckung gebracht ist, was in dieser speziellen Ausführungsform einer Bewegung von jeweils 50° und 80° gleich kommt, und der Kolben 6 kann nach unten bewegt werden, um die gewünschte oder vorbestimmte Menge aus der Öffnung 20 abzugeben. Wenn diese Menge des Fluids relativ klein ist und/oder die Dosierung genau sein soll, ist der relativ enge Auslasskanal 23 geeignet, und wenn die Menge relativ groß ist und/oder schnell abgegeben werden soll, ist der relativ breite Auslasskanal 24 geeignet.
Somit erlaubt die Ventilvorrichtung die zugeschnittene und, wenn benötigt, präzise und/oder schnelle Abgabe von viskosen Fluiden, ohne die Ventilanordnung oder Komponenten der Ventilanordnung auswechseln zu müssen.
Im Allgemeinen beträgt der Winkel zwischen dem Einlasskanal auf der einen Seite und jedem der Auslasskanäle auf der anderen Seite vorzugsweise wenigstens 90°, da in diesem Fall der Drehabstand zwischen den Einlass- und Auslasspositionen und somit der Weg des Ventilelements relativ klein ist.
Ferner ist die Höhe der zweiten Auslassöffnung an der unteren Seite des Ventilgehäuses vorzugsweise kleiner als 1 mm, beispielsweise 0,5 mm, um ferner Ablagerungen zu reduzieren und/oder die Reinigung der Auslassöffnung zu vereinfachen.
Die Ventilvorrichtung ist nicht auf die Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben ist beschränkt und kann in verschiedener Art und Weise innerhalb des Gegenstands der Ansprüche verändert werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Auslasskanäle genauso wie ihre relativen Orte in dem Ventilelement nach belieben verändert werden. Ferner kann die Ventilanordnung direkt auf oder in dem (unteren Teil des) Behälter angebracht sein, d.h. ohne Anwesenheit eines Pumpmechanismus. Als ein weiteres Beispiel können die oben genannten Teile, im Besonderen die Gehäuse, aus jedem geeigneten Material, beispielsweise einem Metall, wie beispielsweise Edelstahl, aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise POM oder PEEK, gefertigt sein.

Claims

Ventilanordnung für einen Spender für viskose Fluide, umfassend: ein Gehäuse (12), das wenigstens eine erste Öffnung (19) und eine zweite (Auslass) Öffnung (20) aufweist, und ein Ventilelement (15), das innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet und um eine Achse (A) drehbar ist und einen ersten Kanal (22), der sich entlang der Achse (A) erstreckt und mit der ersten Öffnung (19) in dem Gehäuses (12) kommuniziert, und wenigstens zwei Auslasskanäle (23, 24) umfasst, die sich radial von dem ersten Kanal zu einem Umfangs des Ventilelements (15) erstrecken; bei der jeder der sich radial erstreckenden Auslasskanäle (23, 24) mit der zweiten (Auslass) Öffnung (20) durch Drehung des Ventilelements (15) zur Deckung gebracht werden kann; und in der ein Durchmesser eines (23) der sich radial erstreckenden Auslasskanäle (23, 24) kleiner ist, als der des anderen Ausflusskanals (24) und zum genauen Spenden geeignet ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der sich ein Durchmesser von einem der sich radial erstreckenden Auslasskanäle (23, 24) von dem Durchmesser des anderen Ausflusskanals (24, 23) unterscheidet.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der die sich radial erstreckenden Auslasskanäle (23, 24) relativ zueinander winklig angeordnet sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse eine dritte Öffnung umfasst (21); und wobei das Ventilelement (15) ferner einen Einlasskanal (25) enthält, der sich radial von einem Umfang des Ventilelements (15) zu dem ersten Kanal (22) erstreckt; bei der der Einlasskanal (25) durch Drehen des Ventilelements (15) mit der dritten Öffnung (21) zur Deckung gebracht werden kann.
Ventilanordnung nach Anspruch 4, bei der ein Winkel zwischen dem Einlasskanal (21) und jedem der Auslasskanäle (23, 24) wenigstens 90° beträgt.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der ein Durchmesser der zweiten Öffnung (20) im Gehäuse (12) größer ist, als ein Durchmesser von wenigstens einigen der sich radial erstreckenden Auslasskanäle (23, 24).
Ventilanordnung nach Anspruch 6, bei der eine Höhe der zweiten Öffnung (20) kleiner als 1 mm ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das Ventilelement (15) im Wesentlichen kugelförmig ist.
Spender für ein viskoses Fluid, der eine Ventilanordnung nach Anspruch 1 und einen der Anordnung zugeordneten Pumpmechanismus (2) aufweist.
Vorrichtung zum Spenden von Fluiden, umfassend: einen um eine Drehachse drehbaren Drehteller (1); eine Vielzahl von Pumpen (2), die an der Achse des Drehtellers (1) angebracht und um sie herum verteilt sind; wobei wenigstens eine der Pumpen (2) eine Ventilanordnung nach Anspruch 1 umfasst.