DE9015036U1

DE9015036U1 - Steuerbares Regelventil

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Publication number: DE9015036U1
Application number: DE9015036U
Authority: DE
Original assignee: Krautzberger Farbspritzapparate und -Anlagen 6228 Eltville De GmbH
Current assignee: Krautzberger Farbspritzapparate und -Anlagen 6228 Eltville De GmbH
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1991-02-21
Anticipated expiration: 2000-11-02

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Regelventil für fließfähige Materialien mit einer in einem Gehäuse untergebrachten Steuerkammer und einer Sekundärdruckkammer, die voneinander durch eine Membran getrennt sind und mit einer in die Sekundärdruckkammer mündenden Primärdruckkammer, deren Austrittsöffnung mittels eines von der Membran betätigbaren Verschlußorganes absperrbar ist.

Derartige Regelventile werden unter anderem für abrasive, gefüllte Flüssigkeiten, wie Farben oder Lacke eingesetzt. In diesen Fällen kann das Regelventil vor einer Spritzpistole angeordnet sein. Die Regler werden aber auch für gröbere Materialien, wie z.B. für Glasuren oder Emailleschlicker eingesetzt. Die bisher bekannten Regelventile haben den Nachteil, daß sich beim Regelvorgang, d.h. während des Durchflusses des Materials, Ablagerungen am Ventilsitz oder am Verschlußorgan ansammeln, die mit der Zeit zum Verstopfen des Ventils führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Regelventil zu schaffen, bei dem die Verstopfungsgefahr vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verstopfungsgefahr auf einfache Weise dadurch vermieden werden kann, wenn das Verschlußorgan in der Sekundärdruckkammer angeordnet ist und mit der Membran eine Betätigungseinrichtung verbunden ist, die das Verschlußorgan gegen das in der Sekundärdruckkammer strömende Material drückt. Der in die Sekundärdruckkammer eindringende Materialstrom wird somit vom Primärdruck gegen das Verschlußorgan gedruckt und spült somit selbsttätig das Verschlußorgan und den zum Verschlußorgan gehörenden Ventilsitz bei jedem Arbeitsgang frei.

Die Ausbildung des Verschlußorganes als Ventilkugel bietet den Vorteil, daß kein Material an dem Verschlußorgan anhaften kann, so daß immer ein glatter Durchgang zwischen Ventilkugel und Ventilsitz gewährleistet ist.

Die Primärdruckkammmer, durch die das Material der Sekundärdruckkammer zugeführt wird, wird vorzugsweise durch ein in die Sekundärdruckkammer geführtes Rohr gebildet, an dessen Austrittsöffnung der Ventilsitz angeordnet ist, der mit dem Verschlußorgan zusammenwirkt.

Da es sich bei den zu verarbeitenden Materialien häufig um Materialien handelt, die ständig in Bewegung gehalten werden müssen, ist dieses Rohr gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als gerades Durchgangsrohr ausgebildet, das sich durch die gesamte Sekundardruckkammer erstreckt. Die offenen Enden des Durchgangsrohres sind im Gehäuse fixiert. Die Austrittsöffnung, die in die Sekundärdruckkammer mündet, besteht aus einer senkrecht zur Rohrachse angebrachten Bohrung. Das zu verarbeitende Material

kann somit dem einen Rohrende zugeführt werden und bei geöffneter Austrittsöffnung in die Sekundärdruckkammer strömen. Wenn die Sekundärdruckkammer gefüllt ist und das Verschlußorgan die Austrittsöffnung verschließt, tritt das zu verarbeitende Material am anderen Ende des Durchgangsrohres wieder aus und wird mittels einer geeigneten Pumpe dem anderen Rohrende wieder zugeführt. Auf diese Weise wird eine Zirkulation des Materials aufrechterhalten.

Das Durchgangsrohr ist vorzugsweise parallel zur Membranebene in der Sekundärdruckkammer angeordnet.

Die Betätigungseinrichtung, die mit der Membran verbunden ist, weist in der Sekundärdruckkammer einen Bügel auf, der mit seinem einen Ende an der Membran befestigt ist und mit seinem freien Ende am Verschlußorgan anliegt.

Wenn als Verschlußorgan eine Ventilkugel eingesetzt wird, so ist diese am freien Ende des Bügels schwimmend gelagert. Ein Herausfallen der Ventilkugel wird dadurch vermieden, daß der Bügel die Ventilkugel nur so weit vom Ventilsitz wegbewegt, daß diese vom Ventilsitz seitlich noch gehalten wird.

In geöffneter Ventilstellung bildet sich in der Regel ein ringförmiger Durchtrittsspalt zwischen der Ventilkugel und dem Ventilsitz. Die schwimmende Lagerung der Ventilkugel bietet zusätzlich den Vorteil, daß bei gröberen Partikeln, für die dieser Ringspalt zu klein ist, die Ventilkugel in der Lage ist, diesen größeren Partikeln auszuweichen. Dies bedeutet, daß sich die Ventilkugel zur Seite bewegt, bis sie an einer Seite an dem Ventilsitz anliegt.

Auf der gegenüberliegenden Seite wird dadurch ein deutlich größerer Durchtrittsspalt gebildet, durch den dann der gröbere Partikel in die Sekundärdruckkammer gelangen kann. Das Regelventil bietet daher den Vorteil, daß auch gröbere Materialien, wie z.B. Glasuren oder Emailleschlicker, verarbeitet werden können.

Der Bügel ist senkrecht zum Durchgangsrohr im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet. Vorzugsweise besitzt der Bügel U-förmige Gestalt, wobei zwischen seinen beiden Enden die Ventilkugel und das Durchgangsrohr angeordnet sind.

Damit ein Herausfallen der Ventilkugel vermieden wird, muß der Hub des Bügels begrenzt werden. Dies geschieht auf einfache Weise dadurch, daß der der Austrittsöffnung gegenüberliegende Wandabschnitt des Durchgangsrohres einen Anschlag für das an der Membran befestigte Ende des Bügels bildet.

Die Betätigungseinrichtung besitzt in der Steuerkammer einen an der Membran befestigten Zugbolzen, der an einer sich an der Gehäuseinnenwand abstützenden Feder angreift, die ebenfalls in der Steuerkammer untergebracht ist. Diese Feder hält das Verschlußorgan in Schließstellung, wenn kein Vorsteuerdruck anliegt bzw. der maximale Materialeingangsdruck nicht überschritten wird. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Feder nicht wie beim Stand der Technik üblich dem Materialstrom ausgesetzt ist, was häufig zum Ausfall der Funktion der Feder geführt hat. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Feder nicht mehr gespült werden muß.

Vorzugsweise besitzt die Feder konische Gestalt und umgibt den Zugbolzen. Das Ende der Feder mit dem kleinen Durchmesser greift hierbei an einem Ringflansch des Zugbolzens an, während das Ende mit dem großen Durchmesser auf einem Vorsprung an der Gehäuseinnenwand aufliegt.

Die Steuerkammer besitzt gemäß einer Ausführungsform einen Anschluß für die Zuführung von Druckgas, so daß eine Voreinstellung des Ventiles möglich ist, die von der Federkraft der eingesetzten Feder unabhängig ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Regelventil handgesteuert. Anstelle von Druckgas wird die Voreinstellung mittels einer Gewindespindel und einer weiteren in der Steuerkammer untergebrachten Feder vorgenommen.

Alle mit dem zu verarbeitenden Material in Berührung kommenden Bauteile bestehen vorzugsweise aus Edelstahl oder PTFE. Die Ventilkugel und der Ventilsitz sind aus Verschleißgründen aus gehärteten Werkstoffen, vorzugsweise Hartmetall gefertigt.

Die Ausgestaltung des Regelventils besitzt auch Vorteile hinsichtlich der durchzuführenden Reinigung, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn beispielsweise ein Farbwechsel vorgenommen wird. Anstelle des zu verarbeitenden Materials wird Reinigungsflüssigkeit in die Sekundärdruckkammer gepumpt, die die Ventilkugel aus ihrem Ventilsitz gegen die Wirkung der Betätigungseinrichtung herausdrückt. Die Ausbildung des bereits oben erwähnten Ringspaltes bewirkt eine Art Brauseeffekt, der die Reinigungsflüssigkeit in der gesamten

Sekundärdruckkammer verteilt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest die Sekundärdruckkammer rotationssymmetrisch gestaltet ist und vorzugsweise die Gestalt eines Zylinders aufweist. Die Reinigung kann aufgrund dieser Maßnahmen weitaus schneller durchgeführt werden, als bei herkömmlichen Regelventilen.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch das Regelventil

Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Darstellung längs der Linie II - II

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Regelventil

Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung des Kugelventils, und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Sekundärdruckkammer während der Reinigung

In der Fig. 1 ist ein gasdruckgesteuertes Regelventil 1 im Schnitt dargestellt. In einem aus einem oberen Gehäuseteil 12, einem unteren Gehäuseteil 13 und einem Gehäusedeckel 34 bestehenden Gehäuse ist im oberen Bereich eine Steuerkammer 9 vorgesehen, die nach unten durch eine Membran 3 abgeschlossen ist. Am oberen Ende der Steuerkammer 9 ist ein Steuerluftanschlußstück 11 angebracht, über das die Steuerkammer 9 beispielsweise mit Druckluft beaufschlagt werden kann.

Unterhalb der Membran 3, die mit ihrem Rand zwischen den Gehäuseteilen 12 und 13 eingespannt ist, schließt sich die Sekundärdruckkammer 10 an, durch die ein Durchgangsrohr 14 geführt ist, das die Primärdruckkammer 15 aufweist. Über die Primärdruckkammer 15 wird das zu verarbeitende Material in dem hier gezeigten Beispiel in Pfeilrichtung von rechts über das offene Rohrende 25 und das Anschlußstück 16 zugeführt und kann, falls es nicht durch die Austrittsöffnung 20 in die Sekundärdruckkammer 10 gelangt, am linken Rohrende 24 wieder aus der Primärdruckkammer 15 austreten. Auf diese Weise ist es möglich, das zu verarbeitende Material im Kreislauf zu führen.

Wie in der Fig. 1 zu sehen ist, sind die Rohrenden 24 und 25 im unteren Gehäuseteil 13 fixiert. Die Austrittsöffnung 20 wird durch eine senkrecht zur Rohrachse 26 angebrachte Bohrung gebildet, in der der Ventilsitz 5 angeordnet ist, der mit einer Ventilkugel 6 zusammenwirkt, die in der Sekundärdruckkammer 10 angeordnet ist.

Die Ventilkugel 6 liegt am freien Ende 28 eines Bügels 4 auf, der - wie in Fig. 2 zu sehen ist - im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Das freie Ende 28 geht in einen Mittelteil 30 über, an dem das andere Ende 27 angeordnet ist, das mit der Membran über einen unteren Membranteller 8b verbunden ist. Das freie Ende 28 besitzt eine ebene Auflagefläche für die Ventilkugel 6, so daß diese in Offenstellung ungehindert auf der Auflagefläche 31 abrollen kann.

Der Bügel 4 ist - wie auf den Fig. 1 und 2 zu sehen ist - senkrecht zur Rohrachse 26 angeordnet und besitzt bezüglich der Nullstellung der Membran einen

Hub H, der durch den der Austrittsöffnung 20 gegenüberliegenden Wandabschnitt 29 des Rohres 14 begrenzt wird. Der Wandabschnitt 29 bildet für das Ende 27 des Bügels 4 einen Anschlag.

Die Betätigungseinrichtung für die Ventilkugel 6, setzt sich, wie in Fig. 1 zu sehen ist, nach oben durch einen Zugbolzen 7 fort, der mit dem oberen Ventilteller 8a und dem unteren Ventilteller 8b verbunden, vorzugsweise verschraubt ist. Der Zugbolzen 7 besitzt am oberen Ende einen Ringflansch 32, an dem eine kegelstumpfförmig ausgebildete Rückholfeder 2 anliegt. Das untere, breitere Ende der Rückholfeder 2 liegt auf einem Vorsprung 33 des oberen Gehäuseteiles 12 auf.

Die Funktionsweise des Regelventils ist folgende:

Zunächst wird die Steuerkammer 9 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Membrane (3) gegen die Feder 2 nach unten durchgedrückt wird. Auf diese Weise wird der Bügel 4 nach unten gefahren bis das an der Membran befestigte Ende 27 des Bügels 4 am Wandabschnitt 29 des Durchgangsrohres 14 aufliegt und die Ventilkugel 6 gibt die Austrittsöffnung frei. Nach Erreichen dieser Einstellung kann das Material aus der Primärdruckkammer 15 über die geöffnete Austrittsöffnung 20 in die Sekundärdruckkammer 10 einströmen und zwar so lange bis der sich in der Sekundärdruckkammer 10 aufbauende Druck, mit dem Druck in der Steuerrkammer 9 identisch ist. Das zu verarbeitende Material drückt hierbei die Membran nach oben, wodurch der Bügel 4 ebenfalls nach oben bewegt wird, mit der Folge, daß die Ventilkugel 6 die Austrittsöffnung verschließt. Sobald Material aus der Sekundärdruckkammer 10 durch den Materialauslaß

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abfließt, verringert sich der Druck in der Sekundärdruckkammer 10 und der Vorgang beginnt von neuem.

In der Fig. 3 ist das Regelventil 1 in Draufsicht dargestellt. Das Durchgangsrohr 14 ragt an beiden Seiten aus dem Gehäuse heraus, von dem in dieser Darstellung lediglich das Gehäuseoberteil 12 zu sehen ist. Mit 17 ist der Materialauslaß aus der Sekundärdruckkammer 10 bezeichnet. Das Gehäuse besitzt in Draufsicht kreisförmige Gestalt.

In der Fig.4 ist das Einströmen des Materials 18 schematisch dargestellt. Es handelt sich in dem hier gezeigten Beispiel um eine mit Partikeln 19, 19a versetzte Flüssigkeit, die aus der Primärdruckkammer 15 durch die Austrittsöffnung 20 in die Sekundärduckkammer 10 eindringt. Wenn eine solche zu verarbeitende Flüssigkeit beispielsweise große Teilchen 19a enthält, die durch den üblicherweise gebildeten Ringspalt nicht hindurchtreten könnten, so ist dies bei dem erfindungsgemäßen Regelventil 1 dadurch möglich, daß die Ventilkugel 6, die auf der Auflagefläche 31 des Bügels 4 ungehindert abrollen kann, seitlich ausweichen kann, so daß die Durchtrittsöffnung für das größere Teilchen 19a deutlich vergrößert wird. Je nach Art des zu verarbeitenden Mediums wird sich die Ventilkugel 6 ständig auf der Auflagefläche 31 hin und her bewegen, so daß alle ankommenden Teilchen in die Sekundärdruckkammer 10 gelangen können. Wie in dieser Darstellung deutlich zu sehen ist, kann keine Verstopfung auftreten, da eine Ablagerung des verarbeitenden Materials aufgrund der Anordnung der Ventilkugel 6 bezüglich der Austrittsöffnung 20 keine Ablagerungen zuläßt. Die

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Ventilkugel 6 wird ständig vom einströmenden Material 18 umströmt und dadurch auch gleichzeitig gereinigt.

In der Fig. 5 ist die Sekundardruckkammer (10) wie sie in der Fig. 1 zu sehen ist, vergrößert dargestellt. Die Ventilkugel 6 befindet sich in maximaler Offenstellung. Die hier durch die Pfeile 23 gekennzeichnete Reinigungsflüssigkeit breitet sich nach allen Seiten in der Sekundärdruckkammer aus, die einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Auf diese Art und Weise wird ein optimaler Reinigungseffekt erzielt, wodurch die Reinigungszeiten gegenüber denen bei herkömmlichen Regelventilen deutlich verkürzt werden können.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist die linke Hälfte des Durchgangsrohres 14 durch ein Verschlußstück 21 und eine Kappe 22 verschlossen, so daß das in der Primärdruckkammer 15 befindliche Material ausschließlich durch die Austrittsöffnung 20 hindurchtreten muß. Diese Ausführungsform kann bei Materialien eingesetzt werden, die nicht im Kreislauf geführt werden müssen.

Claims

Schutzansprüche

1. Steuerbares Regelventil für fließfähige Materialien mit einer in einem Gehäuse untergebrachten Steuerkammer und einer Sekundärdruckkammer, die voneinander durch eine Membran getrennt sind und mit einer in die Sekundärdruckkammer mündenden Primärdurckkammer, deren Austrittsöffnung mittels eines von der Membran betätigbaren Verschlußorganes absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verschlußorgan in der Sekundärdruckkammer (10) angeordnet ist und

daß mit der Membran (3) eine

Betätigungseinrichtung (2,4,7 ) verbunden ist, die das Verschlußorgan gegen das in die Sekundärdruckkammer (10) strömende Material (18) drückt.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärdurckkammer (15) durch ein in die Sekundärdruckkammer (10) geführtes Rohr gebildet ist, an dessen Austrittsöffnung (20) ein Ventilsitz (5) angeordnet ist, der mit dem Verschlußorgan zusammenwirkt.

3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein gerades Durchgangsrohr (14) ist, das sich durch die gesamte Sekundärdruckkammer (10) erstreckt und das mit seinen Rohrenden (24, 25) im Gehäuse

fixiert ist, wobei die Austrittsöffnung (20) durch eine senkrecht zur Achse (26) eingebrachte Bohrung gebildet ist.

4. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsrohr (14) parallel zur Ebene der Membran (3) angeordnet ist.

5. Regelventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadruch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (2, 4, 7) in der Sekundärdruckkammer einen Bügel (4) aufweist,der mit seinem einen Ende (27) an der Membran (3) befestigt ist und mit seinem freien Ende (28) am Verschlußorgan anliegt.

6. Regelventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan eine Ventilkugel (6) ist.

7. Regelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (6) am freien Ende (28) des Bügels (4) schwimmend gelagert ist.

8. Regelventil nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (4) senkrecht zum Rohr (14) im Bereich der Austrittsöffnung (20) angeordnet ist.

9. Regelventil nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (4) U-förmige Gestalt aufweist und daß zwischen seinen Enden (27, 28) die Ventilkugel (6) und das Durchgangsrohr (14) angeordnet sind.

10. Regelventil nach einem der Ansprüche 2-9,

dadurch gekennzeichnet, daß der der Austrittsöffnung (20) gegenüberliegende Wandabschnitt (29) des Rohres (14) einen Anschlag für das an der Membran (4) befestigte Ende (27) des Bügels (4) bildet.

11. Regelventil nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (2, 4, 7) in der Steuerdkammer (9) einen an der Membran (3) befestigten Zugbolzen (7) aufweist, der an einer sich in der Steuerkammer (9) befindlichen, an der Gehäuseinnenwand abstützenden Feder (2) angreift.

12. Regelventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (11) konische Gestalt aufweist.

13. Regelventil nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Sekundärdruckkammer (10) rotationssymetrische Gestalt aufweist.

14. Regelventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdruckkammer (10) die Gestalt eines Zylinders besitzt.

15. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (9) mit Druckgas beaufschlagbar ist.

16. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerkammer (9) eine zusätzliche Feder zur Einstellung des Vordruckes angeordnet ist, die auf den Zugbolzen einwirkt.