JP6605630B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部および／または請求項１５の上位概念部に記載の特徴を備えた弁装置に関する。

請求項１の上位概念部に記載の弁装置は、欧州特許第１１２３１５５号明細書（EP 1 123 155 B1）に開示されている。この弁装置では、制御ダイヤフラムに空気力式に力が加えられるようになっており、このことは、使用可能な圧力範囲を極めて低い圧力に制限するかまたは大きな伝達面積を必要とする。

請求項１５の上位概念部に記載の弁装置は、独国特許発明第１９５４２７９７号明細書（DE 195 42 797 B4）に開示されている。この刊行物に示された装置は、極めて大きな構造を有している。蓄力器の制御は、手動調節によって行われる。

本発明の課題は、上に記載した問題点を少なくとも部分的に回避する、弁装置を提供することである。

この課題は、請求項１および／または請求項１５の特徴部に記載の特徴を備えた弁装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項において定義されている。

実質的に非圧縮性の流体（例えば液体または高圧縮された気体）用の、少なくとも部分的に弁ハウジング内に配置された制御室を設けることによって、大きな伝達面積を必要とすることなしに、使用可能な圧力範囲を、従来技術に比べて大幅に高い圧力に拡げることができる。本発明によって、従来技術におけるような約２５バールの圧力の代わりに、１００バールまでの圧力範囲が得られる。実質的に非圧縮性の流体が、圧力発生装置によって生ぜしめられた圧力のための伝達液体として機能するので、圧力発生装置を、閉鎖エレメントに関して任意に配置することができ、このことは、好適な構造形態を可能にする。

蓄力器から圧力伝達エレメントに加えられる力を低減することができる、制御可能な荷重軽減装置を設けることによって、制御装置による力の調節が可能になり、その結果手動調節は不要になる。

付言しておくと、面積が分かっている場合、力と圧力との間における換算は簡単に実施することができるので、以下において力および圧力という概念は、互換性をもって使用される。

次に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

本発明に係る弁装置の１実施形態を示す斜視図である。 図２ａは図１の弁装置の断面図であり、図２ｂは図２ａの断面線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図２ａに示された弁装置の変えられた状態を示す図である。 本発明に係る弁装置の別の実施形態を示す断面図である。

図１には、提案された弁装置が斜視図で略示されており、この図１には、図２ａに示された断面図の断面平面Ｓが示されている。

図２ａには、液体供給路２と調量弁３とを備えた弁ハウジング１が示されており、調量弁３は、閉鎖エレメント４によって閉鎖可能な取出し開口５を有している。液体供給路２を介して液体、例えば一成分または多成分のプラスチック混合物の液状のプラスチック成分が、調量弁３内に流入させられる。

液体供給路２もしくは調量弁３内における液体に対して作用する圧力制御装置が設けられている。この圧力制御装置は、閉鎖エレメント４に対して作用する制御ダイヤフラム６を有している。圧力制御装置を液体供給路２もしくは調量弁３から隔てる遮断ダイヤフラム７が設けられている。この遮断ダイヤフラム７は、閉鎖エレメント４の、取出し開口５とは反対側の端部に配置されている。圧力制御装置は、実質的に非圧縮性の流体のための、本実施形態では完全に弁ハウジング１内に配置された流体密の制御室８を有している。図示のように遮断ダイヤフラム７は、サンドイッチ状に配置された複数の個別ダイヤフラムとして形成されている。この構成は、１つのダイヤフラムの比較的厚い単層の構成に比べて有利であると言える。このことは、すべてのダイヤフラムに関して行うことができる。

圧力発生装置が設けられており、この圧力発生装置によって制御ダイヤフラム６に、制御室８内に配置された非圧縮性の流体を介して圧力を加えることができる。

圧力制御装置は、制御ダイヤフラム６に対して作用する圧力を閉鎖エレメント４に伝達する、制御ダイヤフラム６と閉鎖エレメント４との間に配置された伝達エレメント２４を有している。伝達エレメント２４は、本実施形態では、制御ダイヤフラム６と、閉鎖エレメント４に配置された遮断ダイヤフラム７との間に配置されている。ここではピストン形状の伝達エレメント２４は、閉鎖エレメント４に結合された第１のエレメント部分２４ａと、制御ダイヤフラム６に結合された第２のエレメント部分２４ｂとから成っている。第１のエレメント部分２４ａおよび第２のエレメント部分２４ｂの、互いに向かい合っている端部は、互いに接触している（例えば間に位置している球状面を介してモーメントフリーに接触している。図示せず）ので、制御ダイヤフラム６への圧力作用時に、この圧力は第２のエレメント部分２４ｂおよび第１のエレメント部分２４ａを介して、閉鎖エレメント４に伝達されることができる。

圧力発生装置は、蓄力器９（ここでは１つのコイルばねとして形成されているが、他の形態の蓄力器も使用可能である）によって力を加えることができる圧力伝達エレメント１０を有しており、この圧力伝達エレメント１０は、本実施形態ではプランジャもしくはピストンとして形成されている。圧力伝達エレメント１０は、ここでは第１のロールダイヤフラム１１を用いて閉鎖されている制御室８に力を加える。

制御可能な荷重軽減装置が設けられており、この荷重軽減装置によって、蓄力器９から圧力伝達エレメント１０に対して加えられた力を減じることができる。制御可能な荷重軽減装置は、ここでは、圧力下にある流体によって満たすことができる荷重軽減室１２として形成されている。本実施形態では、流体は空気である。流体は、流体開口１３を介して荷重軽減室１２内に流入させることができ、かつ例えば比例調圧器を介して、調節可能な圧力下に保つことができる。図示の実施形態では、流体は圧力伝達エレメント１０の肩部１４に作用し、蓄力器９から圧力伝達エレメント１０に加えられた力を、調節可能な値だけ低減する。蓄力器９から圧力伝達エレメント１０に加えられる力は、つまり、流体の圧力の調節に応じて所望の値に低減することができる最大の力である。

制御室８内における流体圧は、蓄力器９によって第１のロールダイヤフラム１１に加えられる力から、荷重軽減室１２からの蓄力器９に抗して作用する力を差し引いた力から成っている。遮断ダイヤフラム７には、流出する液体によって発生する力が作用する。遮断ダイヤフラム７および制御ダイヤフラム６の寸法設定は、制御室８における流体の比較的低い圧力（例えば３０バール）が、流出する液体によって生ぜしめられる比較的大きな圧力（例えば９０バール）とバランスするように選択されている。これは、１：３の伝達比に相当する。圧力変動が発生すると、遮断ダイヤフラム７および制御ダイヤフラム６は、閉鎖エレメント４と取出し開口５との間における間隙の増大または縮小時に新しいバランスが生じるように、（図２ａにおいて左または右に向かって）移動することができる。

本実施形態では、故障時に閉鎖エレメント４による取出し開口５の確実な閉鎖が行われることで、流体によって加えられる圧力の不足による故障が防止されている。すなわち荷重軽減室１２における流体の圧力が不足した場合でも、蓄力器９から圧力伝達エレメント１０に対して加えられる力は減じられない。この力は、それが閉鎖エレメント４によって取出し開口５を閉鎖するのに十分であるように設定されている。

図示の実施形態では、蓄力器９は２部分から形成されている。すなわち第１の蓄力器９１と第２の蓄力器９２とが設けられており、両方の蓄力器９１，９２は、直列に接続されていて、それぞれフランジ１６に支持されており、このときこのフランジ１６は、圧力伝達エレメント１０に摺動可能に配置されたキャリッジ１５に配置されている。キャリッジ１５は、滑り軸受１７を介して圧力伝達エレメント１０に接触している。

圧力伝達エレメント１０は、ヘッド部分１９を有しており、このとき第２のロールダイヤフラム１８は、ヘッド部分１９と肩部１４との間においてクランプされている。

図示の実施形態とは異なり、制御室８を圧力発生装置に対してもしくは圧力発生装置の圧力伝達エレメント１０のヘッド部分１９に対してシールするエレメント、もしくは荷重軽減室１２を圧力伝達エレメント１０の肩部１４に対してシールするエレメントは、ロールダイヤフラムとして形成されていなくてもよい。その代わりに、フラットダイヤフラムまたはピストンシール部材を使用することが可能である。

閉鎖エレメント４による取出し開口５の完全な閉鎖のために、好ましくは空気力式に押圧可能な調節エレメント２０が設けられている。上に記載したように空気力系が故障した場合には、調節エレメント２０による取出し開口５の確実な閉鎖が保証されない。しかしながら上に記載した故障防止装置が、取出し開口５の確実な閉鎖を保証する。

図２ｂには、図２ａの断面線Ａ−Ａに沿って断面された調量弁３が示されている。閉鎖エレメント４は本実施形態では、調量弁３の内壁２２に接触する突出部２１を有しており、これらの突出部２１を介して閉鎖エレメント４は、この実施形態ではノズル形状の取出し開口５に対する半径方向の変位を防止されている。

図３に示されているように、弁ハウジング１は、本実施形態では２つの弁ハウジング部分を、つまり第１の弁ハウジング部分１ａと、この第１の弁ハウジング部分１ａに解離可能に結合可能である第２の弁ハウジング部分１ｂとを有している。図示の図面には、第１の弁ハウジング部分１ａと第２の弁ハウジング部分１ｂとは互いに解離されて示されている。調量弁３、取出し開口５、閉鎖エレメント４、液体供給路２および遮断ダイヤフラム７は、第１の弁ハウジング部分１ａ内に配置されており、制御室８、制御ダイヤフラム６、荷重軽減室１２、圧力伝達エレメント１０および蓄力器９は、第２の弁ハウジング部分１ｂ内に配置されている。

２部分から成る伝達エレメント２４の第１のエレメント部分２４ａは、第１の弁ハウジング部分１ａにおける開口内に配置されている。第２のエレメント部分２４ｂは、第２の弁ハウジング部分１ｂ内に配置されている。第２のエレメント部分２４ｂの自由端部は、第２の弁ハウジング部分１ｂの表面を越えて突出している。第１の弁ハウジング部分１ａとの第２の弁ハウジング部分１ｂの結合は、第２のエレメント部分２４ｂの自由端部が第１の弁ハウジング部分１ａの開口内に導入されることによって、簡単にすることができる。

図４には、図２ａに示された断面図で、提案された弁装置の別の実施形態が示されている。この実施形態では弁装置は、３部分から形成された弁ハウジング１を、つまり第１の弁ハウジング部分１ａ、第２の弁ハウジング部分１ｂおよび第３の弁ハウジング部分１ｃとから成る弁ハウジング１を有している。第１の弁ハウジング部分１ａ内には、調量弁３、取出し開口５、閉鎖エレメント４、液体供給路２、遮断ダイヤフラム７および２部分から成る伝達エレメント２４の第１のエレメント部分２４ａが配置されている。第１の弁ハウジング部分１ａには、第２の弁ハウジング部分１ｂが結合されており、この第２の弁ハウジング部分１ｂ内には、第２のエレメント部分２４ｂ、制御ダイヤフラム６および制御室８の第３の制御室領域８ｃが配置されている。第３の弁ハウジング部分１ｃ内には、圧力発生装置（圧力伝達エレメント１０、蓄力器９）、荷重軽減装置（荷重軽減室１２）および第１の制御室領域８ａが配置されている。同様に第３の弁ハウジング部分１ｃ内に配置された第１のロールダイヤフラム１１は、圧力発生装置に対して第１の制御室領域８ａを画定している。第１の制御室領域８ａは、第２の制御室領域８ｂを形成する管路２３を介して、第２の弁ハウジング部分１ｂにおける第３の制御室領域８ｃに接続されている。この実施形態において、第１の制御室領域８ａ、第２の制御室領域８ｂおよび第３の制御室領域８ｃは一緒に、弁装置の制御室８を形成している。

１ 弁ハウジング
１ａ 第１の弁ハウジング部分
１ｂ 第２の弁ハウジング部分
１ｃ 第３の弁ハウジング部分
２ 液体供給路
３ 調量弁
４ 閉鎖エレメント
５ 取出し開口
６ 制御ダイヤフラム
７ 遮断ダイヤフラム
８ 制御室
８ａ 第１の制御室領域
８ｂ 第２の制御室領域
８ｃ 第３の制御室領域
９ 蓄力器
９１ 第１の蓄力器
９２ 第２の蓄力器
１０ 圧力伝達エレメント
１１ 第１のロールダイヤフラム
１２ 荷重軽減室
１３ 流体開口
１４ 肩部
１５ キャリッジ
１６ フランジ
１７ 滑り軸受
１８ 第２のロールダイヤフラム
１９ 圧力伝達エレメント１０のヘッド部分
２０ 調節エレメント
２１ 突出部
２２ 内壁
２３ 管路
２４ 伝達エレメント
２４ａ 第１のエレメント部分
２４ｂ 第２のエレメント部分

Claims (22)

1. 一成分または多成分のプラスチック混合物の液状のプラスチック成分用の弁装置であって、
   液体供給路（２）と、閉鎖エレメント（４）によって閉鎖可能な取出し開口（５）を有する調量弁（３）とを備えた弁ハウジング（１）と、
   前記液体供給路（２）内における液体に対して作用する圧力制御装置であって、前記閉鎖エレメント（４）に対して作用する制御ダイヤフラム（６）を有する圧力制御装置と、
   前記圧力制御装置を前記液体供給路（２）から隔てる遮断ダイヤフラム（７）と、を有している弁装置において、
   前記圧力制御装置は、非圧縮性の流体用の、少なくとも部分的に前記弁ハウジング（１）内に配置された１つの流体密の制御室（８）を有しており、前記制御室（８）内に配置された前記非圧縮性の流体を介して前記制御ダイヤフラム（６）に圧力を加えることができる、圧力発生装置が設けられていることを特徴とする、弁装置。
2. 前記遮断ダイヤフラム（７）は、前記閉鎖エレメント（４）に配置されている、請求項１記載の弁装置。
3. 前記遮断ダイヤフラム（７）は、前記閉鎖エレメント（４）の、前記取出し開口（５）とは反対側の端部に配置されている、請求項２記載の弁装置。
4. 前記圧力制御装置は、前記制御ダイヤフラム（６）に作用する圧力を前記閉鎖エレメント（４）に伝達する、前記制御ダイヤフラム（６）と前記閉鎖エレメント（４）との間に配置された伝達エレメント（２４）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁装置。
5. 前記圧力制御装置は、前記制御ダイヤフラム（６）に作用する圧力を前記閉鎖エレメント（４）に伝達する、前記制御ダイヤフラム（６）と前記閉鎖エレメント（４）との間に配置された伝達エレメント（２４）を有しており、前記伝達エレメント（２４）は、前記制御ダイヤフラム（６）と前記遮断ダイヤフラム（７）との間に配置されている、請求項２または３記載の弁装置。
6. 前記制御室（８）は、第１のシール部材または第１のロールダイヤフラム（１１）によって、前記圧力発生装置に対して閉鎖されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁装置。
7. 前記圧力発生装置は、蓄力器（９）と、該蓄力器（９）によって力を加えることができる圧力伝達エレメント（１０）とを有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁装置。
8. 前記蓄力器（９）は、コイルばねとして形成されている、請求項７記載の弁装置。
9. 前記蓄力器（９）は、少なくとも２部分から形成されている、請求項７または８記載の弁装置。
10. 前記蓄力器（９）は、第１の蓄力器（９１）と第２の蓄力器（９２）とを有していて、該蓄力器（９１，９２）は、互いに直列に接続されている、請求項９記載の弁装置。
11. 前記第１の蓄力器（９１）と前記第２の蓄力器（９２）とはそれぞれ、前記圧力伝達エレメント（１０）に摺動可能に配置されたキャリッジ（１５）のフランジ（１６）に支持されている、請求項１０記載の弁装置。
12. 前記弁ハウジング（１）は、少なくとも２部分から形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁装置。
13. 前記弁ハウジング（１）は、第１の弁ハウジング部分（１ａ）と第２の弁ハウジング部分（１ｂ）とを有していて、前記第１の弁ハウジング部分（１ａ）は、前記第２の弁ハウジング部分（１ｂ）に解離可能に結合可能である、請求項１２記載の弁装置。
14. 前記第１の弁ハウジング部分（１ａ）内に少なくとも、前記調量弁（３）、前記取出し開口（５）、前記閉鎖エレメント（４）、前記液体供給路（２）および前記遮断ダイヤフラム（７）が配置されている、請求項１３記載の弁装置。
15. 前記第２の弁ハウジング部分（１ｂ）内に少なくとも、前記制御ダイヤフラム（６）および前記制御室（８）が配置されている、請求項１３または１４記載の弁装置。
16. 前記第２の弁ハウジング部分（１ｂ）内に前記圧力発生装置も配置されている、請求項１５記載の弁装置。
17. 前記弁ハウジング（１）は第３の弁ハウジング部分（１ｃ）を有しており、該第３の弁ハウジング部分（１ｃ）内に、前記圧力発生装置と第１の制御室領域（８ａ）とが配置されており、前記第２の弁ハウジング部分（１ｂ）内に、前記制御ダイヤフラム（６）と第３の制御室領域（８ｃ）とが配置されており、該第３の制御室領域（８ｃ）は、第２の制御室領域（８ｂ）を形成する管路（２３）を介して、前記第１の制御室領域（８ａ）に接続されており、前記第１の制御室領域（８ａ）、第２の制御室領域（８ｂ）および第３の制御室領域（８ｃ）は、一緒に前記制御室（８）を形成している、請求項１３または１４記載の弁装置。
18. 請求項１から１７までのいずれか１項記載の弁装置であって、
    前記圧力発生装置は、蓄力器（９）によって力を加えることができる圧力伝達エレメント（１０）を有しており、
    前記蓄力器（９）から前記圧力伝達エレメント（１０）に加えられる力を低減することができる、制御可能な荷重軽減装置が設けられている、弁装置。
19. 前記荷重軽減装置は、荷重軽減室（１２）を有している、請求項１８記載の弁装置。
20. 前記荷重軽減室（１２）内に流体開口（１３）が開口しており、該流体開口（１３）を介して、加圧された流体または加圧された空気が、前記荷重軽減室（１２）内に流入可能である、請求項１９記載の弁装置。
21. 前記圧力伝達エレメント（１０）は、前記荷重軽減室（１２）を画定する肩部（１４）を有している、請求項１９または２０記載の弁装置。
22. 前記荷重軽減室（１２）は、前記圧力伝達エレメント（１０）に対して、少なくとも部分的に、第２のシール部材または第２のロールダイヤフラム（１８）によって閉鎖されている、請求項１９から２１までのいずれか１項記載の弁装置。

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