WO2009019036A1 - Nadelventilanordnung - Google Patents

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WO2009019036A1
WO2009019036A1 PCT/EP2008/006565 EP2008006565W WO2009019036A1 WO 2009019036 A1 WO2009019036 A1 WO 2009019036A1 EP 2008006565 W EP2008006565 W EP 2008006565W WO 2009019036 A1 WO2009019036 A1 WO 2009019036A1
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WO
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valve
needle
sealing element
arrangement according
valve arrangement
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PCT/EP2008/006565
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Buck
Michael Baumann
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3033—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head
    • B05B1/304—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve
    • B05B1/3046—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice
    • B05B1/306—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice the actuating means being a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00—Spindle sealings
    • F16K41/10—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00—Spindle sealings
    • F16K41/10—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube
    • F16K41/12—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube with approximately flat diaphragm

Definitions

  • the invention relates to a needle valve arrangement for controlling the flow of fluid media according to the preamble of claim 1.
  • valves for liquid coating material in a system for the series coating of workpieces such as vehicle bodies and their parts, but the invention is not limited thereto.
  • Valve arrangements of the type considered are i.a.
  • Liquid paint known, for example as a paint valve for the usual modular color change blocks (EP 0 979 964 Bl) or as a function valve, for example for a dosing (EP 1 250 964 Bl), depending on the construction, the valve needle either in the retracted position or in the extended Position abut the valve seat and thereby close the valve.
  • seals are required which seal the portion of the supply and discharge channels of the medium under the pressure of the controlled medium against the generally unpressurized space on the other side of the seal.
  • sealing elements are provided, which abut with an annular sealing edge on the valve needle and strip during the lifting movement of the needle adhering to her paint material or other medium.
  • the pressure required for sealing even when the valve needle is stopped for example, with springs or other elastic elements or by appropriate Shape of the seal (possibly with memory effect) achieved.
  • these known seals there is the problem that, for example, contained in a paint material solids or paint deposits on the valve needle, etc., can lead to damage to the sealing edge.
  • certain coating media critical in this respect such as the hardener component of 2K paints (such as isocyanate) may be drawn under the sealing edge by the lifting movement of the valve needle and then cure by a chemical reaction with moisture, which also leads to malfunction of the valve.
  • the hardener component of 2K paints such as isocyanate
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the known valve arrangements and to improve the reliability of the valve function even over longer periods of operation.
  • the invention is based on the finding that the above-described problems of the known valve arrangements are avoided when the needle seal is replaced by a sealing element attached to the needle, so that no longer takes place an axial lifting movement of the needle in the seal, but the seal with the Needle is moved.
  • the medium controlled by the valve can no longer get between the needle and the seal.
  • the seal can no longer by solid particles, for example of effect paints od.
  • the valve may become inoperable by sticking the needle in the seal. Since the media side of the seal and the pressure-free area located on its other side are always hermetically separated, the valve function can no longer be affected by pressure leakage.
  • the sealing element is formed as a generally disc-shaped membrane which is bendable parallel to the needle axis and which is less complex but very reliable and can be easily fastened to the valve needle with a central part while resting against it
  • the sealing element is designed as a bellows element, which allows relatively large strokes of the valve needle.
  • valves with diaphragms permanently connected to the valve needle are already known per se.
  • the valve arrangement according to the invention has various advantages, in particular various advantages, particularly in paint shops, such as the possibility that the valve can be reliably actuated with relatively low air pressure, inter alia because the membrane is affected by the present invention.
  • pneumatic or electric drive device is disconnected.
  • the invention allows a relatively large needle stroke, so that when the valve is open, a correspondingly large free flow cross-section of the controlled medium through the valve.
  • the valve arrangement according to the invention allows a simple switch position indication and a simple leakage monitoring.
  • the invention proves to be particularly advantageous when using the valve arrangement for controlling the hardener component of 2-component paints or for controlling other paint media for the coating of workpieces. More generally, however, the invention is suitable for all valve arrangements in which reliable and reliable sealing of a space through which the controlled medium flows arrives.
  • FIG. 1 shows an axial section through the valve arrangement according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the sealing element suitable for the valve arrangement according to FIG. 1;
  • Fig. 3 shows another embodiment of the invention.
  • the valve assembly shown in FIG. 1 consists essentially of a needle valve 1, whose generally cylindrical valve housing 2 is screwed into an outer housing body 3.
  • the valve needle 4 is axially displaceable, mounted by an automatically controllable drive means with a pneumatic piston drive 5 and a coil spring 6 in its opening and Closing positions is moved.
  • the conical end portion 7 of the valve needle 4 abuts against the inner wall 8 of the first media conduit 10 forming the valve seat, which is to be separated from the second media conduit 11 by the closed valve or connected thereto with the valve open, so that the under positive or other negative pressure medium can flow from the one duct into the other duct.
  • the automatically switched on and off control air for opening or closing the valve is supplied through the control port 12. Through a bore 13 of the adjacent to the axially inner side of the valve housing 2 region of the valve assembly can be vented.
  • valve arrangement corresponds to the prior art, so that no further explanations are required.
  • a sealing ring adjoining the valve needle 3 is provided in plan view, substantially disc-shaped sealing membrane 15 of the illustrated form, which is penetrated by the valve needle 4 headquarters
  • the axial height of the interior 18 is dimensioned according to the stroke of the valve needle between its open and closed positions, so that the required movements of the sealing membrane 15 are possible.
  • the sealing membrane 15 can be clamped for attachment to the housing body 3 as shown between its inner surface 19 and a, for example, on the valve housing 2 supporting retaining ring 20 which surrounds the interior 18 concentric with the needle axis in the example shown.
  • retaining ring 20 may lead a bore which connects the interior 18 with the vent hole 13.
  • the retaining ring could also be supported on a corresponding end face of the housing body and press the membrane against an opposite end face of the valve housing.
  • the valve needle is pressed into the open position by acting on its flange part 22 by the compressed air, which passes from the control connection 12 to the rear side of the flange part 22 facing the diaphragm.
  • the pressure chamber on said rear side of the flange part 22 is sealed against the inner space 18 containing the membrane 15 by the pressure sealing element 23, which bears slidably on the valve needle 4.
  • the circumference of the flange part 22 encloses the sliding seal element which is also movable with the valve needle.
  • the force acting on the sealing membrane 15 of the pressure of the valve-controlled medium such as a Be istungsmateri- as in the ducts 10, 11 acts on the valve needle 4 in the opening direction, while the valve needle from the on the flange portion 22 is pressed on the front side engaging compression spring 6 in the closed position.
  • the bearing bushing shown at 25 serve, in which a cylindrical ring body 26 firmly connected to the valve needle 4 and to the control terminal 12 slides.
  • the axial position of the control connection 12 can advantageously display the switching position of the valve in a simple manner visible from the outside.
  • valve needle 4 and for the membrane 15 different materials may be appropriate.
  • the valve needle may for example consist of steel (in particular VA) or a titanium material or ceramic.
  • the membrane may suitably consist of an elastomeric plastic such as EPDM, FKM and FFKM or of a thermoplastic such as PEE-UHMW, PTFE or Moldflon (a sprayable PTFE).
  • the membrane may also consist of metal, for example, VA in the case of a VA needle.
  • combinations of different plastics or of a plastic with, for example, textile reinforcements can be used for the membrane.
  • the conical end portion 7 of the valve needle 4 is expediently made of a different material than the valve needle itself, for example made of plastic such as PA, POM or PE, and may be suitably screwed into the free end of the valve needle.
  • plastic such as PA, POM or PE
  • FIG. 2 an embodiment of the invention is shown in which a disk-shaped membrane 15 'made of elastomeric material is connected by vulcanization with a metallic valve needle 4.
  • the Vulkanisationsverbund is recognizable at 28.
  • the screw connection of the conical end part 7, that is to say the preferably made of plastic needle point in the valve needle 4 is shown.
  • FIG. 3 another embodiment of the invention is shown in which the fixedly connected to the valve needle 4 'sealing element consists of a flexible bellows 30.
  • the bellows 30 has at least one, but preferably several e.g. Illustratively, rounded at the radially outer end shaft portions 31 which may rest against the valve needle at its radially inner end.
  • the bellows is attached with its needle tip 7 'facing, provided with a central opening end wall 32 to the valve needle 4, for example similar to the membrane of the embodiment of FIG. 1 or FIG. 2 or as shown by pinching between the open end of the needle 4th and the screwed needle tip 7 '.
  • the bellows 30 are transferred, as shown, into a radial flange part 34 formed on it, which can be slightly thicker axially than the shaft sections 31 and between a retaining ring 20 inserted into the housing body 3 and an indicated at 2 Part of the inner valve housing may be clamped, for example, inversely similar to the embodiment of FIG. 1. Also, the housing body 3 is shown only schematically without its ducts.
  • the bellows 30 can be represented as having a sliding on the valve needle 4 on the side of the flange part 34 facing away from the actual bellows part formed pressure seal 35 which seals the interior of the inner valve housing containing the drive device against the prevailing on the opposite side of the bellows element material pressure in the bellows member containing space 18 ', and their function corresponds to the extent of the sealing member 23 in FIG.
  • the bellows 30 may be made of plastic, for example of similar materials as the membrane of the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2, or also of metal. It allows easily relatively large strokes of the valve needle 4, in typical cases, for example, about 2 mm with an axial length of the bellows of about 10 mm.
  • the embodiment of FIG. 3 may correspond to that of FIG.
  • a sealing element which corresponds to the shape and / or function of the membrane 15 could also be used in a valve construction, for example according to EP 0 979 964 B1 mentioned in the introduction, in which the valve needle does not close in its extended position but in the retracted position.
  • a pneumatic piston drive 5 on the side facing away from the ducts of the membrane and another drive means may be provided for the valve needle such. an electromagnetic drive.

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Abstract

Eine Nadelventilanordnung zur Steuerung fließfähiger Medien wie insbesondere von Lackmaterialien in einer Beschichtungsanläge enthält als Nadeldichtung eine fest mit der Ventilnadel (4) verbundene und mit ihr bewegbar ausgebildete Dichtungsmembran (15) oder einen Dichtungsbalg.

Description

Nadelventilanordnung
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Nadelventilanordnung zur Steuerung des Flusses fließfähiger Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um Ventile für flüssiges Beschichtungsmaterial in einer Anlage zur serienweisen Beschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen und deren Teilen, doch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt.
Ventilanordnungen der betrachteten Gattung sind u.a. für
Flüssiglack bekannt, etwa als Farbventil für die üblichen mo- dularen Farbwechselblöcke (EP 0 979 964 Bl) oder als Funktionsventil beispielsweise für eine Dosierflüssigkeit (EP 1 250 964 Bl), wobei je nach Konstruktion die Ventilnadel entweder in der zurückgezogenen Position oder in der ausgefahrenen Position an dem Ventilsitz anliegen und dadurch das Ventil schließen kann.
In derartigen Ventilanordnungen sind Dichtungen erforderlich, die den unter dem Druck des gesteuerten Mediums stehenden Bereich der Zuführ- und Ableitungskanäle des Mediums gegen den in der Regel drucklosen Raum auf der anderen Seite der Dichtung abdichten. Zu diesem Zweck sind üblicherweise Dichtungselemente vorgesehen, die mit einer ringförmigen Dichtkante an der Ventilnadel anliegen und bei der Hubbewegung der Nadel das an ihr haftende Lackmaterial oder sonstige Medium abstreifen. Die zur Dichtung auch bei Stillstand der Ventilnadel erforderliche Anpresskraft wird beispielsweise mit Federn oder anderen elastischen Elementen oder durch zweckmäßige Formgebung der Dichtung (ggf. mit Memory-Effekt) erzielt. Bei diesen bekannten Dichtungen besteht das Problem, dass z.B. in einem Lackmaterial enthaltene Festkörper oder Lackablagerungen an der Ventilnadel usw. zu Beschädigungen der Dichtkante führen können. Auch können bestimmte in dieser Hinsicht kritische Lackmedien wie beispielsweise die Härterkomponente von 2K-Lacken (wie Isocyanat) durch die Hubbewegung der Ventilnadel unter die Dichtkante gezogen werden und dann durch eine chemische Reaktion mit Feuchtigkeit aushärten, was ebenfalls zu Funktionsstörungen des Ventils führt. Neben unerwünschten Druckverlusten des gesteuerten Mediums und dem möglichen Eindringen des Mediums in den Nadelantrieb ist eine typische Funktionsstörung des Ventils ein Festkleben der Ventilnadel in der Dichtung.
Ausgehend von dem obengenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Ventilanordnungen zu vermeiden und die Zuverlässigkeit der Ventilfunktion auch über längere Betriebszeiten zu verbes- sern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Ventilanordnung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die oben beschriebenen Probleme der bekannten Ventilanordnungen vermieden werden, wenn deren Nadeldichtung durch ein an der Nadel befestigtes Dichtungselement ersetzt wird, so dass nicht mehr eine axiale Hubbewegung der Nadel in der Dichtung stattfindet, sondern die Dichtung mit der Nadel mitbewegt wird. Infolgedessen kann das durch das Ventil gesteuerte Medium nicht mehr zwischen die Nadel und die Dichtung gelangen. Somit kann die Dichtung nicht mehr durch feste Partikel beispielsweise von Effektlacken od. dgl . oder durch Lackablagerungen auf der Nadel beschädigt werden oder das Ventil durch Festkleben der Nadel in der Dichtung funktionsunfähig werden. Da die Medienseite der Dichtung und der auf ihrer anderen Seite befindli- che, in typischen Fällen drucklose Bereich ständig hermetisch voneinander getrennt sind, kann die Ventilfunktion auch nicht mehr durch eine Druckleckage beeinträchtigt werden.
Am sichersten werden diese Vorteile erreicht, wenn das fle- xible Dichtelement integral oder permanent beispielsweise durch Sintern oder Vulkanisation mit der Ventilnadel verbunden ist. Stattdessen kann es aber auch zweckmäßig sein, das Dichtungselement lösbar und somit auswechselbar zwischen zwei Teilen der Ventilnadel zu montieren.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Dichtungselement als parallel zu der Nadelachse biegbare allgemein scheibenförmige Membran ausgebildet, die wenig aufwändig, jedoch sehr zuverlässig ist und einfach mit einem zentralen Teil an der Ventilnadel befestigt werden kann, während sie an ihrem
Umfang an dem äußeren Gehäusekörper und/oder an dem Ventilgehäuse befestigt oder zwischen dem Gehäusekörper und dem Ventilgehäuse eingeklemmt oder eingespannt werden kann.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das Dichtungselement dagegen als Balgelement ausgebildet, das relativ große Hubbewegungen der Ventilnadel ermöglicht.
Nadelventile mit fest mit der Ventilnadel verbundenen Membra- nen sind an sich schon bekannt. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung hat dem gegenüber aber verschiedene insbesondere in Lackieranlagen wichtige Vorteile wie z.B. die Möglichkeit, dass das Ventil mit relativ geringem Luftdruck zuverlässig betätigt werden kann, u.a. weil die Membran von der bei- spielsweise pneumatischen oder elektrischen Antriebsvorrichtung getrennt ist. Ferner ermöglicht die Erfindung einen relativ großen Nadelhub, so dass sich bei geöffnetem Ventil ein entsprechend großer freier Strömungsquerschnitt des durch das Ventil gesteuerten Mediums ergibt. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Ventilanordnung eine einfache Schaltstel- lungsanzeige und eine einfache Leckageüberwachung.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung bei Ver- wendung der Ventilanordnung für die Steuerung der Härterkomponente von 2K-Lacken oder für die Steuerung anderer Lackmedien für die Beschichtung von Werkstücken. Allgemeiner eignet sich die Erfindung aber für alle Ventilanordnungen, bei denen es auf eine sichere und zuverlässige Abdichtung eines von dem gesteuerten Medium durchströmten Raumes ankommt.
An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Ventilanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine für die Ventilanordnung gemäß Fig. 1 geeignete Ausführungsform des Dichtungselements; und
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Ventilanordnung besteht im Wesentlichen aus einem Nadelventil 1, dessen allgemein zylindri- sches Ventilgehäuse 2 in einen äußeren Gehäusekörper 3 geschraubt ist. In dem inneren Ventilgehäuse 2 ist axial verschiebbar die Ventilnadel 4 gelagert, die von einer automatisch steuerbaren Antriebseinrichtung mit einem pneumatischen Kolbenantrieb 5 und einer Spiralfeder 6 in ihre Öffnungs- und Schließstellungen bewegt wird. In der dargestellten ausgefahrenen Schließstellung liegt das konische Endteil 7 der Ventilnadel 4 an der den Ventilsitz bildenden Innenwand 8 eines ersten Medienleitungskanals 10 an, der durch das geschlossene Ventil von einem zweiten Medienleitungskanal 11 getrennt bzw. bei geöffnetem Ventil mit ihm verbunden werden soll, so dass das unter positivem oder in anderen Fällen negativem Druck stehende Medium aus dem einen Leitungskanal in den anderen Leitungskanal fließen kann. Die automatisch ein- und aus- schaltbare Steuerluft zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils wird durch den Steueranschluss 12 zugeführt. Durch eine Bohrung 13 kann der an die axial innere Seite des Ventilgehäuses 2 angrenzende Bereich der Ventilanordnung entlüftet werden.
Soweit sie bis hier beschrieben wurde, entspricht die dargestellte Ventilanordnung dem Stand der Technik, so dass keine weiteren Erläuterungen erforderlich sind. Während jedoch bei entsprechenden bekannten Ventilen zwischen dem an das innere Ventilgehäuse 2 angrenzenden Bereich und der an den Leitungs- kanal 10 des Ventilsitzes (8) angrenzenden Innenfläche des äußeren Gehäusekörpers 3 ein an der Ventilnadel gleitend anliegender Dichtungsring vorgesehen ist, dient stattdessen erfindungsgemäß als Dichtung eine in der Draufsicht im Wesentlichen scheibenförmige Dichtungsmembran 15 der dargestellten Form, die eine von der Ventilnadel 4 durchsetzte Zentrale
Öffnung haben und am Rand dieser Öffnung mit der Ventilnadel über ihren gesamten Umfang beispielsweise durch Sintern oder Vulkanisieren fest verbunden sein kann. Der sich radial an die zentrale Öffnung anschließende axial gewölbte Teil 16 der Membran, dessen Scheitelpunkt axial von der Ebene (oder ggf. von axial gegeneinander versetzten Ebenen) der Zentralen Öffnung und des Umfangs der Membran vorspringt, ermöglicht deren Biegung bei den Hubbewegungen der Ventilnadel und ist darstellungsgemäß in dem Innenraum 18 der Ventilanordnung ange- ordnet, der zwischen der Unterseite des Ventilgehäuses 2 und der angrenzend an den Leitungskanal 10 quer zu der Nadelachse verlaufenden Innenfläche 19 des Gehäusekörpers 3 gebildet ist. Die axiale Höhe des Innenraums 18 ist entsprechend dem Hub der Ventilnadel zwischen ihren Öffnungs- und Schließstellungen bemessen, so dass die erforderlichen Bewegungen der Dichtungsmembran 15 möglich sind. An ihrem z.B. kreisförmigen Umfang kann die Dichtungsmembran 15 zur Befestigung an dem Gehäusekörper 3 darstellungsgemäß zwischen dessen Innenfläche 19 und einem sich beispielsweise an dem Ventilgehäuse 2 abstützenden Haltering 20 eingespannt sein, der bei dem dargestellten Beispiel den Innenraum 18 konzentrisch zu der Nadelachse umschließt. Durch den Haltering 20 kann eine Bohrung führen, die den Innenraum 18 mit der Entlüftungsbohrung 13 verbindet. Der Haltering könnte sich auch an einer entsprechenden Stirnfläche des Gehäusekörpers abstützen und die Membran gegen eine gegenüberliegende Stirnfläche des Ventilgehäuses drücken.
Die Ventilnadel wird in die Öffnungsstellung durch Beaufschlagung ihres Flanschteils 22 durch die Druckluft gedrückt, die von dem Steueranschluss 12 her auf die der Membran zugewandte Rückseite des Flanschteils 22 gelangt. Der Druckraum an der genannten Rückseite des Flanschteils 22 ist gegen den die Membran 15 enthaltenden Innenraum 18 durch das gleitend an der Ventilnadel 4 anliegende Druckdichtungselement 23 abgedichtet. Den Umfang des Flanschteils 22 umschließt das e- benfalls mit der Ventilnadel bewegbare Gleitdichtungselement 24.
Der auf die Dichtungsmembran 15 wirkende Druck des von dem ventilgesteuerten Mediums wie z.B. eines Beschichtungsmateri- als in den Leitungskanälen 10, 11 beaufschlagt die Ventilnadel 4 in Öffnungsrichtung, während die Ventilnadel von der an dem Flanschteil 22 auf dessen Vorderseite angreifenden Druckfeder 6 in die Schließstellung gedrückt wird.
Zur axialen Führung der Ventilnadel 4 in dem Ventilgehäuse 2 kann neben den erwähnten Dichtungselementen 23 und 24 auch die bei 25 dargestellte Lagerbuchse dienen, in der ein mit der Ventilnadel 4 und mit dem Steueranschluss 12 fest verbundener zylindrischer Ringkörper 26 gleitet.
Da der Druckluft-Steueranschluss 12 beim Öffnen und Schließen zusammen mit der Ventilnadel 4 verschoben wird, kann die axiale Stellung des Steueranschlusses 12 vorteilhaft auf einfache Weise von außen sichtbar die Schaltstellung des Ventils anzeigen .
Für die Ventilnadel 4 und für die Membran 15 können verschiedene Werkstoffe zweckmäßig sein. Die Ventilnadel kann beispielsweise aus Stahl (insbesondere VA) oder einem Titanwerkstoff oder auch aus Keramik bestehen. Insbesondere in diesen Fällen kann die Membran zweckmäßig aus einem Elastomerkunststoff wie EPDM, FKM und FFKM oder aus einem Thermoplast wie PEE-UHMW, PTFE oder Moldflon (einem spritzfähigen PTFE) bestehen. Die Membran kann aber auch aus Metall bestehen, beispielsweise aus VA im Fall einer VA-Nadel. Auch Kombinati- onen aus verschiedenen Kunststoffen oder aus einem Kunststoff mit beispielsweise textilen Verstärkungen sind für die Membran verwendbar.
Das konische Endteil 7 der Ventilnadel 4 besteht zweckmäßig aus einem anderen Werkstoff als die Ventilnadel selbst, beispielsweise aus Kunststoff wie PA, POM oder PE, und kann zweckmäßig in das freie Ende der Ventilnadel eingeschraubt sein . In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine scheibenförmige Membran 15' aus Elastomerwerkstoff durch Vulkanisation mit einer metallischen Ventilnadel 4 verbunden ist. Der Vulkanisationsverbund ist bei 28 erkennbar. Bei 29 ist die Verschraubung des konischen Endteils 7, also der vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Nadelspitze in der Ventilnadel 4 dargestellt.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das fest mit der Ventilnadel 4' verbundene Dichtungselement aus einem flexiblen Faltenbalg 30 besteht. Der Faltenbalg 30 hat mindestens einen, vorzugsweise aber mehrere z.B. darstellungsgemäß am radial äußeren Ende gerundete Wellenabschnitte 31, die an ihrem radial inneren Ende an der Ventilnadel anliegen können. Der Faltenbalg ist mit seiner der Nadelspitze 7' zugewandten, mit einer zentralen Öffnung versehenen Endwand 32 an der Ventilnadel 4 befestigt, beispielsweise ähnlich wie die Membran des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 oder Fig. 2 oder darstellungsgemäß durch Einklemmen zwischen dem offenen Ende der Nadel 4 und der eingeschraubten Nadelspitze 7' . An seinem zu der Endwand 32 axial entgegengesetzten Ende geht der Faltenbalg 30 darstellungsgemäß in einen ihm angeformten radialen Flanschteil 34 über, der axial etwas dicker sein kann als die Wellenab- schnitte 31 und zwischen einem in den Gehäusekörper 3 eingesetzten Haltering 20 und einen bei 2 angedeuteten Teil des inneren Ventilgehäuses eingeklemmt sein kann, beispielsweise umgekehrt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Auch der Gehäusekörper 3 ist nur schematisch ohne seine Leitungskanäle dargestellt.
Gemäß einem besonderen Merkmal kann dem Faltenbalg 30 darstellungsgemäß an der dem eigentlichen Balgteil abgewandten Seite des Flanschteils 34 eine gleitend an der Ventilnadel 4 anliegende Druckdichtung 35 angeformt sein, die den Innenraum des die Antriebseinrichtung enthaltenden inneren Ventilgehäuses gegen den auf der entgegengesetzten Seite des Balgelements herrschenden Materialdruck in dem das Balgelement ent- haltenden Raum 18' abdichtet, und deren Funktion insoweit dem Dichtungselement 23 in Fig. 1 entspricht.
Der Faltenbalg 30 kann aus Kunststoff bestehen, beispielsweise aus ähnlichen Werkstoffen wie die Membran des Ausführungs- beispiels nach Fig. 1 und Fig. 2, oder auch aus Metall. Er ermöglicht problemlos relativ große Hubbewegungen der Ventilnadel 4, in typischen Fällen beispielsweise etwa 2 mm bei einer axialen Länge des Faltenbalgs von etwa 10 mm. Bei der Öffnungsbewegung der Ventilnadel bewegt sich der der Nadel- spitze 7' zugewandte Teil des Faltenbalgs mit der Nadel, während der Flanschteil 34 ortsfest ist und die Nadel in der e- benfalls ortsfesten Druckdichtung 35 gleitet. In anderer Hinsicht kann das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dem nach Fig. 1 entsprechen.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. Insbesondere könnte ein der Form und/oder Funktion der Membran 15 entsprechendes Dichtungselement auch in einer Ventilkonstruk- tion beispielsweise gemäß der eingangs erwähnten EP 0 979 964 Bl eingesetzt werden, bei der die Ventilnadel nicht in ihrer ausgefahrenen, sondern in der zurückgezogenen Position schließt. Ferner könnte statt des pneumatischen Kolbenantriebs 5 auf der den Leitungskanälen abgewandten Seite der Membran auch eine andere Antriebseinrichtung für die Ventilnadel vorgesehen sein wie z.B. ein elektromagnetischer Antrieb .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Nadelventilanordnung zur Steuerung des Flusses fließfähiger Medien in einer Beschichtungsanlage mit einem äußeren Gehäusekörper (3) , durch den Leitungskanäle (10, 11) zur Zuleitung und Ableitung des zu steuernden Medi- ums führen, einem in dem äußeren Gehäusekörper (3) angeordneten Ventilgehäuse (2), einer in dem Ventilgehäuse (2) zum Öffnen und Schließen des Ventils verschiebbar gelagerten oder geführten Ventilnadel (4), die mit einem Ventilsitz (8) in oder an einem der Leitungskanäle (10) zusammenwirkt, einer mit der Ventilnadel (4) verbundenen automatisch steuerbaren Antriebsvorrichtung (5) , und ferner mit einem fest mit dem äußeren Gehäusekörper (3) und/oder dem Ventilgehäuse (2) verbundenen Dichtungselement (15), das den auf der einen Seite des Dichtungselements (15) befindlichen Bereich der Leitungskanäle (10, 11) gegen einen auf der anderen Seite des Dichtungselements befindlichen Bereich der Ventilanordnung abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) fest mit der Ventilnadel (4) verbunden und mit ihr bewegbar ausgebildet ist.
2. Nadelventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Dichtungselement als Membran (15) ausgebildet ist, die in der zu der Nadelachse parallelen Richtung biegbar ist.
3. Nadelventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) allgemein scheibenförmig ist und mit einem zentralen Teil an der Ventilnadel (4) befestigt ist, während es an seinem Umfang an dem äußeren Gehäusekörper (3) und/oder an dem Ventilgehäuse (2) befestigt ist.
4. Nadelventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) radial anschließend an seine von der Ventilnadel (4) durchsetzte zentrale Öffnung einen axial gewölbten Teil (16) hat, dessen Scheitelpunkt axial von der Ebene oder den Ebenen der zentralen Öffnung und des Umfangs des Dichtungselements (15) vorspringt.
5. Nadelventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement durch ein Balgelement (31) gebildet ist, das an seinem einen axialen Ende (32) an der Ventilnadel (4) und an seinem entgegengesetzten Ende (34) an dem Gehäusekörper (3) und/oder an dem Ventilgehäuse (2) befestigt ist.
6. Nadelventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Balgelement (31) an seinem axial inneren Ende (34) eine gleitend an der Ventilnadel (4) anliegende Dichtung (35) angeformt ist.
7. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) sich in einem an das Ventilgehäuse (2) angrenzenden In- nenraum (18) der Ventilanordnung befindet, dessen längs der Nadelachse gemessene Höhe entsprechend der Hubbewegung der Ventilnadel (4) zwischen ihren Öffnungs- und Schließstellungen bemessen ist.
8. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) an seinem Umfang zur Befestigung an dem äußeren Gehäusekörper
(3) und/oder an dem Ventilgehäuse zwischen dessen Innenfläche (19) und einem sich an dem Ventilgehäuse (2) oder an dem Gehäusekörper abstützenden Haltering (20) eingespannt ist, der einen das Dichtungselement (15) enthaltenden, entsprechend der Hubbewegung bemessenen Innenraum (18) wenigstens auf einem Teil der axialen Länge des Innenraums umschließt.
9. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) zwischen dem äußeren Gehäusekörper (3) und dem Ventilgehäuse (2) eingeklemmt oder eingespannt ist.
10. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Dichtungselement (15) integral beispielsweise durch Sintern oder Vulkanisation mit der Ventilnadel (4) verbunden ist.
11. Nadelventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (15) lösbar zwischen zwei Teilen der Ventilnadel (4) montiert ist.
12. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Teil der Antriebsvorrichtung (5) der Ventilnadel (4) in dem inneren Ventilgehäuse (2) auf der zu dem abgedichteten Bereich der Leitungskanäle (10, 11) entgegengesetzten Seite des Dichtungselements (15) befindet.
13. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen pneumatischen Kolbenantrieb (5) oder einen elektromagnetischen Antrieb enthält oder dadurch gebildet ist.
14. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (5) an einem Teil der Ventilnadel (4) angreift, der sich entfernt von dem Dichtungselement (15) auf dessen den Leitungskanälen (10,11) abgewandten Seite befindet.
15. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (4) in mindestens einem Dichtungselement (23, 24) und/oder mindestens einem Lagerelement (25) in dem Ventilgehäuse (2) geführt ist .
16. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (4) nur eine Dichtfläche an ihrem konischen Ende (7) besitzt und nur mit einem einzigen Ventilsitz (8) zusammenwirkt.
17. Nadelventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung eine Spiralfeder (6) enthält.
18. Dichtungselement (15) einer Nadelventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Verwendung der Nadelventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 für die Steuerung der Härterkomponente von 2K-Lacken oder für die Steuerung anderer Lackmedien für die Beschichtung von Werkstücken.
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