Title:
Medienventil für einen Lackwechsler
Kind Code:
A1


Abstract:

Um die Schaltzeilen eines Medienventils für einen Lackwechsler zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass der Ventilschließkörper (8) des Medienventils mittels zweier Kolben (15, 16), die in Tandemanordnung an einer Hohlstange (9) befestigt sind, erfolgt.
Vor den Kolben (15, 16) befindet sich dazu jeweils eine Druckkammer (19, 20), die über einen gemeinsamen Steuerdruckanschluss (25) mit Druckluft versorgt werden.
Mit einer Druckbeaufschlagung wird das Medienventil geöffnet. Mit der Rücknahme des Steuerdruckes schließt eine Ventilrückstellfeder (22) das Medienventil wieder.




Inventors:
Sonnleitner, Harald (63075, Offenbach, DE)
Application Number:
DE102016118396A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
09/28/2016
Assignee:
APSON Lackiertechnik GmbH, 63075 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015102332A1N/A2015-08-20
DE102011101978B3N/A2012-11-08



Foreign References:
WO2005093299A12005-10-06
Attorney, Agent or Firm:
Hebing, Norbert, Dipl.-Phys., 61231, Bad Nauheim, DE
Claims:
1. Medienventil für einem Lackwechsler mit einem Gehäuse, einem in einer Außenwand des Gehäuses liegenden Medienventilauslass (6), der an der Innenseite der Außenwand von einem Ventilsitz (7) umgeben ist, einer Ventilkammer (11) vor dem Medienventilauslass (6), einem mit dem Ventilsitz (7) zusammenwirkenden Ventilschließkörper (8) am Ende einer Stange (9), an der ein erster zur Stange koaxialer Kolben (15) befestigt ist, der mit einer Stirnseite an eine Druckkammer (19) im Gehäuse angrenzt, die mit einem Steuerdruckanschluss (25) am Gehäuse in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter zur Stange koaxialer Kolben (16) an der Stange (9) befestigt ist, der mit einer Stirnseite, die die gleiche Ausrichtung aufweist wie die Stirnseite des ersten Kolbens (15), an eine weitere Druckkammer (20) im Gehäuse angrenzt, die ebenfalls mit dem Steuerdruckanschluss (25) verbunden ist, wobei beide Druckkammern (19, 20) kommunizierend miteinander verbunden sind.

2. Medienventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Hohlzylinder (1) und darin einen vorderen Stopfen (2), der die Außenwand des Gehäuses bildet, in dem sich der Medienventilauslass (6) mit dem Ventilsitz (7) befindet, besitzt, wobei der erste Kolben (15) in einem hohlen Abschnitt des vorderen Stopfens (2) und der zweite Kolben (16) im Hohlzylinder (1) gedichtet geführt sind.

3. Medienventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Kolben (15) und dem auf ihn folgenden zweiten Kolben (16) eine Trennwand (17) in dem hohlen Abschnitt des vorderen Stopfens (2) angeordnet ist, durch die die Stange (9) gedichtet hindurchgeführt ist.

4. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (9) hohl ist und an ihrem vorderen Ende von dem Ventilschließkörper (8) verschlossen ist, wobei in der Stangenwand mindestens eine Öffnung (12) vorhanden ist, die den Innenraum der Stange (9) mit der Ventilkammer (11) verbindet.

5. Medienventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Innenraum der Stange (9) ein Medienzuführungsrohr (30) bis zum Ventilschließkörper (8) geführt ist, wobei das vor dem Ventilschließkörper (8) liegende Ende des Medienzuführungsrohres (30) offen ist.

6. Medienventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Medienzuführungsrohr (30) und der Stangenwand ein Ringkanal (31) ausgebildet ist, der der Medienrückführung dient.

7. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (1) einen hinteren Stopfen (3) aufweist, wobei sich zwischen diesem und dem zweiten Kolben (16) eine Ausgleichskammer (21) befindet, in der mindestens eine Rückstellfeder (22) angeordnet ist.

8. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Stopfen (2) aus einer Hülse (4) und einem Verschlussstück (5) besteht, wobei die Hülse (4) den hohlen Abschnitt des Stopfens (2) bildet und sich innerhalb des Verschlussstückes (5) die Ventilkammer (11) und in einer Wand des Verschlussstückes (5) der Medienventilauslass (6) und der Ventilsitz (7) befinden.

9. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruckanschluss (25) sich am Hohlzylinder (1) befindet und dass die kommunizierende Verbindung zwischen den Druckkammern (15, 16) von einer Längsnut (27) im Hohlzylinder (1) gebildet ist.

10. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich am hinteren Ende des hinteren Stopfens (3) ein Drehkopf mit zwei Außenanschlüssen befindet, der drehbar am und gedichtet gegenüber dem Stopfen (3) gehalten ist, wobei der eine Außenanschluss mit der Hohlstange (9) und der andere mit dem Medienzuführungsrohr (30) in Verbindung steht.

11. Medienventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Druckkolben (15) mit einer Dichtmanschette (44) versehen ist, die eine Dichtlippe (43) aufweist, und dass sich in der Mantelfläche der Hülse (4) eine umlaufende Nut (45) befindet, die auf dem Weg der Dichtlippe (43) beim Öffnen des Medienventils liegt.

Description:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Medienventil für einen Lackwechsler mit einem Gehäuse, einem in einer Außenwand des Gehäuses liegenden Medienventilauslass, der an der Innenseite der Außenwand von einem Ventilsitz umgeben ist, einer Ventilkammer vor dem Medienventilauslass, einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließkörper am Ende einer Stange, an der ein erster zur Stange koaxialer Kolben befestigt ist, der mit einer Stirnseite an eine Druckkammer im Gehäuse angrenzt, die mit einem Steuerdruckanschluss am Gehäuse in Verbindung steht.

Ein derartiges Medienventil ist in der DE 10 2015 102 332 A1 beschrieben.

Ein solches Medienventil sollte bei einem möglichst geringen Steuerdruck relativ schnell schalten und einen großen Querschnitt zur Verfügung stellen, um einen hohen Mediendurchsatz erreichen zu können.

In typischen Lackwechslern, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Farben zur Verfügung stellen, sind diese Medienventile eng beieinander gesetzt, damit erstens der Lackwechsler nur wenig Raum einnimmt und zweitens die Umsetzseiten eines Auswahlkopfes, der mit dem jeweils aktuellen Medienventil gekoppelt ist, möglichst kurz sind.

Verkürzungen von Schaltzeiten könnten erreicht werden, wenn der Kolben, der mit der Stange gekoppelt ist, einen größeren Durchmesser aufweist. Dies steht aber im Widerspruch zu der Forderung, die Medienventile möglichst schmal zu bauen.

Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, ein Medienventil für einen Lackwechsler zu schaffen, das für einen hohen Mediendruck ausgelegt ist, möglichst schmal baut und trotzdem kurze Schaltzeiten ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass wenigstens ein zweiter zur Stange koaxialer Kolben an der Stange befestigt ist, der mit einer Stirnseite, die die gleiche Ausrichtung aufweist wie die Stirnseite des ersten Kolbens, an eine weitere Druckkammer im Gehäuse angrenzt, die ebenfalls mit dem Steuerdruckanschluss verbunden ist, wobei beide Kammern kommunizierend miteinander verbunden sind.

Die zwei oder ggf. mehreren Kolben werden somit in Tandembauweise hintereinander geschaltet, wobei alle ihre Druckkammern miteinander kommunizieren.

Die Druckfläche vergrößert sich entsprechend, so dass bei einem gegebenen Druck am Steuerdruckanschluss kürzere Schaltzeiten erreicht werden können. Wegen der Tandembauweise ist das Medienventil relativ schmal, so dass eine Vielzahl von Medienventilen auf engem Raum nebeneinander gesetzt werden können.

Um einen leichten Zusammenbau des Medienventils zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Hohlzylinder und darin einen vorderen Stopfen, der die Außenwand des Gehäuses bildet, in dem sich der Medienventilauslass mit dem Ventilsitz befindet, besitzt, wobei der erste Kolben in einem hohlen Abschnitt des vorderen Stopfens und der zweite Kolben sowie ggf. weitere zweite Kolben im Hohlzylinder gedichtet geführt sind.

Zu einem leichten Zusammenbau trägt es auch bei, dass zwischen den Kolben jeweils eine Trennwand vorgesehen ist, wobei die Trennwand zwischen dem ersten Kolben und dem auf ihn folgenden zweiten Kolben in dem hohlen Abschnitt des vorderen Stopfens angeordnet ist, und die Stange durch die Trennwand gedichtet hindurchgeführt ist. Weitere Trennwände befinden sich im Hohlzylinder.

Ein wirbelfreier Durchfluss wird erreicht, wenn die Stange hohl ist, also eine Hohlstange ist, die an ihrem vorderen Ende von dem Ventilschließkörper verschlossen ist, wobei in der Stangenwand mindestens eine Öffnung vorhanden ist, die den Innenraum der Stange mit der Ventilkammer verbindet.

Weiterhin ist durch den Innenraum der Stange ein Medienzuführungsrohr bis zum Ventilschließkörper geführt, wobei das vor dem Ventilschließkörper liegende Ende des Medienzuführungsrohres offen ist.

Diese Anordnung dient auch der Rückführung des zuvor zugeleiteten Mediums, da zwischen dem Medienzuführungsrohr und der Stangenwand ein Ringkanal ausgebildet ist, in dem eine Medienrückführung erfolgen kann.

Die Druckkammern befinden sich jeweils auf der Seite der Kolben, die dem Ventilschließkörper zugewandt sind. Eine Druckbeaufschlagung öffnet somit das Ventil.

Um ein erneutes Schließen des Medienventils zu bewerkstelligen, wird mindestens eine Rückstellfeder benötigt. Dazu besitzt der Hohlzylinder einen rückwärtigen Stopfen, wobei zwischen diesem und dem zweiten Kolben eine Ausgleichskammer liegt, in der die Rückstellfeder angeordnet ist.

Um den Bereich um den Ventilsitz ggf. auswechseln zu können, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass der vordere Stopfen aus einer Hülse und einem Verschlussstück besteht, wobei die Hülse den hohlen Abschnitt des Stopfens bildet, dass sich innerhalb des Verschlussstückes die Ventilkammer befindet und dass sich in einer Wand des Verschlussstückes der Medienventilauslass und der Ventilsitz befinden.

Vorzugsweise befindet sich der Steuerdruckanschluss (25) am Hohlzylinder, wobei die kommunizierende Verbindung zwischen den beiden Druckkammern und ggf. weiteren Druckkammern von einer Längsnut im Hohlzylinder gebildet ist.

Um die Medienzuführung und -rückführung zu realisieren, sieht die Erfindung vor, dass sich am hinteren Ende des hinteren Stopfens ein Drehkopf mit zwei Außenanschlüssen befindet, der drehbar am und gedichtet gegenüber dem Stopfen gehalten ist, wobei der eine Außenanschluss mit der Hohlstange und der andere mit dem Medienzuführungsrohr in Verbindung steht.

Die Belüftung der Ausgleichskammer hinter dem vorderen Kolben innerhalb der Hülse führt zu einer Durchmesservergrößerung des Medienventils, da ein für notwendige Kanal in der Hülsenwand verlauft, deren Dicke entsprechen vergrößert sein muss.

Die Erfindung sieht daher vor, dass der vordere Druckkolben mit einer Dichtmanschette, die eine Dichtlippe aufweist, versehen ist, und dass sich in der Mantelfläche der Hülse eine umlaufende Nut befindet, die auf dem Weg der Dichtlippe (43) beim Öffnen des Medienventils liegt.

Die Entlüftung der Ausgleichskammer erfolgt somit über die Nut und zwar in dem Moment, wenn die Dichtlippe beim Öffnen oder Schließen über diese Nut fährt.

Im Folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Dazu zeigen:

1 einen Querschnitt durch das Medienventil,

2 im Querschnitt eine Detaildarstellung des Medienschlauchanschlusses,

3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführung des Medienventils mit einem Medienanschluss, der der Zuführung und Rückführung eines Mediums zum Ventil dient,

4 einen Querschnitt durch eine noch weitere Ausführung des Medienventils und

5 eine Detaildarstellung eines Bereichs aus 4.

Gemäß der 1 besitzt das Medienventil ein 3-teiliges Gehäuse. Es besteht aus einem Hohlzylinder 1, einen vorderen Stopfen 2 und einen hinteren Stopfen 3. Der vordere Stopfen ist wiederum zweiteilig ausgeführt. Er besteht aus einer Hülse 4 und einem Verschlussstück 5.

Im vorderen Wandbereich der Verschlussstückes 5 befindet sich ein Medienventilauslass 6, der an der Innenseite des Verschlussstückes 5 von einem Ventilsitz 7 umgeben ist. In der Darstellung der 1 ist der Medienventilauslass 6 von einem Ventilschließkörper 8, der dicht an dem Ventilsitz 7 anliegt, verschlossen. Der Ventilschließkörper 8 befindet sich am Ende einer Hohlstange 9 und verschließt diese. Wird die Hohlstange 9 zurückgezogen, so löst sich der Ventilschließkörper 8 vom Ventilsitz 7, so dass der Medienventilauslass geöffnet wird.

Die Hohlstange 9 ist im hinteren Bereich des Verschlussstückes 5 durch zwei Dichtringe 10 geführt, so dass sich zwischen den Dichtringen 10 und dem Medienventilauslass 6 eine Ventilkammer 11 bildet, die über Öffnungen 12 in der Wand der Hohlstange 9 mit dem Inneren der Hohlstange 9 in Verbindung steht.

An der Hohlstange 9 sind ein erster und ein zweiter Kolben befestigt, die im Folgenden wegen ihrer Reihenfolge in einer Tandemanordnung als vorderer und als hinterer Kolben 15, 16 bezeichnet werden. Sie haben die Form von flachen Scheiben, die sich senkrecht zur Hohlstange 9 erstrecken.

Der vordere Kolben 15 ist in einem hohlzylindrischen Bereich der Hülse 4 gedichtet geführt. Die Hülse 4 ist wiederum durch eine Trennwand 17 geschlossen, so dass sich an der Rückseite des vorderen Kolbens 15 eine vordere Ausgleichskammer 18 bildet. Die Hohlstange 9 ist durch diese Trennwand 17 gedichtet hindurchgeführt.

Eine vordere Druckkammer 19 befindet sich somit zwischen der Hülse 4 und dem vorderen Kolben 15.

Der zweite Kolben 16 befindet sich hinter der Trennwand 17 und ist gedichtet im Hohlzylinder 1 des Gehäuses geführt. An seiner Vorderseite befindet sich eine hintere Druckkammer 20. Diese befindet sich zwischen der Trennwand 17 und dem hinteren Kolben 16, an dessen Rückseite befindet sich eine weitere Ausgleichskammer 21.

In dieser Ausgleichskammer 21 befindet sich eine Ventilrückstellfeder 22, die sich einerseits am hinteren Kolben 16 und andererseits am hinteren Stopfen 3 abstützt.

Der hintere Stopfen 3 ist hohl ausgeführt. Die Hohlstange 9 erstreckt sich bis in diesen rückwärtigen Stopfen und ist dort ihm gegenüber mit zwei Dichtringen 23 gedichtet.

Am Hohlzylinder 1 befindet sich ein Steuerdruckanschluss 25. Die Druckluft wird über eine Längsbohrung 26 im Hohlzylinder 1 bis in eine Längsnut 27 an der Innenwand des Hohlzylinders 1 geführt. Diese Längsnut 27 führt sowohl in die hintere Druckkammer 20, die sich zwischen dem hinteren Kolben 16 und der Trennwand 17 befindet, als auch über eine Querbohrung 28 in die vordere Druckkammer 19.

Die beiden Ausgleichskammern 18, 21 besitzen jeweils einen Atmosphärenanschluss.

Zur Medienzuführung befindet sich in der Hohlstange 9 ein Medienzuführungsrohr 30, das sich bis kurz vor dem Ventilschließkörper 8 durch die Hohlstange 9 erstreckt und dort mit dem Ventilschließkörper 8 fest verbunden ist, wobei aber noch eine Passage zwischen dem Medienzuführungsrohr 30 und der Hohlstange 9 bestehen bleibt.

Wenn das Medienventil geöffnet ist, also der Ventilschließkörper 8 sich vom Ventilsitz 7 abgehoben hat, fließt das Medium (der Lack) durch das Medienzuführungsrohr 30 und durch die erwähnte Passage in die Hohlstange 9 und tritt von dort durch die Öffnungen 12 in die Ventilkammer 11 ein und von dort durch den Medienventilauslass 6 zu einem daran angedockten Auswahlkopf, der hier nicht im Einzelnen dargestellt ist.

Sowohl bei einem offenen als auch bei einem geschlossenen Medienventil erfolgt eine Rückführung des Mediums über den Ringkanal 31, der sich zwischen dem Medienzuführungsrohr 30 und der Innenwand der Hohlstange 9 erstreckt.

Die Medienzuführung erfolgt über einen Innenschlauch 32, der, wie die 2 zeigt, auf das Ende des Medienzuführungsrohres 30 aufgesteckt ist und dort von einer Überwurfmutter gesichert wird.

Der Innenschlauch 32 ist von einem Außenschlauch 33 ummantelt, der mittels einer weiteren Überwurfmutter auf das Ende des rückwärtigen Stopfens 3 aufgeklemmt ist und der Medienrückführung dient. Die Medienführung kann aber auch umgekehrt erfolgen: Die Zuführung des Mediums erfolgt über den Ringkanal 31 und seine Rückführung durch das Medienzuführungsrohr 30.

In der 3 ist ein Medienventil dargestellt, das im Wesentlichen dem aus 1 entspricht, insofern wird auf die dortige Beschreibung Bezug genommen. In der 3 ist allerdings zusätzlich ein Drehanschluss für die Medienzuführung und Medienrückführung dargestellt. Diese besteht aus einem zentralen Kanal 36 aufweisenden Drehkopf 37, der auf das konusförmige Ende des hinteren Stopfens 3 aufgesteckt ist, so dass der zentrale Kanal 36 an seinem einen Ende mit dem Inneren der Hohlstange 9 in Verbindung steht. Der zentrale Kanal 36 verzweigt an seinem anderen Ende in zwei Anschlusskanäle 38, 39, die einen spitzen Winkel einschließen und die jeweils in einen Außenanschluss in Form eines Schlauchanschlussnippels übergehen. In einem der Anschlusskanäle 38 ist das Medienzuführungsrohr 30 eingelassen, das den zentralen Kanal 36, den hinteren Stopfen 3 und die Hohlstange 9 bis zum Ventilschließkörper 8 durchläuft, dort aber nicht mit diesem verbunden ist.

Der andere Anschlusskanal 38 mündet unmittelbar in den zentralen Kanal 36. Um diesen nach außen zu dichten, befindet sich in seiner inneren Mantelfläche, und zwar in einem sich konisch erweiteten Bereich, der auf das konusförmige Ende des hinteren Stopfens 3 aufgesteckt ist, ein in einer Nut liegender Dichtring 40.

Der Drehkopf 37 wird von einer Überwurfmutter 41 auf einem Absatz am hinteren Stopfen 3 gehalten. Dazu ist sie auf den Absatz gerade so weit aufgeschraubt oder aufgesteckt, dass sich der Drehkopf 37 noch gegenüber dem Stopfen 3 drehen kann.

Eine lediglich aufgesteckte Überwurfmutter 41 wird mit einer Feststellschraube 42 gesichert, die seitlich in die Überwurfmutter eingeschraubt wird, so dass deren Spitze in eine umlaufende Nut am hinteren Stopfen 3 eingreift.

In 4 ist eine weitere Ausführung des Medienventils dargestellt. Diese entspricht weitgehend der Ausführung nach 3. Unterschiede ergeben sich lediglich bei der Ausgleichskammer 18 hinter dem vorderen Kolben 15.

Im Unterschied zu der Ausführung nach 3 besitzt die Ausgleichskammer 18 keine unmittelbare Verbindung nach außen. Vielmehr befindet sich in dem Bereich der inneren Mantelfläche der Hülse 4, die von der Dichtlippe 43 der Dichtmanschette 44 am vorderen Kolben 15 überstrichen wird, eine umlaufende Nut 45, deren vordere Flanke abfallend ausgebildet ist.

In der geschlossenen Stellung des Medienventils, dargestellt in der unteren Hälfte der 4, liegt die Dichtlippe 43 noch vor dieser Nut 45. Bei einer Verschiebung des Kolbens 15 zum Öffnen des Medienventils – was in der oberen Hälfte der 4 dargestellt ist – klappt die Dichtlippe 43 nach ca. 2/3 des Verschiebeweges in die Nut 45. Die Situation ist noch einmal vergrößert in 5 dargestellt.

Da die Ausgleichskammer 18 keinen äußeren Anschluss aufweist, wird bei einer Verschiebung des Kolbens 15 zum Öffnen des Medienventils die darin vorhandene Luft zunächst zusammengedrückt, was aber, da die dabei entstehenden Drücke noch klein sind, die Öffnungsbewegung nicht behindert.

Sobald sich die Dichtlippe 43 oberhalb der Nut 45 befindet, findet ein Druckausgleich zwischen der Ausgleichskammer 18 und der Druckkammer 19 statt, in dem die gestaute Luft aus der Ausgleichskammer in die Druckkammer 19 strömt.

In der Schließbewegung entsteht in der Ausgleichskammer 18 zunächst ein Unterdruck, der ausgeglichen wird, wenn die Dichtlippe 43 über die Nut 45 fährt.

Bezugszeichenliste

1
Hohlzylinder
2
vorderer Stopfen
3
hinterer Stopfen
4
Hülse
5
Verschlussstück
6
Medienventilauslass
7
Ventilsitz
8
Ventilschließkörper
9
Hohlstange
10
Dichtringe
11
Ventilkammer
12
Öffnungen
15
vorderer Kolben
16
hinterer Kolben
17
Trennwand
18
Ausgleichskammer
19
vordere Druckkammer
20
hintere Druckkammer
21
Ausgleichskammer
22
Ventilrückstellfeder
23
Dichtringe
25
Steuerdruckanschluss
26
Längsbohrung
27
Längsnut
28
Querbohrung
30
Medienzuführungsrohr
31
Ringkanal
32
Innenschlauch
33
Außenschlauch
36
Kanal
37
Drehkopf
38
Anschlusskanal
39
Anschlusskanal
40
Dichtring
41
Überwurfmutter
42
Feststellschraube
43
Dichtlippe
44
Dichtmanschette
45
Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102015102332 A1 [0002]