DE9102520U1

DE9102520U1 - Pneumatic material pressure and flow regulator

Info

Publication number: DE9102520U1
Application number: DE9102520U
Authority: DE
Original assignee: MGV-MOEST-SPRITZGERAETE PRODUKTIONS- und VERTRIEBS-GMBH 8910 LANDSBERG DE
Current assignee: MGV-MOEST-SPRITZGERAETE PRODUKTIONS- und VERTRIEBS-GMBH 8910 LANDSBERG DE
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-02
Publication date: 1991-05-23
Anticipated expiration: 2001-03-03

Description

Pneumatischer Material-Druck- und Mengen-ReglerPneumatic material pressure and flow regulator

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Material-Druck- und Mengen-Regler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pneumatic material pressure and quantity regulator according to the preamble of claim 1.

Als Pumpeneinrichtungen für Farben und Lacke werden bevorzugt pneumatisch angetriebene Kolben- oder Membranpumpen verwendet. Diese Pumpenanlagen fördern die Materialien nicht gleichmäßig, da der Materialstrom wegen des pneumatischen Antriebes während des Umschaltzeitpunktes kurzfristig unterbrochen wird. Diese Druckschwankungen werden mit Druckkompensatoren oder mit Materialdruckreglern kompensiert.Pneumatically driven piston or diaphragm pumps are preferred as pumping systems for paints and varnishes. These pump systems do not convey the materials evenly, as the material flow is briefly interrupted during the switchover due to the pneumatic drive. These pressure fluctuations are compensated with pressure compensators or with material pressure regulators.

Bekannte Materialdruckregler bestehen bevorzugt aus einer Trennmembrane aus beständigem Material, welche einerseits die Materialkamraer abschließt und auf der anderen Seite mit einer Druckfeder beaufschlagt ist, deren Anpreßdruck reguliert werden kann. An der Membrane ist ein Regelventil befestigt, welches mehr oder weniger, durch die Federvorspannung bedingt, geöffnet wird und Material durchströmen läßt. Diese Regelventile können Kegel-, Platten- oder Kugelventile sein. In der Ausführung als Kugelventile wird die Kugel mit einer Druckfeder im Ventilsitz angepreßt, um ein möglichst schnelles und exaktes Reagieren des Ventils zu erreichen.Known material pressure regulators preferably consist of a separating membrane made of durable material, which on the one hand closes off the material chamber and on the other side is loaded with a compression spring, the contact pressure of which can be regulated. A control valve is attached to the membrane, which is opened more or less depending on the spring preload and allows material to flow through. These control valves can be cone, plate or ball valves. In the ball valve design, the ball is pressed into the valve seat with a compression spring in order to achieve the fastest and most precise reaction of the valve.

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Diese Kugelventile mit dem zusätzlichen Feder-Anpreß-Druck sind jedoch nachteilig bei Färb- und Lackmaterialien, da die Kugel sich nicht frei drehen kann und deshalb durch die Pigment- und Füllstoffe der Farbprodukte eine Abnutzung und Ausschleifung des Ventilsitzes und der Kugel erfolgt.These ball valves with the additional spring contact pressure are, however, disadvantageous for paint and varnish materials, as the ball cannot rotate freely and therefore the pigments and fillers in the paint products cause wear and grinding of the valve seat and the ball.

Um diesen Verschleißprozeß zu verzögern, werden Kugel- und Ventilsitz aus Hartmetallwerkstoffen verwendet, welche teuer in der Herstellung sind. Ein Verschleiß des Ventilsitzes bedeutet, daß sich der Materialstrom nicht mehr exakt regulieren läßt und zusätzlich der Materialdruck vom Pumpenaggregat höher in den Materialdruckregler eingespeist wird, als vom Verbraucher gewünscht, im ablaufenden Bereich zum Verbraucher ansteigt und unerwünschte Druckspitzen entstehen. In order to delay this wear process, the ball and valve seat are made of hard metal materials, which are expensive to manufacture. Wear on the valve seat means that the material flow can no longer be regulated precisely and, in addition, the material pressure from the pump unit is fed into the material pressure regulator at a higher level than desired by the consumer, increases in the area draining to the consumer and undesirable pressure peaks occur.

Die Funktion der bekannten Materialdruckregler ist daher in erster Linie von der Ventilfunktion abhängig, welche durch Farbverkrustungen und Farbhäute, die sich in den Ringspalt des Kegel-, Membran- oder Kugelventiles legen können, beeinträchtigt werden kann. Dieser Ringspalt ist nicht selbstreinigend. The function of the known material pressure regulators is therefore primarily dependent on the valve function, which can be impaired by paint encrustations and paint skins that can settle in the annular gap of the cone, diaphragm or ball valve. This annular gap is not self-cleaning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der eingangs genannten Art so zu verbesern, daß das Ventil einem zwangsweise eintretenden Selbstreinigungsvorgang unterworfen ist und trotzdem ein exaktes Öffnen und Schließen für die Regulierung des Materialdrucks erreicht wird.The invention is based on the object of improving a regulator of the type mentioned at the beginning in such a way that the valve is subjected to a forced self-cleaning process and nevertheless an exact opening and closing for the regulation of the material pressure is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Das erfindungsgemäß vorgesehene freiliegende Kugelventil mit vertikaler Achse öffnet und schließt dadurch exakt, daß die Kugel sowohl durch die auf sie wirkende Schwerkraft als auchThe exposed ball valve with a vertical axis provided according to the invention opens and closes precisely because the ball is moved by both the force of gravity acting on it and

durch den das Ventil in Richtung nach unten durchsetzenden Materialstrom gegen die Wirkung des von unten die Kugel anhebenden Stößels in Schließrichtung des Ventils gedrückt wird.by the material flow passing through the valve in a downward direction, the valve is pressed against the effect of the tappet lifting the ball from below in the closing direction.

Die Kugel ist nicht federvorbelastet und kann sich daher frei im vertikalen Farbzuführkanal und im konischen Ventilsitz drehen.The ball is not spring-loaded and can therefore rotate freely in the vertical paint feed channel and in the conical valve seat.

Die laufende Lageänderung der Kugel wird nach Anspruch 2 zusätzlich dadurch verstärkt, daß der betätigende Membranstößel eine seitlich abgerundete Kuppe aufweist, welche bei dem zum Materialdurchfluß nötigen Anheben der Kugel bewirkt, daß die Kugel laufend in ihrer Position gedreht wird. Dadurch wird erreicht, daß die Kugel einer gleichmäßigen Abnutzung unterliegt und nicht immer in der gleichen Position in den Ventilsitz einfällt, so daß sich die Kugel und der konische Ventilsitz nicht einseitig abnutzen können. Eventuelle Verschmutzungen, die sich kurzzeitig zwischen freiliegender Kugel und konischem Ventilsitz ablagern, werden durch das Drehen der Kugel freigegeben und werden mit dem Materialstrom aus dem Ringspalt mitgerissen, so daß beim nächsten Schließen des Ventils eine exakte Funktion gegeben ist.The continuous change in position of the ball is additionally enhanced according to claim 2 in that the actuating membrane tappet has a rounded dome on the side, which causes the ball to be continuously rotated in its position when the ball is raised to allow the material to flow through. This ensures that the ball is subject to even wear and tear and does not always fall into the valve seat in the same position, so that the ball and the conical valve seat cannot wear out on one side. Any dirt that is deposited briefly between the exposed ball and the conical valve seat is released by the rotation of the ball and is carried out of the annular gap with the material flow, so that the valve functions precisely the next time it is closed.

Um eine feine Regulierung des Materialdruckes zu erreichen, wird die Membrane einerseits vom Materialstrom in einer Farbkammer her und andererseits mit der Druckluft beaufschlagt. Auch hohe Pumpeneingangsdrücke der Material-Förderpumpen können dadurch exakt in einem sehr niedrigen Druckbereich, z.B. unter 1 bar, geregelt werden, wenn das Flächenverhältnis der von der Druckluft beaufschlagten Membranfläche und der Querschnittsfläche des geöffneten Ventils gemäß Anspruch 3 größer als 10 : 1 ist, so daß sich ein hohes Druckübersetzungsverhältnis ergibt.In order to achieve a fine regulation of the material pressure, the membrane is acted upon on the one hand by the material flow in a paint chamber and on the other hand by the compressed air. Even high pump inlet pressures of the material feed pumps can thus be precisely regulated in a very low pressure range, e.g. below 1 bar, if the area ratio of the membrane area acted upon by the compressed air and the cross-sectional area of the open valve according to claim 3 is greater than 10:1, so that a high pressure transmission ratio is achieved.

Anhand der Figur, die einen schematischen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen Material-Druck- und Mengenreglers zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the figure, which shows a schematic cross section through a preferred embodiment of the pneumatic material pressure and quantity regulator according to the invention.

Der insgesamt etwa kubisch ausgebildete Regler besteht aus einem Oberteil 10 und einem Unterteil 8, die durch eine etwa horizontale Trennfläche voneinander getrennt sind. Zwischen den aneinanderpassenden Rändern von Oberteil 10 und Unterteil 8 ist eine Membrane 3 und eine an dieser anliegende Stützmembrane 4 eingespannt. Membrane 3 und Stützmembrane 4 teilen den hohlen Innenraum des Reglers in eine Farbkammer 14 und eine Luftkammer 16. Das Material, dessen Druck geregelt werden soll, strömt über einen Anschlußnippel 1 von einer nicht gezeigten pneumatischen Farbförderpumpe in einen Farbkanal 12 ein und umströmt eine Kugel 5 eines Kugelventils mit etwa vertikaler Achse 20. Die Kugel 5 wirkt mit einem konischen Ventilsitz 21 zusammen, der sich nach oben erweitert und auf die Achse 20 zentriert ist. Der Ventilsitz 21 ist an der Oberseite eines allgemein mit 7 bezeichneten Ventilanschlags ausgebildet, der in einen vertikalen Abschnitt 22 des Farbkanals 12 eingesetzt ist. Der Ventilsitz 21 geht nach unten in einen Materialdurchlaß 18 über, der in die Farbkammer 14 mündet und durch die Kugel 5 verschlossen wird, wenn diese auf dem Ventilsitz 21 aufliegt. Aus der Farbkammer 14 strömt das Material sodann über einen Ablaufkanal 15 und einen Anschlußnippel 6 mit einem in der nachfolgend beschriebenen Weise eingeregelten Druck ab.The regulator, which is roughly cubic in shape overall, consists of an upper part 10 and a lower part 8, which are separated from one another by an approximately horizontal separating surface. A membrane 3 and a supporting membrane 4 resting on it are clamped between the matching edges of the upper part 10 and lower part 8. The membrane 3 and the supporting membrane 4 divide the hollow interior of the regulator into a paint chamber 14 and an air chamber 16. The material whose pressure is to be regulated flows via a connection nipple 1 from a pneumatic paint feed pump (not shown) into a paint channel 12 and flows around a ball 5 of a ball valve with an approximately vertical axis 20. The ball 5 interacts with a conical valve seat 21, which widens upwards and is centered on the axis 20. The valve seat 21 is formed on the top of a valve stop, generally designated 7, which is inserted into a vertical section 22 of the paint channel 12. The valve seat 21 extends downwards into a material passage 18, which opens into the paint chamber 14 and is closed by the ball 5 when the latter rests on the valve seat 21. The material then flows out of the paint chamber 14 via a drain channel 15 and a connection nipple 6 at a pressure regulated in the manner described below.

In die Luftkammer 16 mündet ein allgemein mit 11 bezeichneter Druckluftanschluß ein, der mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle zur Steuerung des Materialdrucks verbunden ist. An der Unterseite der Stützmembrane 4 ist ein Membranteller 2 befestigt. Mit dem Membranteller 2 und somit mitA compressed air connection, generally designated 11, opens into the air chamber 16 and is connected to a compressed air source (not shown) for controlling the material pressure. A membrane plate 2 is attached to the underside of the support membrane 4. The membrane plate 2 and thus the

der Membrane 3 ist ein nach oben in die Farbkammer 14 und den Materialdurchlaß 18 ragender Membranstößel 9 fest verbunden. Das obere Ende 17 des Membranstößels 9 ist abgerundet und drückt von unten gegen die durch Schwerkraft und durch den Materialfluß aus der gezeichneten Stellung nach unten gedrückte Kugel 5. Vorzugsweise steht die Membranfläche 19 zur Querschnittsfläche des Materialdurchlasses 18 in einem Verhältnis von etwa 10 : 1. Mit dem Ausdruck Membranfläche ist dabei die gesamte Unterfläche von Membranteller 2 und Stützmembrane 4 gemeint, welche dem von unten wirkenden Druck der in die Luftkammer 16 eingeleiteten Steuerluft ausgesetzt ist. Durch diesen Steuerdruck wird der Membranstößel 9 mehr oder weniger hoch gegen den in der Farbkammer 14 herrschenden und auf die Oberseite der Membrane 3 einwirkenden Materialdruck angehoben und hebt dadurch die Kugel 5 vom Ventilsitz 21 mehr oder weniger weit gegen die Wirkung der Schwerkraft und des die Kugel 5 umströmenden Materialflusses ab. So läßt sich eine außerordentlich feine Steuerung des Materialdrucks in der Materialkammer 14 durch Änderung des Steuerdrucks in der Luftkammer 16 erzielen.A membrane tappet 9 that extends upwards into the paint chamber 14 and the material passage 18 is firmly connected to the membrane 3. The upper end 17 of the membrane tappet 9 is rounded and presses from below against the ball 5, which is pushed downwards from the position shown by gravity and by the material flow. Preferably, the membrane surface 19 is in a ratio of about 10:1 to the cross-sectional area of the material passage 18. The term membrane surface means the entire lower surface of the membrane plate 2 and the support membrane 4, which is exposed to the pressure acting from below of the control air introduced into the air chamber 16. This control pressure causes the diaphragm tappet 9 to be raised more or less against the material pressure prevailing in the paint chamber 14 and acting on the top of the diaphragm 3, thereby lifting the ball 5 from the valve seat 21 more or less far against the effect of gravity and the flow of material around the ball 5. In this way, an extremely fine control of the material pressure in the material chamber 14 can be achieved by changing the control pressure in the air chamber 16.

Die stets im Überdruckbereich befindliche Steuerluft in der Luftkammer 16 weist vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,5 bar Überdruck auf. Dadurch wird über die Membrane der Membranstößel 9 und dadurch die Kugel 5 so angehoben, daß Material aus dem Farbkanal 12 in die Farbkammer 14 einströmen kann. Beim Anheben des Membranstößels 9 liegt die Kugel 5 stets seitlich am halbrunden Ende 17 an, so daß sich ein etwa halbmondförmiger Ringspalt für den Durchfluß des Materials ergibt, welcher von der Kugel 5 später in einer etwas anderen Position wieder verschlossen wird, da sie ja freiliegend und ohne Führung durch Schwerkraft und Materialfluß wieder in den konischen Ventilsitz 21 einfällt. Sie wird durch den Materialdruck an den Ventilsitz 21 angepreßt, wenn sich zwischen Farbkammer 14 und Luftkammer 16 ein Ausgleich des Be-The control air in the air chamber 16, which is always in the overpressure range, preferably has an overpressure of between 0.6 and 1.5 bar. This causes the membrane tappet 9 and thus the ball 5 to be raised via the membrane so that material can flow from the paint channel 12 into the paint chamber 14. When the membrane tappet 9 is raised, the ball 5 always rests laterally on the semicircular end 17, so that an approximately crescent-shaped annular gap is created for the flow of the material, which is later closed again by the ball 5 in a slightly different position, since it is exposed and falls back into the conical valve seat 21 without being guided by gravity and material flow. It is pressed against the valve seat 21 by the material pressure when the pressure between the paint chamber 14 and the air chamber 16 is equalized.

triebsüberdruckes eingependelt hat, da die Merabranflache 19 und die zur Farbkammer 14 weisende Fläche der Membrane 3 im Verhältnis 1 : 1 stehen.operating pressure has settled, since the membrane surface 19 and the surface of the membrane 3 facing the ink chamber 14 are in a ratio of 1:1.

Sobald sich zwischen Farbkammer 14 und Luftkammer 16 im Betriebsablauf unterschiedliche Drücke ergeben, wird die Kugel 5 durch den Membranstößel 9 angehoben und läßt etwas Material durch den Ringspalt zwischen dem Materialdurchlaß 18 und dem Membranstößel 9 in die Materialkammer 14 einströmen. Der Materialdruck in der Materialkammer 14 steigt somit an und schiebt die Membrane 3 und die Stützmembrane 4 wieder nach unten. Der Materialzugang durch das Ventil wird dann durch die Kugel 5 wieder verschlossen.As soon as different pressures arise between the paint chamber 14 and the air chamber 16 during operation, the ball 5 is lifted by the diaphragm tappet 9 and allows some material to flow into the material chamber 14 through the annular gap between the material passage 18 and the diaphragm tappet 9. The material pressure in the material chamber 14 thus increases and pushes the diaphragm 3 and the support diaphragm 4 back down. The material access through the valve is then closed again by the ball 5.

Claims

PROTECTION CLAIMS

1. Pneumatic material pressure and quantity regulator for reducing the higher pressure of an inflowing material to a lower pressure of the outflowing material by pneumatically applying pressure to a diaphragm and supporting diaphragm, whereby the position of the diaphragm can be transferred via a diaphragm tappet firmly connected to the diaphragm to the ball of a ball valve arranged in the material flow, which ball can move against a conical valve seat, characterized in that the ball (5) is loosely arranged in a vertical feed paint channel (12) above the upwardly widening valve seat (7) and above a material passage (13) arranged centrally in the valve seat and closes the material passage (13) against the force of the diaphragm tappet (9) due to gravity and the pressure of the material flowing through.

2. Regulator according to claim 1, characterized in that the diaphragm tappet (9) is semicircular at its end (17) pointing towards the ball (5), by which the ball (5) is lifted up, so that the ball (5) is lifted laterally and rotated into another position when it falls into the conical valve seat (7).

3. Regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the material passage (13) in the valve seat (7), on which the ball (5) rests, to the area of the membrane (3) acted upon by compressed air is greater than 10:1.

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