CN107850239A - 针阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针阀，所述针阀用于控制涂覆系统中的涂覆剂(H，SL)的流体流动，尤其用于控制由两种涂覆剂组分(H，SL)构成的双组分混合物、尤其是由母料(SL)和固化剂(H)构成的双组分漆料的流动，所述针阀具有：阀座(7)和具有针杆和针头(5)的可移位的阀针(4)，其中，针头(5)在阀针(4)处于关闭位置时关闭阀座(7)，而针头(5)在阀针(4)处于打开位置时释放阀座(7)。根据本发明，柔性的膜(18)被设置，所述膜(18)在针头(5)上游以环形且密封的方式环绕阀针(4)。

Description

针阀

技术领域

本发明涉及一种用于控制涂覆系统中的涂覆剂的流体流动、尤其用于控制由两种涂覆剂组分(例如母料和固化剂)组成的双组分混合物的流动针阀。

背景技术

由两种组分、即固化剂(例如异氰酸酯)和母料组成的双组分漆料(2K漆料)从现有技术知晓。在喷漆系统中传输这种2K漆料时，具有可移位的阀针的针阀传统地用作关断阀。阀针在此延伸穿过阀腔，所述阀腔在运行过程中填充有2K漆料，阀腔通过密封环相对于作用在阀针上的阀驱动部密封。密封环以它的内侧相对于阀针的外侧向表面滑动并以它的外周靠置在阀腔的内侧壁上。

在此的一个问题是：固化剂(例如异氰酸酯)通常与水反应并然后固化。甚至极为少量的水也足以触发固化过程，从而例如甚至是普通的大气湿度下也会引发固化。这是一个问题，原因在于：所使用的2K漆料或固化剂具有非常良好的蠕动性并具有低粘度并且由此能够在密封环下方绕着阀针迁移，从而使得2K漆料或固化剂可以从填充有漆料的阀腔逃逸到阀驱动部的区域中。尤其在停机时间相对较长的情况下(例如在周末时)，这会导致2K漆料或固化剂的不想要的固化。例如，固化的2K漆料可能将阀针粘在阀座中。此外，2K漆料可能粘至阀针并然后在固化状态下损坏环绕的密封环，这会引起泄漏。此外，阀座中固化的沉积物会使得阀无法再次关闭。固化的沉积物还可能具有以下后果：使得阀更慢地关闭。

在阀无法再次打开时阀故障是尤为有问题的，原因在于：在阀的上游可能存在过压故障，这在极限状况下可能导致进料软管的爆裂，从而使得2K漆料或固化剂可能逃逸，这将涉及用于清洁和修复工作的可观的停机时间。

另外的问题在于：传统的2K漆料在现下通常包含有磨损性的纳米颗粒，这会导致由密封环实现的针密封的过早磨损。

最后，化学反应可能在针末端的区域中发生于介质(2K漆料或固化剂)与针末端或阀座的材料之间，这同样可能导致粘住以使得阀无法再次打开。

发明内容

由此，本发明的目的是提供一种对应地改进的针阀。

该目的是通过根据本发明依据主权利要求的针阀来实现的。

本发明涉及没有或至少不仅仅像上文中所描述的现有技术那样通过滑动密封环来密封填充有介质的阀腔的通用技术教导。而是，本发明提供在针头的上游以环形且密封的方式环绕可移位的阀针的柔性膜。

由此，本发明主要包括一种用于控制涂覆系统中的涂覆剂的流体流动的改进的针阀。根据本发明的针阀尤为适于控制由两种涂覆剂组分组成的、例如由母料和固化剂(例如异氰酸酯)组成的双组分混合物的流动。然而，根据本发明的针阀也适于控制单一涂覆剂、例如固化剂(例如异氰酸酯)的流动。此外，根据本发明的针阀广泛地适于控制涂覆剂(例如漆料)或涂覆系统中的其它运行介质(例如冲刷介质)的流体流动。

根据本发明的针阀首先沿循现有技术而具有阀座和可移位的阀针，所述阀针具有针杆和针头。阀针能够在关闭位置与打开位置之间移位。在关闭位置处，阀针的针头关闭阀座并由此阻断流体流动。在另一方面，在打开位置处，阀针从针头抬升并由此能够实现流体流通。

在本发明的一变型例中，可以在打开位置与关闭位置之间连续地设定阀针的多个中间位置，从而可以不仅定性地(打开/关闭)而且还定量地、也即利用可调的流动阻力控制流体流动。在另一方面，在本发明的另一变型例中，针阀仅仅定性地控制流体流动，流体流通要么被实现或要么被阻断。

本发明提供：围绕阀针并在运行过程中填充有介质的阀腔被柔性膜密封，所述柔性膜在针头上游以环形且密封的方式环绕阀针。柔性膜可靠地阻止涂覆剂(例如固化剂)从填充有介质的阀腔朝向阀驱动部地逃逸并在那里固化。

在本发明的一优选的实施例中，阀针可移位地布置在阀腔中，所述阀腔至少部分地是圆柱形的。膜然后在它的中心处、优选地以密封的方式靠置在阀针的针杆上并固定至阀针的针杆。这意味着膜没有相对于阀针滑动但是执行阀针在打开位置与关闭位置之间的位移运动。这意味着阀针的位移会引起膜的对应的轴向偏转。反过来，膜的例如由于作用在膜的一侧上的压力所引起的轴向偏转也会引起阀针的对应的位移。在另一方面，在膜的周向边缘处，膜以密封的方式固定至阀腔的内侧壁。膜由此允许在中心处具有轴向冲程，所述轴向冲程至少像阀针在关闭位置与打开位置之间的轴向距离一样大，以使得膜没有妨碍阀针的运动。

在本发明的该优选的实施例中，针阀具有用于使阀针移位的阀驱动部，其中，阀驱动部可以呈具有活塞的气动式阀驱动部的形式，所述活塞例如可以从现有技术知晓并由此无需在此予以更详细地说明。

此外，根据本发明的针阀优选地具有用于供应涂覆剂(例如2K漆料或固化剂)的涂覆剂入口，其中，涂覆剂入口优选地在膜的背离阀驱动部的一侧上通向阀腔，从而膜使得阀驱动部相对于填充有涂覆剂的阀腔密封。

根据本发明的针阀优选地还包括用于排出涂覆剂的涂覆剂出口，其中，涂覆剂出口优选地通向阀座，以使得在阀针处于打开位置时涂覆剂能够穿过阀座流向涂覆剂出口。

在上文中已经提及的是，根据本发明的针阀可以具有用于使阀针移位的阀驱动部。在本发明的该优选的实施例中，阀驱动部包括可移位的活塞，所述活塞作用在阀针上以使得阀针移位。活塞优选地被气动地驱动。为此，针阀优选地具有用于供应控制空气的控制空气入口，其中，控制空气作用在活塞上以使活塞并由此也使得阀针移位。

根据本发明的针阀优选地还包括阀弹簧，所述阀弹簧以弹簧力作用在活塞或阀针上。阀弹簧和控制空气优选地在相反的方向上作用。

还应当说明的是，阀弹簧的弹簧力优选地为至少20N、40N或至少80N和/或不大于400N、200N或100N，该弹簧力优选地适用于阀弹簧的关闭位置和打开位置两者。

在本发明的该优选的实施例中，阀弹簧沿着朝向关闭位置的方向推压阀针，而控制空气通过活塞沿着朝向打开位置的方向推压阀针。阀弹簧和针头优选地布置在活塞的相反的侧上。

在此应当是说明的是，活塞优选地具有相对较大的活塞直径，以在向着打开位置移动阀针时产生尽可能大的打开力。由此应当考虑的是，所述打开力与有效活塞面积并由此也与活塞直径并且还与控制空气的气动压力有关。活塞由此优选地具有至少5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、32mm或甚至35mm的活塞直径。优选地，活塞直径足够大以使得可以利用小于6bar的传统的控制空气压力产生充分大的打开力。这是有益的，因为传统的6-bar压缩空气网已经存在于大多数喷漆系统中并且然后还可以用于致动根据本发明的针阀。采用这种方式，由此不需要用于致动针阀的单独的压缩空气网。

在上文中已经提及的是，阀弹簧优选地沿着朝向关闭位置、也即利用一定的关闭力推压阀针。在另一方面，气动式阀驱动部在被气动地致动时沿着朝向打开位置的方向利用一定的打开力推压阀针。气动式阀驱动部的打开力由此应当比关闭力大出一定的打开力超出量，以使得针阀可以在针头粘附至阀座时被可靠地打开。针阀由此优选地设计成使得所述打开力超出量大于20N、40N、60N、80N、100N、120N或甚至180N。

然而，作为替代，阀弹簧还可能沿着朝向打开位置的方向推压阀针。控制空气则优选地沿着朝向关闭位置的方向推压阀针。在本发明的该变型例中，阀弹簧和针头优选地布置在活塞的同一侧上。

在现有技术的说明中，在本文的开头已经提及这样的风险：在针阀的上游由于不正确的操作或对过压故障的误解而导致的过压故障的情况下涂覆剂软管可能会爆裂，由此2K漆料或固化剂可能逃逸，这会由于已经逃逸的2K漆料或固化剂的固化而导致更长的停机时间。在爆裂后不再有过压故障。当操作员再次启动设备时，漆料的一部分或大部分从爆裂的软管逃逸并泛流例如整个手轴区域。在大多数情况下，仅仅会在几升已经逃逸并且发生其它另外的故障、例如速度故障时才会发现这种故障，原因在于涡轮废气由于漆料而无法排走。根据本发明的针阀由此优选地具有过压功能，该过压功能过压功能会在涂覆剂入口处超过一定的打开压力时使得阀自动打开。为此，阀腔中的涂覆剂推压膜，从而在涂覆剂压力足够大以至能克服阀弹簧的相反指向的力时使膜并由此也使阀针从关闭位置推向打开位置。膜由此优选地具有至少3mm、6mm或9mm和/或不大于40mm、20mm或11mm的膜直径。涂覆剂入口处涂覆剂的打开压力在此优选地为至少8bar、10bar、12bar或至少14bar和/或不大于35bar、18bar或16bar。弹簧的关闭力由此必须适于期待的打开压力并由此适于膜的有效横截面，以使得在超过期待的打开压力时阀腔中的涂覆剂压力能将膜并由此也能将阀针从关闭位置推向打开位置。

还应当说明的是，阀座优选地在流动方向上以一定的座角度窄缩，就像针头也优选地在流动方向上以一定的头角度窄缩。在该优选的实施例中，座角度大致等于头角度。例如，座角度可以位于从35°至50°的范围内，就像头角度也优选地位于35°至50°的范围内，这确保了最佳密封。较大的头角度改善了根据本发明的具有附加的膜的针阀中介质的流动，在该针阀中，针冲程较小(约1.5mm，而不是传统的针阀中的3mm)。

在本发明的该优选的实施例中，附加的密封元件安装在阀针的针头中以在关闭位置处密封阀座。该附加的密封元件可以由与阀针的针头不同的材料制成，优选利用弹性材料、例如FFKM(全氟橡胶)。例如，所述附加的密封元件可以成型在针头上。然而，还可能的是，密封元件安装在针头内，例如安装在针头中的环形槽内。针头本身可以由例如钛或钛合金制成，以使得针头能耐2K漆料的化学侵蚀性的固化剂。

上文已经简要地提及的是，针头和阀座优选地在流动方向上大致锥形地窄缩。针头可以具有环形槽，上文已经简要说明的密封元件可以安装在所述环形槽内。由此可能产生的问题是：作用在阀针上的关闭力被密封元件完全吸收，这继而可能会导致密封元件的机械过载和损坏。这可以在针头具有刚性的止挡并在关闭位置处以该止挡靠置在阀座上的情况下得以阻止。在阀关闭时，针头中的密封元件由此承受压力仅仅直至阀针以它的止挡靠置在阀座上时。采用这种方式，针头中的密封元件在阀关闭时的压缩受到限制，这有益于密封元件的寿命。

在本发明的该优选的实施例中，该止挡由环形的周向支撑表面形成，所述周向支撑表面位于针头的处于密封元件上游的锥形侧向表面中。这会导致以下问题：密封元件将针头的位于密封元件下游的区域密封，从而使得在冲刷操作中冲刷介质难以到达该区域。该问题在本发明的范畴内可以以采用下方式来解决：所述支撑表面具有轴向延伸的至少一个冲刷槽，来自阀腔的冲刷介质可以通过所述至少一个冲刷槽进入在轴向上位于密封元件下游的区域内。例如，这种冲刷槽可以具有1mm至2mm的槽宽度。

在本发明的范畴内，可能的是，密封所述阀腔的柔性膜替代传统针阀中的密封环。然而，在本发明的范畴内还可能的是，在柔性膜的基础上还设置有以环形的方式环绕阀针并以滑动的方式靠置于阀针的侧向表面上的传统的密封环以用于密封。

阀针的针杆优选地具有可以位于2mm至10mm、3mm至6mm、或4mm至5mm的范围内的直径。在另一方面，阀针的最大针冲程优选地小于5mm、3mm、2.5mm、2mm、1.4mm或甚至小于1mm。

还应当说明的是，本发明不仅要求保护作为单一部件的、根据本发明的上述针阀。而是，本发明还要求保护具有至少一个这种针阀的整个涂覆系统，其中，所述针阀可以布置在例如旋转雾化器中、双组分混合器中、或双组分关断阀中。

此外，本发明还包括具有膜阀的、用于计量涂覆剂(例如漆料、密封剂、粘接剂、绝缘材料)的计量布置结构，其中，根据本发明的如上所述的具有膜的针阀尤为适于作为所述膜阀。

根据本发明的计量布置结构首先具有用于运送涂覆剂的涂覆剂管线。用于计量涂覆剂的计量泵布置在涂覆剂管线中。

在本发明的内容中所使用的表述“计量泵”优选地意味着被传送的体积流不依赖于计量泵的入口和出口处的压力状况。例如，计量泵可以是往复式活塞泵、蠕动泵、膜泵、容积式活塞泵或齿轮泵，这仅仅是一些示例。

根据本发明的计量装置附加地具有用于使计量泵旁通的旁通管线，其中，旁通管线于计量泵上游从涂覆剂管线分支出并且于计量泵下游再次并入涂覆剂管线。

在旁通管线中布置有旁通阀，所述旁通阀可以要么阻断要么释放旁通管线。

在正常计量操作中，旁通阀被关闭以使得没有涂覆剂能够流经旁通管线。

计量泵的出口压力和入口压力通常但并不是必需地借助于压力传感器来测量。如果这些压力传感器测量到不受控的压力升高，则计量泵通常会关断以阻止故障或甚至是软管管线的爆裂。

然而，如果这些压力传感器将出现故障，或者如果压力传感器没有被设置或设定值将被不正确地参数化，则可能出现不受控的压力升高并由此连接的雾化器中的软管爆裂或损坏。旁通阀由此优选地呈膜阀的形式，其中，涂覆剂的压力作用在膜阀的膜上并在一定的最大压力下打开所述膜阀，其中，所述最大压力可以例如是约15至17bar。将旁通阀(这种阀还可以被称作返回阀等)设计成被自身的介质致动的膜阀由此提供以下优点：即使在压力传感器故障或在用于旁通阀的外部控制装置故障的情况下，旁通管线也会在需要的情况下自动打开。

此外，旁通阀优选地是可控的以能够释放旁通管线以用于冲刷操作。在这样的冲刷操作中，上文所述的与压力有关的自打开功能是不重要的。然而，有益的是在冲刷操作中同样能够冲刷旁通管线，以阻止旁通阀与涂覆剂残留粘在一起。

附加地应当说明的是，旁通阀在漆料改变的情况下在每次加载操作中临时打开。由此，在漆料改变的情况下，涂覆剂管线首先利用冲刷介质冲刷并且脉冲空气被选择性地吹过以移除旧涂覆剂的涂覆剂残留。涂覆剂管线然后被填充以新的涂覆剂，这也被称作加载。在这种加载中，旁通阀优选地同样打开一短时间。这是有利的，因为旁通阀由此在运行过程中被定期致动以使得旁通阀保持为可操作的。

阻止不受控的压力升高的过压释放系统已经从现有技术知晓。然而，压力释放在此朝向外部地进行，这会导致周围部件与涂覆剂组合。在另一方面，在本发明中，压力释放朝向系统地进行，其中，旁通管线使计量泵流体性地短路。

还应当说明的是，旁通阀可以安装在计量泵上。计量泵优选地具有由不锈钢制成的壳体，而旁通阀可以具有由普通钢制成的壳体。然而，它也可以在顾客要求的情况下由不锈钢制成。有益的是由不锈钢制造计量泵的壳体，原因在于计量泵必须非常精确地工作。在另一方面，旁通阀可以更简单并由此具有更低成本的构造并且由此不需要不锈钢壳体，原因在于例如普通钢或塑料材料就够用。由此有利的是，计量泵和旁通阀没有容置在一件式壳体内，而是容置在独立的壳体内，其中，一个壳体简单地法兰式安装在另一个上壳体。

附图说明

本发明的其它进一步有利改进表征在从属权利要求中或将在下文中参考附图结合本发明的优选的实施例的说明予以更详细地说明，在附图中：

图1A是根据本发明的处于关闭位置的双组分关断阀的剖视图；

图1B是图1A的双组分关断阀处于打开位置下的剖视图；

图2是根据图1A和图1B的双组分关断阀的阀驱动部的剖视图；

图3是具有锥形阀座的锥形针头的示意图；

图4是具有漆料压力调节器和阀单元的计量布置结构的流体回路图，其中，所述阀单元具有计量泵、旁通阀和冲刷介质阀；

图5A是图4的阀单元的透视图；

图5B是图5A的阀单元的前视图；

图5C是阀单元沿着图5B中的剖切线A-A的剖视图；

图5D是阀单元沿着图5B中的剖切线B-B的剖视图，

图5E是图5A-5D的阀单元的侧视图；

图5F是阀单元沿着图5E中的剖切线C-C的剖视图；

图6A是阀单元和带有漆料压力调节器的计量泵的透视图；

图6B是图6A的布置结构的前视图；

图6C是沿着图6B中的剖切线的剖视图；并且

图6D是图6A-6C的布置结构的侧视图。

具体实施方式

图1A、图1B、图2和图3是可以用在喷漆系统中以组合固化剂H(例如异氰酸酯)和母料SL的双组分关断阀的不同视图，其中，母料SL的流动和固化剂H的流动可以被单独地控制。

双组分关断阀具有用于进送固化剂H的固化剂连接部和用于进送母料SL的母料连接部2。固化剂H和母料SL在双组分关断阀中组合并且然后作为初步混合物在出口3处排出。母料SL与固化剂H一起然后按照传统方式进入混合器(例如格子混合器、螺旋混合器)，所述混合器使母料SL和固化剂H全面地混合。

固化剂H从固化剂连接部1向出口3的流动由针阀控制，所述针阀在根据图1A和图1B的图示的上半部示出。母料SL从母料连接部2向出口3的流动同样由另外的针阀控制，所述另外的针阀在根据图1A和图1B的图示的下半部示出。用于母料SL和固化剂H的这两个针阀具有相同的构造并以相同的方式发挥作用，由此在下文中为了避免赘述，只说明图中控制固化剂H从固化剂连接部1向出口3的流动的上针阀。

针阀具有可移位的阀针4，针头5拧在阀针4的远端上。针头5由钛制成并朝向它的端部锥形地窄缩，一环形槽布置在针头5的锥形缩窄的侧向表面内，由FFKM(全氟橡胶)制成的密封环6安装在该环形槽内。

在根据图1A的关闭位置处，针头5利用密封环6以密封的方式靠置在阀座7上，其中，阀座7同样锥形地缩窄并通向出口3。

在另一方面，在根据图1B的打开位置处，针头5从阀座7抬升并由此实现穿过阀座7朝向出口3的流通。

关闭位置和打开位置借助于阀驱动部8来设定，所述阀驱动部8在图2中细节性地示出并气动地操作。

气动式阀驱动部由此具有外壳体插入部9，外壳体插入部9拧入双组分关断阀的壳本体10内。

内壳体插入部11进而拧入外壳体插入部9内。

活塞12可移位地布置在气动式阀驱动部8内，其中，活塞12被阀弹簧13沿着朝向根据图1A的关闭位置的方向偏压。阀弹簧13靠置在外壳体插入部9上并在它的相反的端部处推压活塞12以朝向关闭位置推压活塞12。活塞12通过活塞插入部14连接至阀针4，以使得活塞12作用在阀针4上并由此也作用在针头上。

活塞12被密封环15环绕，所述密封环15于活塞12与内壳体插入部11的内侧壁之间布置在环形间隙内并在活塞12移动时相对于内壳体插入部11的内侧壁滑动。

此外，另外的密封环16被设置，所述另外的密封环16以滑动的方式靠置在可移位的阀针4的侧向表面上并由此提供另外的密封。

阀针4部分地延伸穿过阀腔17，所述阀腔在运行过程中填充有相应的流体(固化剂H或母料SL)。

在阀驱动部8与填充有介质的阀腔17之间设置有柔性膜18，所述柔性膜18作为用于使阀腔17相对于阀驱动部8密封的密封元件。柔性膜18借助于它的外周向边缘以密封的方式固定至内壳体插入部11的底端并在中间处具有开孔，阀针4引导穿过该开孔。膜18以流体密封的方式固定地连接至阀针4。在一方面，膜18由此执行阀针4在关闭位置与打开位置之间的位移运动。然而，在另一方面，膜4还使得填充有介质的阀腔17相对于阀驱动部8密封，从而不需要像密封环的情况下那样需要滑动运动，因而固化剂H没有能够进入阀驱动部8的风险，其中，所述固化剂H具有低粘度并具有良好的蠕动性。

实际驱动借助于控制空气来实现，所述控制空气可以引入活塞12下方的控制空气腔19内，控制空气腔19中的控制空气然后向上推压活塞12。控制空气向控制空气腔19的供应通过控制空气连接部20来实现。

控制空气可以由传统的6-bar压缩空气网供应，所述6-bar压缩空气网已经存在于大多数喷漆系统中。这具有以下优点：不需要单独的压缩空气供应装置。活塞12具有相对较大的有效直径，以使得在活塞上作用的控制空气能产生相对较大的打开力。这种打开力在通过控制空气暴露于压缩空气的情况下比由阀弹簧13施加在活塞12上的关闭力大出一定的打开力超出量。在该特别的实施例中，所述打开力超出量位于57.4N至180N的范围内，相较而言，传统的针阀中打开力超出量只有15N。这使得即使在针头5粘附至阀座7的情况下也能使针头5从阀座7“挣脱”。

从图3还可以观察到的是，针头5在流动方向上以头角度λ＝35°-50°窄缩，就像阀座7也在流动方向上以座角度β＝35°-50°锥形地窄缩。

针头5的位于密封环6上游的锥形侧向表面形成支撑表面21，所述支撑表面21在根据图1A的关闭位置处靠置在阀座7上。支撑表面21形成用于针头5向关闭位置的轴向移动的止挡。密封环6的过量压缩由此被阻止，这有益于密封环6的寿命。

支撑表面21被轴向延伸的多个冲刷槽22中断，所述多个冲刷槽分布在针头5的外周上。在根据图1A的关闭位置处，冲刷槽22允许来自固化剂连接部1或来自母料连接部2的冲刷介质到达位于支撑表面21下游的区域。

图4至图6D示出用于计量涂覆剂(例如漆料)的计量布置结构。

待计量的涂覆剂经由涂覆剂管线23供应并首先流动穿过漆料压力调节器24并然后穿过计量泵25，其中，漆料压力调节器24和计量泵25可以具有传统的构造。计量泵25被电动马达26驱动，电动马达26同样可以从现有技术知晓。

还应当说明的是，冲刷介质管线27通向计量泵25，其中，冲刷介质可以通过冲刷介质管线27引入。

可控的冲刷介质阀28布置在冲刷介质管线27内。

与计量泵25并联地布置有旁通管线29，所述旁通管线29能够将计量泵25旁通，如将在下文中予以详细地说明。

在旁通管线29内布置有旁通阀30，旁通阀30能够要么阻断要么释放旁通管线29。

在一方面，旁通阀30可以被外部控制信号致动。在正常计量操作中，旁通阀30保持关闭。在冲刷操作中以及在漆料改变后加载新的漆料时，旁通阀30可以通过外部控制信号打开一短时间。这是有利的，原因在于：由于旁通阀30的这种定期致动，可以保持旁通阀30的操作性。

然而，在另一方面，旁通阀30在计量泵25的出口处的涂覆剂压力由于运行故障而升高的情况下还能实现过压释放。为此，计量布置结构具有两个压力传感器31、32，所述传感器测量计量泵25上游和下游的涂覆剂压力并由此能够检测由于故障所导致的压力升高。当检测到由于故障所导致的这种压力升高时，则通过外部控制信号来控制旁通阀30。

然而，还应当附加地说明的是，旁通阀30呈膜阀的形式。这意味着计量泵25上游的涂覆剂压力作用在旁通阀30中的膜上，从而能够在计量泵25上游的过压超过一定的最大值时使得旁通阀30自动打开(在自身的介质的致动下)。旁通阀30的这种被自身的介质的致动在图中由虚线表示，该破折线在压力传感器32与旁通阀30之间从旁通管线29分支出并通向旁通阀30的控制入口。这种自动的过压释放还在所述两个压力传感器31、32已经故障或旁通阀30的外部控制不再起作用时作用。

从图6A至图6D还可以观察到的是，具有冲刷介质阀28和旁通阀30的阀单元布置在壳体内，该壳体法兰式安装在计量泵25的壳体上。具有旁通阀30和冲刷介质阀28并且还具有计量泵25的阀单元由此没有容置在共同的壳体内。这是有利的，原因在于：具有冲刷介质阀28和旁通阀30的阀单元的壳体此时不一定非要由不锈钢制成，从而能降低总成本。

尤其，本发明独立于每个从属权利要求所引用的权利要求地还要求保护从属权利要求的主题和特征。例如，根据本发明的针阀也可以没有柔性膜地制造但是具有来自从属权利要求或来自说明书的附加的特征。

附图标记列表

1 固化剂连接部

2 母料连接部

3 出口

4 阀针

5 针头

6 密封环

7 阀座

8 阀驱动部

9 外壳体插入部

10 双组分关断阀的壳本体

11 内壳体插入部

12 活塞

13 阀弹簧

14 活塞插入部

15 环绕活塞的密封环

16 环绕阀针的密封环

17 阀腔

18 膜

19 控制空气腔

20 控制空气连接部

21 支撑表面

22 冲刷槽

23 涂覆剂管线

24 漆料压力调节器

25 计量泵

26 电动马达

27 冲刷介质管线

28 冲刷介质阀

29 旁通管线

30 旁通阀

31 压力传感器

32 压力传感器

λ 头角度

β 座角度

H 固化剂

SL 母料

2K 双组分漆料

Claims (18)

1.一种针阀，所述针阀用于控制涂覆系统中的涂覆剂(H，SL)的流体流动，尤其用于控制由两种涂覆剂组分(H，SL)构成的双组分混合物、尤其是由母料(SL)和固化剂(H)构成的双组分漆料的流动，所述针阀具有：

a)阀座(7)，和

b)具有针杆和针头(5)的可移位的阀针(4)，

b1)针头(5)在阀针(4)处于关闭位置时关闭阀座(7)，

b2)针头(5)在阀针(4)处于打开位置时释放阀座(7)，

其特征在于，所述针阀还具有：

c)柔性的膜(18)，所述膜(18)在针头(5)上游以环形且密封的方式环绕阀针(4)。

2.根据权利要求1所述的针阀，

其特征在于，

a)阀针(4)可移位地布置在阀腔(17)内，其中，所述阀腔(17)至少部分地是圆柱形的，

b)膜(18)在中间处以密封的方式固定至阀针(4)的针杆，并且

c)膜(18)通过它的周向边缘以密封的方式固定至阀腔(17)的内侧壁。

3.根据权利要求2所述的针阀，

其特征在于，所述针阀还具有：

a)阀驱动部(8)，所述阀驱动部用于使阀针(4)移位，所述阀驱动部尤其呈具有活塞(12)的气动式阀驱动部(8)的形式，

b)用于供应涂覆剂的涂覆剂入口(1，2)，其中，所述涂覆剂入口(1，2)在膜(18)的背离阀驱动部(8)的一侧上通向阀腔(17)，由此膜(18)将阀驱动部(8)相对于填充有涂覆剂的阀腔(17)密封，以及

c)用于排出涂覆剂的涂覆剂出口，其中，涂覆剂出口通向阀座(7)，以便在阀针(4)处于打开位置时涂覆剂能够穿过阀座(7)流向涂覆剂出口。

4.根据权利要求3所述的针阀，

其特征在于，所述阀驱动部(8)具有：

a)可移位的活塞(12)，所述活塞作用在阀针(4)上以使阀针(4)移位，

b)用于供应控制空气的控制空气入口，所述控制空气作用在活塞(12)上以使活塞(12)并由此还使阀针(4)移位，

c)阀弹簧(13)，所述阀弹簧以弹簧力作用在活塞(12)或阀针(4)上，

d)阀弹簧(13)在关闭位置处和打开位置处的弹簧力优选为至少20N、至少40N或至少80N、和/或不大于400N、不大于200N或不大于100N。

5.根据权利要求4所述的针阀，

其特征在于，

a)阀弹簧(13)朝向关闭位置推压阀针(4)，并且

b)控制空气通过活塞(12)朝向打开位置推压阀针(4)，

c)阀弹簧(13)和针头(5)优选地布置在活塞(12)的相反的侧上，

d)活塞(12)优选地具有至少5mm、至少10mm、至少15mm、至少20mm、至少25mm、至少30mm或至少35mm的活塞直径，以便在阀针(4)移向打开位置时产生较大的打开力，

e)控制空气优选地需要小于6bar、尤其5.5bar的控制空气压力来将阀针(4)移向打开位置，从而能够从传统的6-bar压缩空气网获取所述控制空气。

6.根据权利要求5所述的针阀，

其特征在于，

a)阀弹簧(13)以一定的关闭力朝向关闭位置推压阀针(4)，

b)气动式阀驱动部(8)在被气动地致动时以一定的打开力朝向打开位置推压阀针(4)，

c)所述打开力比所述关闭力大出一定的打开力超出量，从而在针头(5)粘附至阀座(7)时也能够打开所述针阀，

d)所述打开力超出量优选地大于20N、大于40N、大于60N、大于80N、大于100N、大于120N或大于180N。

7.根据权利要求4所述的针阀，

其特征在于，

a)阀弹簧(13)朝向打开位置推压阀针(4)，并且

b)控制空气通过活塞(12)朝向关闭位置推压阀针(4)，

c)阀弹簧(13)与针头(5)优选地布置在活塞(12)的同一侧上。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的针阀，

其特征在于，

a)涂覆剂入口(1，2)处的涂覆剂压力在大于一定的打开压力时通过膜(18)将阀针(4)从关闭位置推向打开位置，

b)膜(18)优选地具有至少3mm、至少6mm或至少9mm、和/或不大于40mm、不大于20mm或不大于11mm、尤其是10mm的膜直径，

c)涂覆剂入口(1，2)处的涂覆剂的打开压力优选地为至少8bar、至少10bar、至少12bar或至少14bar、和/或不大于35bar、不大于22bar、不大于18bar或不大于16bar。

9.根据前述权利要求中任一项所述的针阀，其特征在于，

a)阀座(7)在流动方向上以一定的座角度(β)窄缩，

b)针头(5)在流动方向上以一定的头角度(λ)窄缩，

c)座角度(β)大致等于头角度(λ)，

d)座角度(β)优选为大于20°、大于30°或大于35°、和/或小于70°、小于60°或小于50°，

e)头角度(λ)优选为大于20°、大于30°或大于35°、和/或小于70°、小于60°或小于50°。

10.根据前述权利要求中任一项所述的针阀，其特征在于，

a)附加的密封元件(6)安装在阀针(4)的针头(5)中以在关闭位置处密封阀座(7)，和/或

b)密封元件(6)由与阀针(4)的针头(5)的材料不同的材料制成，和/或

c)密封元件(6)由弹性材料制成，和/或

d)密封元件(6)由全氟橡胶制成，和/或

e)密封元件(6)成型在针头(5)上，和/或

f)密封元件(6)是安装在针头(5)中的环形槽内的密封环，和/或

g)针头(5)由钛制成。

11.根据权利要求10所述的针阀，

其特征在于，

a)阀针(4)的针头(5)在流动方向上大致锥形地窄缩，

b)阀座(7)在流动方向上大致锥形地窄缩，

c)针头(5)在它的锥形侧向表面内具有环形槽，密封元件(6)安装在该环形槽内，

d)针头(5)的锥形侧向表面在密封元件(6)的上游形成环形的周向的支撑表面(21)并以该支撑表面(21)靠置在阀座(7)上，

e)针头(5)在所述支撑表面(21)内具有轴向延伸的至少一个冲刷槽(22)，所述冲刷槽使得冲刷介质在阀针(4)处于关闭位置时能够从阀腔(17)流至密封元件(6)，

f)冲刷槽(22)的槽宽度优选地为至少1mm且不大于2mm。

12.根据权利要求10或11所述的针阀，

其特征在于，

a)针头(5)具有刚性的止挡(21)并且在关闭位置处以所述止挡(21)、尤其以环形的周向的锥形的支撑表面(21)靠置在阀座(7)上，并且

b)在阀针(4)处于关闭位置时，针头(5)中的密封元件(6)承受的压力与作用在阀针(4)上的关闭力无关，这是因为针头(5)正在以它的刚性的止挡(21)靠置在阀座(7)上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的针阀，其特征在于，

a)阀针(4)没有被附加的密封件密封，尤其没有被密封唇密封，所述密封唇以密封的方式靠置在针杆的侧向表面上，和/或

b)固化剂(H)包括异氰酸酯，和/或

c)阀针(4)的针杆的直径大于2mm、大于3mm或大于4mm、和/或小于10mm、小于6mm或小于5mm，和/或

d)阀针(4)的最大针冲程小于3mm、小于2.5mm、小于2mm、小于1.4mm、或小于1.0mm。

14.一种涂覆系统，所述涂覆系统具有至少一个针阀，所述至少一个针阀用于控制涂覆剂的流动、尤其用于控制由两种涂覆剂组分(H，SL)构成的双组分混合物的流体流动、特别是由母料(SL)和固化剂(H)组成的双组分漆料的流体流动，其中，所述针阀优选地布置在所述涂覆系统的下述构件中的一个内，

a)旋转雾化器，

b)用于混合所述两种涂覆剂组分的双组分混合器，

c)用于关断或释放双组分混合物的双组分关断阀，

d)用于固化剂和/或母料的关断阀。

15.一种用于计量涂覆剂的计量布置结构，所述计量布置结构具有：

a)用于运送涂覆剂的涂覆剂管线(23)，

b)计量泵(25)，所述计量泵布置在涂覆剂管线(23)中以计量涂覆剂，

c)用于使计量泵(25)旁通的旁通管线(29)，其中，所述旁通管线(29)在计量泵(25)的上游从涂覆剂管线(23)分支出并在计量泵(25)的下游再次并入涂覆剂管线(23)，以及

d)布置在旁通管线(29)中的旁通阀(30)，

其特征在于

e)所述旁通阀(30)是膜阀，尤其是根据权利要求1至13中任一项所述的具有膜的针阀。

16.根据权利要求15所述的计量布置结构，其特征在于，所述旁通阀(30)是可控的，以便要么释放旁通管线(29)用于冲刷操作，要么阻断旁通管线以计量涂覆剂。

17.根据权利要求15或16所述的计量布置结构，其特征在于，

a)旁通阀(30)下游的涂覆剂压力作用在旁通阀(30)内的膜上，并且

b)作用在膜上的涂覆剂压力在超过预设的最大值时打开旁通阀(30)。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的计量布置结构，其特征在于，

a)旁通阀(30)安装在计量泵(25)上，和/或

b)计量泵(25)具有由不锈钢制成的壳体，而旁通阀(30)具有由普通钢、塑料材料或不锈钢制成的壳体。