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DE20115847U1 - Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen des Ventilhubs - Google Patents

Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen des Ventilhubs

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DE20115847U1
DE20115847U1 DE20115847U DE20115847U DE20115847U1 DE 20115847 U1 DE20115847 U1 DE 20115847U1 DE 20115847 U DE20115847 U DE 20115847U DE 20115847 U DE20115847 U DE 20115847U DE 20115847 U1 DE20115847 U1 DE 20115847U1
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Germany
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valve
valve body
stroke
end pieces
actuating device
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Henkel Loctite Deutschland GmbH
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Henkel Loctite Deutschland GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

ABITZ
European Patent Attorneys European Trademark Attorneys Patentanwälte
Abitz & Partner
Patentanwälte European Patent and Trademark Attorneys Registergericht
München PR 18
Postanschrift/Postal Address Postfach 86 01 09 D-81628 München
26. September 2001 3 4028-de/Muskelventil
Loctite Deutschland GmbH
Arabellastrasse 17
81925 München
Deutschland
Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen des
Ventilhubs
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilbetätigung
und zum Stellen des Ventilhubs. Das Ventil weist ein Ventilgehäuse und einen darin verschiebbaren Ventilkörper auf und die
Vorrichtung zum Stellen des Hubs weist eine pneumatisch oder
hydraulisch steuerbare Betätigungseinrichtung zum Verschieben
des Ventilkörpers auf.
Pneumatisch oder hydraulisch steuerbare Betätigungseinrichtungen bei Vorrichtungen zum Einstellen des Ventilhubs sind aus
DE-U 297 21 244, DE-U 86 07 137, DE-C 25 46 393,
DE-A 43 20 937, DE-C 198 30 084 und DE-A 199 32 743 bekannt.
Der Ventilkörper ist dabei jeweils mit einem beweglichen
Trennelement verbunden, das zwischen zwei voneinander getrennten Druckkammern angeordnet ist und seine Lage in Abhängigkeit von den in den beiden Kammern herrschenden Druckverhältnissen
ändert. Die eine Druckkammer kann auch durch ein Federelement
• a ··· a a ·
ersetzt sein, das die eine Seite des Trennelements beaufschlagt.
Aus DE-C 199 40 055 ist ein Dosierventil bekannt, bei dem der Ventilkörper durch Federkraft geschlossen und durch die Elongation eines druckvorgespannten Piezoaktors geöffnet wird.
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Die bekannten Ventilantriebe oder -betätigungseinrichtungen arbeiten pneumatisch ebenfalls gegen eine Feder, haben aber nur zwei stabile Zustände, nämlich "AUF" und "ZU". Der Steuerdruck muss nur hinreichend groß oder hinreichend klein sein, um das Ventil in den entsprechenden Zustand zu bringen (AUF bzw. ZU). Der Ventilhub wird durch einen festen oder einstellbaren Anschlag bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine besonders leichte, kompakte und klein bauende Vorrichtung zum Stellen des Ventilhubs zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung zwei Endstücke und einen sich zwischen den Endstücken erstreckenden Schlauchkörper aufweist, dessen Innenraum durch das Druckmedium beaufschlagbar ist, wobei eines der Endstücke mit dem Ventilkörper verbunden ist und an den beiden Endstücken eine zum Schlauchkörper koaxiale Strangstruktur befestigt ist, die zwei überkreuz angeordnete Stranggruppen enthält, wobei jede Stranggruppe eine Vielzahl mit gleicher Längsorientierung verlaufender biegeflexibler Stränge enthält.
Die sich überkreuzenden Stranggruppen können nebeneinander verlaufen oder miteinander verflochten sein.
Eine in dieser Weise aufgebaute Betätigungseinrichtung ist aus DE-U 299 06 627 bekannt. Bei Druckbeaufschlagung vergrößert sich das Volumen des Schlauchkörpers, indem er sich radial aufweitet. Gleichzeitig verkürzt er sich dadurch axial, d.h. der Abstand der beiden Endstücke verkleinert sich. Derartige
Betätigungseinrichtungen werden auch als "Muskel" bezeichnet. Sie werden als Aktuatoren bei Robotern und Manipulatoren eingesetzt. Geeignet sind z.B. die Fabrikate Fluidic-Muscle MAS-IO, -20 und -40 der Firma FESTO AG & Co, 73726 Esslingen, Deutschland.
Bei dem Ventil kann es sich um ein Dosierventil zur Ausgabe eines flüssigen Produktes handeln. Durch die Bewegung des Ventilkörpers wird der freie Querschnitt einer Auslassöffnung für die Flüssigkeit gesteuert. Der Ventilkörper kann mit einer Membran verbunden sein, die sich quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers erstreckt und den Ventilkörper in die geschlossene oder offene Stellung des Ventils drückt. Statt der Membran oder zusätzlich zu ihr kann der Ventilkörper auch durch Federkraft in der geschlossenen oder offenen Stellung gehalten werden. Eine solche Feder ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder vorgesehen, die den Schlauchkörper mit radialem Abstand umgibt. Alternativ kann eine Schraubenzugfeder, die axial zum "Muskel" auf der anderen Seite der Membran angreift, das Ventil geschlossen oder offen halten.
Wird der "Muskel" mit Steuerdruck beaufschlagt, öffnet bzw. schließt das Ventil bis zum Kräftegleichgewicht.
Die Kennlinie der von der Betätigungseinrichtung erzeugten Zugkraft verläuft annähernd linear in Abhängigkeit vom eingebrachten Fluid-Druck, so dass gilt:
F = Fl - P
mit:
F = Gesamtkraft
Fl = von der Membran oder/und Federelement erzeugte Kraft und
P = von der Betätigungseinrichtung (Muskel) erzeugte Zugkraft.
Da diese Kennlinie eine negative Steigung aufweist, stellt sich selbstregelnd ein bestimmter Hub ein. Mit dem Fluid-Druck
• :
(Steuerdruck) kann deshalb ohne weitere Hilfsmittel der Hub des Ventilkörpers und damit beispielsweise der Ventilöffnungsgrad eingestellt werden. Allein durch die Größe des Steuerdrucks wird der Ventilhub bestimmt. Durch den zeitlichen Verlauf des Steuerdrucks kann auch der dynamische Verlauf der Hubbewegung des Ventils gesteuert werden.
Die erfinduhgsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung eignet sich insbesondere für Dosierventile mit Düsen zum Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Werkstücke, wobei die Dosierventile entsprechend der Bahn des gewünschten Auftrags über das Werkstück bewegt werden. Soll zum Beispiel mittels der Düse ein Klebstoff in Form einer Raupe auf ein Werkstück aufgebracht werden, so kann durch die erfindungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung die Form des Raupenauftrags beeinflusst werden. Der Raupenauftrag kann gleichmäßig stark, in Abschnitten unterschiedlich, kontinuierlich oder örtlich in der Stärke (Menge) veränderlich erfolgen. Diese Variationen des Raupenauftrags können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungseinrichtung erreicht werden, ohne den Vortrieb der Düse zu verändern.
Bei thixotropen Klebstoffen"läßt sich z.B. ein besonders gleichmäßiger Auftrag dadurch erzielen, dass zu Beginn das Dosierventil weiter geöffnet wird und danach die Durchflussöffnung verringert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 teilweise im Schnitt ein Ventil mit der Betätigungseinrichtung und
Fig. 2 im Schnitt das Ventil.
Das in der Zeichnung dargestellte Ventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 auf, in dem ein Ventilkörper 12 verschiebbar angeordnet ist. Der Ventilkörper 12 kann gegen einen Ventil-
sitz 13 bewegt werden, so dass das Ventil geschlossen ist. Durch Abheben des Ventilkörpers 12 von dem Ventilsitz 13 kann das Ventil geöffnet werden. Das Ventil dient zur Steuerung des Durchsatzes eines Produkts, das über einen seitlich an dem Ventilgehäuse 11 angeordneten Produkteinlass 14 zugeführt wird und über einen Produktauslass in Form einer Ausgabedüse 15 ausgegeben wird. Auf dem Weg vom Produkteinlass 14 zur Ausgabedüse 15 strömt das Produkt durch den Ventilsitz 13.
An dem der Ausgabedüse 15 entgegengesetzten Ende des Ventilgehäuses 11 ist in einem rohrförmigen Ansatz 18 eine Betätigungseinrichtung 20 angeordnet. Die Betätigungseinrichtung 20 besteht aus einem Schlauchkörper 22, dessen beide Enden in einem vorderen und einem hinteren ringförmigen Endstück 24, 26 fixiert sind.
Das vordere Endstück 24 ist mit dem Ventilkörper 12 verbunden. Das hintere Ende des Ventilkörpers 12 ragt in den Ansatz 18 des Ventilgehäuses 11 hinein und ist darin axial geführt. Vor dem Ansatz 18 ist das Ventilgehäuse 11 durch eine sich quer erstreckende Membran 16 fluiddicht unterteilt. Der Ventilkörper 12 und die Membran 16 bilden vorzugsweise ein Element aus elastischem Material. Oder der Ventilkörper 12 durchdringt die Membran 16 und ist an ihr befestigt. Die Membran 16 halt den Ventilkörper 12 im Ruhezustand in der geschlossenen Stellung des Ventils 10.
Das hintere Endstück 2 6 der Betätigungseinrichtung ist über ein Rohrstück 28 am geschlossenen, hinteren Ende 30 des Ansatzes 18 befestigt. Das Rohrstück 28 steht vom hinteren Ende des Ansatzes 18 nach äußert vor und an ihm ist ein nicht dargestellter Fluidschlauch angeschlossen, über den das Innere des Schlauchkörpers 22 mit Druck beaufschlagt werden kann. Im Ansatz 18 kann in radialem Abstand von der Betätigungseinrichtung 20 eine Schraubendruckfeder 19 angeordnet sein, die sich am geschlossenen Ende 3 0 des Ansatzes 18 und am Ventilkörpers 12 abstützt.
Der Schlauchkörper 22 hat einen Innendurchmesser von > 3 mm und eine Länge von > 3 0 mm. Er besteht aus einer durch Elastomer-Zwischenlagen getrennten Strangstruktur in zwei Lagen, die sich gegenseitig überkreuzen.
Wird über das Rohrstück 28 der Schlauchkörper 22 mit Druck beaufschlagt, so dehnt er sich radial aus und verkürzt sich dabei axial. Mit einer sich druckabhängig einstellenden Kraft wird das vordere Endstück 24 und der daran gekoppelte Ventilkörper 12 zum geschlossenen Ende 3 0 des Ansatzes 18 des Ventilgehäuses 11 gezogen. Dabei müssen die Gegenkräfte der Membran 16 und der Schraubendruckfeder 19 überwunden werden. Die Gleichgewichtsstellung, d.h. die von dem Ventilkörper 12 eingenommene Position, hängt dabei weitgehend linear von dem aufgebrachten Fluid-Druck ab.. Mit der Bewegung des Ventilkörpers 12 kann sich das Ventil 10 öffnen oder schließen. Die jeweils entgegengesetzte Ventilfunktion übernehmen bei Druckabfall im Schlauchkörper 22 die Membran 16 und die Schraubendruckfeder 19 als Rückstellelemente. Durch die Höhe des aufgebrachten Fluid-Drucks kann daher mit einfachen Mitteln und dennoch präzise der Hub des Ventilkörpers 12 eingestellt werden.
Bezugszeichenliste
10 Ventil
11 Ventilgehäuse
12 Ventilkörper
13 Ventilsitz
14 Produkteinlass
15 Ausgabedüse
16 Membran
18 rohrförmiger Ansatz
19 Schraubendruckfeder
20 Betätigungseinrichtung 22 Schlauchkörper
24, 2 6 ringförmige Endstücke
28 Rohrstück
3 0 geschlossenes Ende

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen des Hubs eines Ventils (10), das ein Ventilgehäuse (11) und einen darin verschiebbaren Ventilkörper (12) aufweist, wobei die Vorrichtung eine Betätigungseinrichtung (20) zum Verschieben des Ventilkörpers (12) aufweist, die durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmedium steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (20) zwei Endstücke (24, 26) und einen sich zwischen den Endstücken (24, 26) erstreckenden Schlauchkörper (22) aufweist, dessen Innenraum durch das Druckmedium beaufschlagbar ist, wobei eines der Endstücke (24) mit dem Ventilkörper (12) verbunden ist und an den beiden Endstücken (24, 26) eine zum Schlauchkörper (22) koaxiale Strangstruktur befestigt ist, die zwei sich überkreuzende Stranggruppen aufweist, die jeweils mit gleicher Längsorientierung verlaufende Stränge enthalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das Ventilgehäuse (11) quer überspannende Membran (16), die mit dem Ventilkörper verbunden ist und bei Auslenkung den Ventilkörper elastisch zurückzieht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (12) durch eine Feder (19) beaufschlagt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass allein durch die Größe des Steuerdrucks der Ventilhub exakt automatisch bestimmt wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegung in ihrem dynamischen Verlauf durch den zeitlichen Steuerdruckverlauf verändert wird.
DE20115847U 2001-09-26 2001-09-26 Vorrichtung zur Ventilbetätigung und zum Stellen des Ventilhubs Expired - Lifetime DE20115847U1 (de)

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