DE202004006191U1

DE202004006191U1 - Feindruckregler für flüssige Medien im Niedrigdruckbereich (0 bis 4 bar) mit geringer Hysterese

Info

Publication number: DE202004006191U1
Application number: DE200420006191
Authority: DE
Original assignee: RADTKE REINHARD
Current assignee: RADTKE REINHARD
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2014-04-21

Abstract

Feindruckregler für flüssige Medien im Niedrigdruckbereich (0 bis 4 bar) mit geringer Hysterese dadurch gekennzeichnet, dass der Regler durch Verwendung einer gewellten und federnden Membrane als Führung des Ventilstößels ebenso wie als Trennung zwischen dem Materialbereich (gleichzeitig auch Druckbereich) und dem drucklosen Bereich (außerhalb des Materialbereiches) praktisch reibungsfrei, und dadurch auch ohne nennenswerte Regelhysterese arbeitet.

Description

Materialdruckregler in der Oberflächenbeschichtung, also insbesondere für Farben, Lacke, Trenn- und Ziehmittel usw., gibt es für die verschiedensten Druckbereiche von ca. 4 bis 400 bar. Je nach Druckbereich und technischer Ausführung werden zum Abdichten zwischen dem Materialbereich (gleichzeitig auch Druckbereich) und dem drucklosen Bereich (außerhalb des Materialbereiches) entweder Gummimembranen oder O-Ring bzw. V-Ring Dichtungen aus den verschiedensten Werkstoffen verwendet.
Das Funktionsprinzip ist bei allen Druckbereichen im wesentlichen gleich: Im Inneren des Reglers befindet sich ein Ventil, bestehend aus

– einer Ventilkugel, welche auf einem Ventilsitz dicht schließen kann und somit die Zufuhr nachströmenden Materials unterbricht und
– einem Ventilstößel, welcher je nach den herrschenden Druckverhältnissen die Ventilkugel betätigt (öffnet) oder nicht (Ventil geschlossen)

Die Betätigung es Ventilstößels erfolgt entweder mechanisch, über eine vorgespannte Druckfeder, oder pneumatisch, über einen Druckluftzylinder.
Unabhängig von der Ausführung des Reglers haben alle oben beschriebenen Varianten einen gemeinsamen Nachteil, nämlich eine mehr oder weniger starke Hysterese im Regelverhalten, bedingt durch die Art der Ausführung:

1. Bei O-Ring oder V-Ring Dichtungen durch die hohe Reibung zwischen Dichtung und Ventilkegel oder dessen Antrieb
2. Bei Abdichtung mittels Gummimembrane benötigt der Ventilstößel zur Kraftübertragung und mechanischen Führung einen Kolben, welcher in einem Zylinder mechanisch kippsicher geführt wird.
3. Bei pneumatisch betätigten Reglern wird zusätzlich zu den für Punkt 2. vorhandenen Führungsbändern noch eine Kolbendichtung benötigt.

Alle oben beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, dass im Dichtungs- und Führungsbereich des Reglers mechanische Reibungskräfte auftreten, welche den Regler im Regelverhalten behindern, und damit sowohl im Regelverhalten eine mehr oder weniger starke Hysterese aufweisen bzw. im untersten Druckbereich günstigstenfalls erst ab 0,4 bis 0,5 bar anfangen zu regeln. Da in modernen Applikationsverfahren häufig konstante Materialdrücke schon ab 0,4 bis 0,6 bar benötigt werden, sind die bisher am Markt zu befindlichen Reglertypen nur bedingt bis gar nicht einsetzbar.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die oben beschriebenen physikalischen Reibungskräfte, und somit deren negative Auswirkungen auf das Regelverhalten der Geräte, weitestgehend zu vermeiden.
Dieses Problem wird mit den in Schutzanspruch 1 dargestellten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wurde in einem Versuchsaufbau mit einem pneumatisch angetriebenen Regler und gasförmigem Medium (Druckluft) ein Öffnen des Ventils ab 0,1 bar eingestelltem Ausgangsdruck, bei flüssigen Medien wie Wasser oder Hydrauliköl ab 0,2 bar Ausgangsdruck festgestellt. Im geplanten Arbeitsbereich von 0,4 bis 0,6 bar zeigte der Versuchsaufbau keine erkennbare Hysterese im Regelverhalten. Bei Eingangsdrücken bis 5 bar begann der Regler ab 0,2 bis 0,35 bar zu arbeiten. Bei Eingangsdrücken im Bereich von 6 bis 20 bar begann der Regelbereich bei 0,35 bis 0,7 bar. Das Regelverhalten war ebenfalls ohne erkennbare Hysterese, jedoch musste konstruktionsbedingt bei höherem Eingangsdruck auch eine höhere Kraft zum Öffnen des Kugelventils aufgebracht werden.
In Schutzanspruch 2 wird die Ausführung des für die dargestellte Funktion wesentlichen Bauteils „Membrane beschrieben.
In Schutzanspruch 3 ist der Werkstoff des Bauteils Membrane für einen möglichst universellen Einsatz aufgeführt.
In Schutzanspruch 4 werden durch eine optionale zweite „Schutzmembrane" auf der Materialseite die Gebrauschseigenschaften des Gerätes (Spülbarkeit, kombinierte Dichtung und erweiterte Einsatzmöglichkeiten dargestellt.
In Schutzanspruch 5 sind die Merkmale der beiden wesentlichen physikalischen Antriebsarten (Betätigungsarten) des Reglers veranschaulicht.
Die beigefügten Abbildungen zeigen die Membrane in der typischen Ausführung (Bild 1, Erläuterungen: 1: Membrane aus rostfreiem Federstahl, 2: Gehäusedichtung aus Gummi für den Luftbereich, 3: Teflondichtung für den Materialbereich, 4: Stößeldichtung aus Gummi für den Luftbereich) und mit den typischen Einbaudichtungen sowie die Einbauumgebung für eine mechanische Druckeinstellung mittels Druckfeder (Bild 2, als Rückdruckregler) und in der Ausführung mit pneumatischer Betätigung (Bild3, als Vordruckregler).

Claims

Feindruckregler für flüssige Medien im Niedrigdruckbereich (0 bis 4 bar) mit geringer Hysterese dadurch gekennzeichnet, dass der Regler durch Verwendung einer gewellten und federnden Membrane als Führung des Ventilstößels ebenso wie als Trennung zwischen dem Materialbereich (gleichzeitig auch Druckbereich) und dem drucklosen Bereich (außerhalb des Materialbereiches) praktisch reibungsfrei, und dadurch auch ohne nennenswerte Regelhysterese arbeitet.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil Membrane aus einem gewellten und federndem Werkstoff mindestens 0,15mm, maximal 0,5mm, vorzugsweise 0,2mm dick und mindestens 35mm, maximal 160mm, vorzugsweise 76mm im Durchmesser ist.
Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil Membrane aus einem rostfreien Werkstoff, also Federstahl rostfrei oder Edelstahl besteht, wodurch der Regler für nahezu alle Materialien auf Lösemittel- und Wasserbasis, im PH-Spektrum von stark basisch bis stark alkalisch einsetzbar ist.
Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil Membrane zusätzlich mit einer Schutzfolie auf der Materialseite von mindestens 0,05mm, maximal 0,5mm, vorzugsweise 0,15mm, zum Beispiel aus PTFE versehen wird, zur Verbesserung der physikalischen oder chemischen Beständigkeit des Membranenwerkstoffes, zur Vermeidung von Ablagerungen in den Rillen für eine bessere Spülbarkeit des Gerätes und gleichzeitig als Dichtung zum Gehäuse und zum Ventilstößel.
Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil Membrane, und damit auch der daran montierte Ventilstößel, unabhängig von der beabsichtigten Antriebsart (mechanisch über Druckfeder oder pneumatisch über Druckluft) die gewünschten Eigenschaften, nämlich annähernd reibungsfreies Führen und Betätigen des Ventilstößels, beibehält.