DE3212089A1

DE3212089A1 - Ventil

Info

Publication number: DE3212089A1
Application number: DE19823212089
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-10-06

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Ventil für flüssige, insbesondere zähflüssige Materialien, bei dem die Austrittsöffnung (9^f) eines Raums (8), dem das Material über eine Zuleitung (7) zugeführt wird, in Schließstellung von einer Ventilnadel (10) verschlossen und in Öffnungsstellung von ihr freigegeben wird, so daß das Material von dem Raum durch die Austrittsöffnung in eine Austrittsbohrung in der Ventilspitze übertreten kann, und bei dem ferner die Ventilnadel durch Stelleinrichtungen innerhalb eines Ventilkörpers verschiebbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Ventil tropffrei auszubilden, d.h. Maßnahmen zu treffen, die verhindern, daß nach dem Schließen des Ventils noch Flüssigkeit an die Stelle der Anwendung austritt. Diese Forderung bedeutet insbesondere, daß keine Flüssigkeit mehr aus der Austrittsbohrung der Ventilspitze austreten soll, nachdem die eigentliche Durchgangsstelle zwischen Austrittsöffnung und

3 94 3

Aft ft «

Ventilnadel geschlossen worden ist. Flüssigkeitsreste, die nach Schließen des Ventils sich noch in der Austrittsbohrung der Ventilspitze befinden, dürfen nicht nachtropfen, sondern sollen zurückgehalten werden.

Diese Forderung ist insbesondere bei zähflüssigen Flüssigkeiten schwer zu erfüllen, also bspw. bei erhitzten Kunststoffen (z.B. Epoxidharz), da gerade hier der Teil vor der eigentlichen Ventilöffnung sich nicht vollständig leert und nach dem Schließen nachtropfen kann.

Ferner gilt die Forderung, daß die gesamte Anordnung möglichst einfach und zuverlässig aufgebaut, insbesondere für zähflüssige Medien bei höheren Temperaturen geeignet , sein soll und die Dosierung von kleinen Mengen, die durch ein Nachtropfen verfälscht würden, zulassen soll.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß 5 sich an den in Schließstellung die Austritts-

39'43

- y-

öffnung verschließenden Vorderteil der Ventilnadel ein Mittelteil mit gegenüber dem Durchmesser des Vorderteils verringertem Durchmesser anschließt, an den sich wiederum der Endteil mit vergrößertem Durchmesser anschließt, und daß die Ventilnadel zur öffnung des Ventils in Richtung auf die der Austrittsöffnung vorgelagerte Austrittsbohrung der Ventilspitze bewegbar ist, daß ferner der Endteil mit ebenfalls größerem Durchmesser in Öffnungsstellung in den genannten Raum hineinragt.

Während der Schließbewegung, jedoch so lange das Ventil noch offen ist, wird in dem Raum vor der Austrittsöffnung, in dem sich das Material befindet, dadurch ein Unterdruck erzeugt, daß sich das freie Volumen dieses Raumes vergrößert. Das wird dadurch bewirkt, daß der Endteil der Ventilnadel mit vergrößertem Durchmesser aus dem Raum herausbewegt und gleichzeitig der Mittelteil mit verringertem Durchmesser von der anderen Seite nachgeschoben wird. Dieser Saugeffekt, entstehend durch Vergrößerung des Raumes für das

3 ^M 3 0

Material, hängt von den Durchmessern von Mittel- und Endteil und vom Hub ab. Dieser Unterdruck bei noch geöffnetem Ventil während der Schließbewegung saugt aus dem der Austrittsöffnung vorgelagerten Teil des Ventils, also insbesondere aus der Austrittsbohrung der Ventilspitze dort noch vorhandenes Material, das noch nicht nach außen abgegeben worden ist, zurück. Auf diese Weise wird nach Einleiten der Schließbewegung ein Nachtropfen sicher verhindert.

Ein Ausführungsbexspxel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel in Schließ

stellung;

Figur 2 einen teilweisen Querschnitt entsprechend Figur 1 in Öffnungsstellung.

39Ί3

Das Ventil wird gebildet durch einen Ventilkörper 1, einen damit verschraubten Ventilunterteil 2, eine darin eingeschraubte Ventilspitze 3 und einer auf das (in Figur 1) rechte Ende aufgeschraubten Kappe 4.

Die Zuleitung des Materials erfolgt von einer Pumpe (nicht gezeigt) her über eine Leitung 5, eine Verschraubung 6, einen Kanal 7 im Ventilunterteil 2 zum Raum 8, der im Ventilunterteil 2 vorgesehen ist und in dem das Material vor der Abgabe bei geöffentern Ventil gestaut wird. Zwischen der Ventilspitze 3 und dem Ventilunterteil 2 ist der Dichtungsring 9 (vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen) aufgenommen. Seine Durchtrittsöffnung ist die Austrittsöffnung 9 ' .

Im Ventilunterteil 2 ist eine Ventilnadel 10 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Sie besteht aus einem Vorderteil 11 mit dem Durchmesser D, einem Mittelteil 12 mit dem Durchmesser d, sowie einem Endteil 13 wieder mit dem Durchmesser D. D ist größer als d; der Durchmesser des Endteils muß aber nicht notwendig

3943 002

gleich dem Durchmesser des Vorderteils sein. Der Vorderteil 11 dichtet in Schließstellung (Figur 1) die Austrittsöffnung 9^f ab. Der Endteil 13 sitzt in einer Dichtung IM , die in einer Stopfbuchse 15 aufgenommen ist. Diese ist ihrerseits im Ventilunterteil 2 eingeschraubt. Am (in Figur 1) rechten Ende des Endteiles 13 der Ventilnadel 10 ist eine Scheibe 18 mit Hilfe von Muttern 16, 17 aufgeschraubt.

Die Scheibe 18 ist nun ihrerseits mit Spiel in radialer und axialer Richtung aufgenommen zwischen der Überwurfmutter 19 und dem mit einem Sackloch versehenen Ende 20 des Steuerkolbens 21, auf welches die überwurfmutter geschraubt ist. Diese Aufnahme der Ventilnadel br.w. des Endes der Ventilnadel 10 mit Spiel in axialer und radialer Richtung in dem Ende 20 dos Steuerkolbens 21 bildet eine kardanische Aufhängung, die möglichen leichten Veränderungen der Lage der Ventilnadel 10 Rechnung trägt; eine genaue Zentrierung von Ventilnadel IU und Steuerkolben 21 ist daher nicht nötig.

391+3

In einer umlaufenden Nut am Steuerkolben 21 sitzt eine Dichtung 22. Über das (in Figur· 1) rechte Ende des Steuerkolbens 21 ist eine Hülse 23 mit Flansch 24 gesteckt, der ein Federlager bildet, gegen den sich die Feder 2 5 abstützt. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Feder 25 an der Stirnfläche 26 des Ventilkörpers 1 ab. Anschließend an die Hülse 2 3 ist eine Scheibe 27 auf das (in Figur 1) rechte Ende des Steuerkolbens 21 aufgesetzt. Die Hülse 23 und die Scheibe 27 sind auf dem Steuerkolben 21 mit Hilfe der Mutter 2 8 fest verschraubt. Die Scheibe 27 hält die beiden Topfmanschetten 29, 30 in der Ausnehmung 31 fest.

Die öffnung des Ventils, bei der der Steuerkolben 21 in axialer Richtung nach links verschoben wird, erfolgt dadurch, daß über Leitung 3 2 Druckluft das (in Figur 1) rechte Ende des Steuerkolbens 21 beaufschlagt. Die Öffnungsstellung ist in Figur 2 dargestellt. Die Rückführung in die in Figur 1 dargestellte Schließstellung erfolgt dadurch, daß über Leitung 33, 5 Verschraubung 34 und Kanal 3 5 Druckluft die

3 94 3 002

■<■

Stirnfläche 36 der Hülse 23 beaufschlagt.

Figur 2 zeigt das Ventil in geöffneter Stellung. Dazu wird die rechte Stirnfläche des Steuerkolbens 21 mit Druckluft beaufschlagt; dann schiebt dieser über die genannte kardanische Aufhängung (Bezugszeichen 16 bis 20) die Ventilnadel 10 nach links, und zwar so weit, daß der Vorderteil 11 so weit nach links (in Figur 2) verschoben wird, daß zwischen Austrittsöffnung 9' und dem Mittelteil 12 der Ventilnadel 10 sich ein Durchgang ergibt, durch den das Material aus dem Raum hindurch in die Ventilspitze 3 eintreten kann, und zwar zunächst in den Raum 37 und von dort über die dünne Austrittsbohrung 38 an eine Stelle der Anwendung. Das Material wird dadurch ausgetragen, daß die (nicht gezeigte) an Leitung 5 angeschlossene Materialpumpe synchron mit einer öffnung des Ventils betätigt wird und für einen hinreichenden Druck im Raum 8 sorgt.

Bewegt sich die Ventilnadel 10 von der in Figur 2 gezeigten Öffnungsstellung wieder in

(ΊΟ

die Schließstellung, d.h. in Figur 2 nach rechts, dann tritt infolge der Konfiguration der Ventilnadel 10 eine Vergrößerung des Raumes 8 ein. Dies erfolgt dadurch, daß der Endteil 13 mit dem größeren Durchmesser D in die Stopfbuchse 15 zurückgezogen wird, während der Mittelteil 12, der entsprechend von links her in den Raum 8 hineinwandert, geringeren Durchmesser d aufweist. Das ist gleichbedeutend mit einer Vergrößerung des nicht durch Teile der Ventilnadel 10 ausgefüllten Volumens innerhalb des Raumes 8. So entsteht also ein gewisser Unterdruck, der - so lange noch die Kante 39 des Vorderteils 11 der Ventilnadel 10 die Kante 40 des Dichtungsringes 9 nicht erreicht hat und somit das Ventil noch offen ist - auch im Raum 37 und in der Austrittsbohrung 38 wirksam wird und das dort vorhandene Material zurücksaugt. Diegos Material verbleibt dann bis zum nächsten öffnungshub im Raum 37. Es tritt nicht aus. Din Tropfen ist also ausgeschlossen.

Die Größe des entstehenden "Vakuums", d.h. die 5 Volumenverminderung hängt von folgenden Parametern ab:

3GΜ 3 0

/3

/'-■"■■

(a) dem Durchmesser D des Endteils 13 der Ventilnadel 10;

(b) dem Durchmesser d des Mittelteils 12 der Ventilnadel 10;

(c) dem Öffnungshub L, d.h. der Weglänge des Kolbens von Öffnungsstellung bis zum Schließen (Eintritt des Vorderteils 11 der Ventilnadel 10 mit Kante 39 in die Austrittsöffnung 9').

Das freie Volumen, das bei dieser Schließbewegung entsteht, ist in Figur 2 im Querschnitt Ib schraffiert eingezeichnet und mit V bezeichnet Dieses Volumen ist:

Der entstehende Unterdruck hängt dann davon ab, wie sich dieses Volumen zu dem Gesamtvolumen des Raums 8 verhält.

2b - Ende der Beschreibung -

3 94 3

Leerseite

Claims

Patentansprüche

l.) Ventil für flüssige, insbesondere zähflüssige Materialien, bei dem die Austrittsöffnung (9¹) eines Raums (8), dem das Material über eine Zuleitung (7) zugeführt wird, in Schließstellung von einer Ventilnadel (10) verschlossen und in Öffnungsstellung von ihr freigegeben wird, so daß das Material von dem Raum (8) durch die Austrittsöffnung (9') in eine Austrittsbohrung (38) in der Ventilspitze (3) übertreten kann, und bei dem ferner die Ventilnadel (10) durch Stelleinrichtungen (32, 33) innerhalb eines Ventilkörpers verschiebbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß sich an den in Schließstellung die Austrittsöffnung (9^f) verschließenden Vorderteil (11) der Ventilnadel (10) ein Mittelteil (12) mit gegenüber dem Durchmesser (D) des Vorderteils (11) verringertem Durchmesser (d) anschließt, an den sich wiederum der Endteil (13) mit vergrößertem Durchmesser (D) anschließt, und daß die Ventilnadel (10; 11, 12, 13) zur Öffnung des Ventils in Richtung auf die der Austrittsöffnung (9¹) vorgelagerte Austrittsbohrung (38) der Ventilspitze (3) bewegbar ist, daß ferner der Endteil (13) mit ebenfalls größerem Durchmesser (D) in Öffnungsstellung in den genannten Raum (8) hineinragt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventilspitze (3) zwischen deren Austrittsbohrung und der genannten, durch die Ventilnadel (10) verschließbaren Austrittsöffnung (9¹) ein weiterer Raum (37) angeordnet ist.

3 94 3 0
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (10) mit ihrem der Austrittsöffnung (9') entgegengesetztem Endteil (13) in einem Steuerkolben (21) mit Spiel in radialer und axialer Richtung aufgenommen ist.

- Ende der Ansprüche -

39H3