本发明涉及一种用于控制由两种涂覆剂组分组成的涂覆剂混合物、尤其是由母料和硬化剂组成的双组分漆料的流体流动的涂覆剂阀。
背景技术：
适于施涂双组分漆料的旋转雾化器从de102010019771a1知晓。所述双组分漆料(母料和硬化剂)在这种情况下通过各自的管线提供给旋转雾化器并通过格子混合器在雾化器中混合。漆料的分配在这种已知的旋转雾化器中通过主针阀来控制，所述主针阀在旋转雾化器内布置于格子混合器下游并通常被气动地驱动。格子混合器和主针阀在这种情况下位于中空的漆料管内，该漆料管在旋转雾化器中延伸穿过驱动涡轮的中空的涡轮轴。在这种情况下，用于主针阀的针和格子混合器在漆料管中需要在空间上独立的通道，从而导致空间问题。然而，还存在问题的是会扩大漆料管的内横截面，这是因为旋转雾化器的驱动涡轮的中空涡轮轴也将不得不具有较大的内横截面。这继而会导致移动质量体的尺寸增大，从而使得涡轮轴和驱动涡轮自己的安装将不得不变成较大。这继而将导致更高的资金投资成本以及更多的空气消耗。此外，旋转雾化器将变得较大且较重。
对于这种已知的旋转雾化器不利的是：如果主针阀被关闭或卡紧的话，将可能由于在旋转雾化器上游的过量的压力而出现损坏。
类似的旋转雾化器从de10212601a1知晓。在这种情况下，主针阀被膜驱动，该膜被压缩空气作用。然而，在这种情况下，如果主针阀关闭或卡紧的话，也可能由于旋转雾化器上游的过量压力而出现损害。
此外，对于现有技术可参考us4667878、de10115472a1、us2005/0035220a1和de19846073a1。
技术实现要素：
由此，本发明的目的在于解决上文描述的问题。
该目的是通过根据主权利要求的涂覆剂阀来实现的。
根据本发明的涂覆剂阀在输入侧涂覆剂压力变得过大时能自动降低压力。这阻止在根据本发明的涂覆剂阀的上游由于过量压力而出现损坏或操作故障。这种压力降低采用下述方式来实现：位于膜下游的阀空间中的涂覆剂压力作用在膜上并由此也作用在阀针上，由此阀针被朝向打开位置得推压。施加在输入侧上的涂覆剂压力在超过一定的打开压力时打开涂覆剂阀以避免由于压力过载而产生损坏。
本发明还包括将阀针和混合器的技术功能集成在单一的构件中的通用技术教导。由此，阀针具有将阀驱动部(例如气动活塞)的驱动运动传递给阀头的技术功能，以使得涂覆剂阀关闭或打开。在另一方面，混合器的功能是将所述两种涂覆剂组分(例如母料、硬化剂)混合在一起。本发明现在设置成使得格子混合器附加地发挥阀针的技术功能并由此以可移位的方式布置，从而使得可移位的混合器可以对应于阀驱动部地移动阀头。利用根据本发明的方案，混合器(例如格子混合器、螺旋混合器)由此像阀针那样在漆料管中移动以将阀头移向关闭位置或打开位置。
根据本发明的涂覆剂阀由此首先沿循上文开头描述的已知的主针阀地具有阀座和可移位的阀头，其中，阀头在关闭位置处密封阀座并由此阻断流体的流动，而阀头在打开位置处释放阀座并由此也释放流体的流动。
此外，根据本发明的涂覆剂阀具有阀驱动部以使阀头在关闭位置与打开位置之间移位。例如，阀驱动部可以气动地操作，其中，活塞被对应于期待的阀位置地施压。
此外，根据本发明的涂覆剂阀还包括可移位的阀针，所述阀针将阀驱动部连接至阀头并与阀驱动部对应地移动阀头。阀针由此将阀驱动部的驱动运动传递成阀头的对应运动。
本发明现在设置成使得阀针具有将涂覆剂组分混合在一起的混合器。由此，在本发明的范畴内的阀针是一种双功能构件，这种双功能构件一方面将阀驱动部的驱动力传递给阀头并且另一方面将涂覆剂组分混合在一起。
在这种情况下应当说明的是，可移位的阀针在混合器的基础上还可以包括另外的构件以将阀驱动部的运动传递给阀头。由此，在本发明的范畴内，阀针没有必要一定是一件式的并且没有必要一定要由混合器单独地形成。
混合器优选地是静态混合器、例如格子混合器或螺旋混合器。格子混合器例如从专利申请de102010019771a1知晓，该文献在上文中已经被引用，从而该专利申请的内容以它的整体包含在本说明书中。螺旋混合器同样可以从现有技术知晓并且还被称为
在根据本发明的涂覆剂阀的情况下，优选地一中空的漆料管被提供，该漆料管用于安装在旋转雾化器的中空的涡轮轴，如上文首先已经引用的德国专利申请de102010019771a1所描述的，该专利申请以它的整体包含在本说明书中。漆料管在此在安装状态下布置在旋转雾化器的驱动涡轮的涡轮轴中。
在本发明的一个变型例中，只有同时形成混合器的单一阀针在漆料管内延伸。在另一方面，在本发明的另一变型例中，多个阀针布置在漆料管内，每个针形成一个混合器。
在本发明的实施例的一优选示例中，涂覆剂阀具有可移位的推力件，所述推力件在它的远端处连接至可移位的混合器并使混合器移位。所述可移位的推力件由此作用在可移位的混合器上并实际上形成阀针的延伸。此外，在实施例的该优选示例中，涂覆剂阀具有阀空间，推力件可移位地布置在所述阀空间内，阀空间至少部分地圆柱形地形成。此外，根据本发明的涂覆剂阀优选地具有柔性膜，所述柔性膜以密封的方式在中间处固定至推力件，同时所述膜以它的周向边缘以密封的方式固定至阀空间的内壁。柔性膜由此密封可移位的推力件与阀空间的内壁之间的环形间隙。由此产生的结果是：由于膜的两侧之间的压力差所引起的膜的移位会使得推力件轴向移位并由此还使得混合器对应地移位。此外，这种布置结构还由于阀驱动部所引起推力件的移位而使得柔性膜对应地轴向地移位。
此外，应当说明的是，根据本发明的涂覆剂阀优选地具有两个涂覆剂入口以供应所述两种涂覆剂组分(例如母料和硬化剂)，这两个涂覆剂入口优选地在膜的背离阀驱动部的一侧上、即在膜的面向混合器的一侧上通向阀空间。这提供了以下优点：膜将阀驱动部从填充有涂覆剂的阀空间密封。膜由此阻止涂覆剂混合物从阀空间进入阀驱动部。这是有利的，原因在于涂覆剂混合物可能在阀驱动部中硬化，这会导致构件故障。
此外，借助于的膜的密封实现了：能够省略填充有涂覆剂的阀空间相对于阀驱动部的单独密封。然而，本发明不局限于没有这种橡胶密封件的涂覆剂阀。而是，在本发明的范畴内还存在以下可能：在通过膜来密封的基础上，一单独的密封件被设置，该密封件使得填充有涂覆剂的阀空间相对于阀驱动部密封以阻止涂覆剂混合物进入阀驱动部。
在本发明的实施例的该优选示例中，阀驱动部具有可移位的活塞，该活塞作用阀针上以使阀针移位。此外，阀驱动部优选地具有控制空气入口以供应控制空气，所述控制空气作用在活塞上以使活塞并由此也使阀针移位。此外，优选地，阀弹簧被设置，该阀弹簧利用弹簧力作用在活塞或阀针上，阀弹簧在关闭位置和打开位置处的弹簧力优选地位于80n至100n之间。
在这种情况下，应当说明的是，阀弹簧优选地朝向关闭位置推压阀针，而控制空气通过活塞优选地朝向打开位置推压阀针。阀弹簧和阀头由此优选地布置在活塞的相反的侧上。
此外，应当说明的是，活塞优选地具有至少5mm、10mm、15mm、19mm或甚至至少25mm的相对较大的活塞直径，以在阀针朝向打开位置移动时产生较大的打开力。由此，涂覆剂阀还必须在阀头固定地坐置于阀座中时能够可靠地打开，为此充分大的打开力是必需的。这种充分大的打开力通过对应大的活塞直径和对应大的有效活塞表面来建立。较大的活塞表面继而能够利用小于6bar的控制空气压力、尤其利用5.5bar的控制空气压力来进行可能的操作。这是有利的，原因在于采用这种方式可以从传统的6-bar压缩空气系统来获取控制空气，这种6-bar压缩空气系统不管怎样总是用在喷漆设备中，从而可以省略单独的控制空气供应装置。
此外，应当说明的是，活塞优选地可以具有圆形的横截面，替代地，活塞具有椭圆形的横截面也是可能的。
此外，应当说明的是，阀弹簧朝向关闭位置以一定的关闭力推压阀针。在另一方面，气动式阀驱动部在气动驱动的情况下朝向打开位置以一定的打开力推压阀针。在这种情况下，打开力应当比关闭力大出一定的打开力超出量以能够在阀头粘附至阀座时打开针阀。上述打开力超出量优选地大于20n、40n、60n、80n、100n、120n或甚至大于130n。
此外，如上所述，根据本发明的涂覆剂阀在输入侧上的涂覆剂压力过大时具有压力的自动降低。这可以阻止在根据本发明的涂覆剂阀的上游由于过量压力而发生损坏或操作故障。这种压力降低采用下述方式来实现：膜下游的阀空间中的涂覆剂压力作用在膜上并由此也作用在推力件上，由此推力件并由此阀针也被朝向打开位置地推压。在这种情况下，阀弹簧的朝向关闭位置推压阀针的力必须被克服。膜直径由此必须匹配于弹簧力以对应于期待的压力状况，从而使得涂覆剂阀在涂覆剂的期待的打开压力下打开。优选地，膜由此具有至少3mm、6mm或9mm和/或最多40mm、20mm或11mm的膜直径。此外，应当说明的是，涂覆剂的打开压力优选地为至少8bar、12bar或14bar和/或最大22bar、18bar或16bar。在本发明的实施例的该优选的示例中，在另一方面，涂覆剂阀在15bar以上的涂覆剂压力下打开。
上文已经简要地说明的是，阀头要么密封要么释放阀座。在这种情况下应当说明的是，阀座优选地在流动方向上以一定的座角度窄缩，正如阀头也在流动方向上以一定的头角度窄缩。优选地，阀座的座角度大致等于阀头的头角度。例如，座角度和头角度可以位于35°-50°的范围内。
在本发明的实施例的该优选的示例中，附加的密封元件插入阀头内以在关闭位置处密封阀座。优选地，该密封元件由与阀头不同的材料构成。例如，阀头可以由钛构成，而该附加的密封元件由全氟橡胶(ffpm)构成。优选地，阀头由此由刚性材料构成，而所述附加的密封元件由弹性材料构成，密封元件可以插入阀头内或硫化在阀头上。
例如，密封元件可以是密封环，所述密封环插入在阀头的外表面中的环形槽内。在阀头和阀座组成锥形的布置结构的情况下，阀头的位于密封元件上游的锥形外表面优选地形成支撑在密封座上的环形的环绕的支撑表面。在涂覆剂阀的关闭位置处，阀头由此以它的支撑表面靠置在密封座上并由此限制轴向上的阀运动。由此，所述附加的密封元件在环形槽内的压缩受到限制，这有益于该密封元件的寿命。
然而，在这种情况下，下述问题可能出现：涂覆剂混合物在密封元件的下游聚集在阀头与阀座之间的间隙内并在那里硬化，从而使得该区域难于冲刷，原因在于冲刷剂只能困难地流经密封元件。为了解决该问题，轴向延伸的冲刷槽可以设置在阀头的支撑表面内，冲刷剂可以通过所述槽。
此外，本发明还要求保护具有这种涂覆剂阀的整个旋转雾化器，所述涂覆剂阀可以例如用作主针阀。这种旋转雾化器的细节是本领域技术人员知晓的并例如在上文首先引用的专利申请de102010019771a1中说明，从而该专利申请的内容以它的整体包含在本说明书中。
附图说明
本发明的其它有利改进表征在从属权利要求中，或者将在下文中参考附图结合本发明的实施例的优选示例的说明予以更详细地解释。在附图中：
图1是根据本发明的混合器布置结构的纵向剖视图，该混合器布置结构集合了混合器的功能和主针阀的功能；
图2是来自图1的阀驱动部的区域内的放大图；
图3来自图3的漆料喷嘴的区域内的放大图；
图4是格子混合器的侧视图，该格子混合器同时形成阀针；
图5是阀头和阀座的图示；
图6是图4的呈螺旋混合器形式的一改型。
具体实施方式
图1-5示出混合器布置结构1的多个图示，该混合器布置结构可以用在旋转雾化器中以将母料和硬化剂混合在一起，所述混合器布置结构1还附加地发挥主针阀的功能，如下文中大量地说明的。
对于混合器布置结构在旋转雾化器中的布置的细节，参考在上文中已经引用的专利申请de102010019771a1，该专利申请描述了一种具有类似构造的旋转雾化器。
混合器布置结构1包括漆料管2，漆料管2具有拧在其上的头部3和拧入头部3中的漆料喷嘴4。
漆料喷嘴4详细地描述在de102009037604a1中，以使得该专利申请的内容以它的整体包含在本说明书中。
在漆料管2的头部3中延伸有漆料通道5，所述漆料通道5以漆料喷嘴4中的漆料通道6为延伸。由此在施涂漆料时，涂覆剂射流7从漆料喷嘴4的漆料通道6喷出。
此外，应当说明的是，冲刷剂通道8在漆料管2的头部3内延伸，所述通道向漆料喷嘴4中的冲刷剂通道9进料。从冲刷剂通道9在漆料喷嘴4中分支出冲刷剂通道10，这在de102009037604a1中被大量说明。
在漆料管2的头部3内具有阀座11，阀座11在流动方向上以座角度β锥形地变窄并在图5中示意性示出。
此外，混合器布置结构1包括阀头12，阀头12能够沿着双箭头的方向移位并在它的远端处以头角度α锥形地窄缩。密封环13安装在阀头12的锥形外表面内，从而可以在关闭位置处密封阀座11，如下文中所详细说明的。
此外，混合器布置结构1包含有格子混合器14，格子混合器14布置在漆料管2内并能够沿着箭头的方向移位。格子混合器14在它的远端处连接至阀头12。在另一方面，格子混合器14在它的近端部处连接至阀驱动部15。阀驱动部15由此作用在连接至阀头12的可移位的格子混合器14上，以使得格子混合器14还执行阀针的功能。
此外，混合器布置结构1包括用于供应硬化剂h的硬化剂进料管线16和用于进送母料sl的母料进料管线17。硬化剂进料管线16和母料进料管线17在这种情况下通向位于膜19下游的阀空间18，膜19使得阀空间18相对于阀驱动部15密封，如将在下文中详细说明的。硬化剂h和母料sl然后从阀空间18流出并流过格子混合器14并在格子混合器14处混合在一起。
可以从图2中的阀驱动部15的具体图示观察到的是，阀驱动部15具有推力件20，推力件20在它的远端处连接至格子混合器14并由此使格子混合器14移位。
此外，阀驱动部15包括具有外壳体插入部22和内壳体插入部23的壳本体21。在内壳体插入部23内可移位地布置有阀活塞24，阀弹簧25在一方面支撑在外壳体插入部22上并在另一方面支撑在阀活塞24上。阀弹簧25由此朝向图1和2的图示中的左侧、即朝向关闭位置地推压阀活塞24。阀活塞24的运动通过推力件20和格子混合器14作用在阀头12上，其中，阀头12要么释放阀座11、要么关闭阀座11。
推力件20在这种情况下通过活塞插入部26连接至阀活塞24。此外，推力件20在这种情况下环绕有附加的密封环27。
此外，应当说明的是，阀活塞24在图1和2左手侧上可以被控制空气作用，所述控制空气通过控制空气入口(未示出)供应。在被控制空气对应地施压时，控制空气由此朝向图1和2的图示的右侧、即朝向打开位置推压阀活塞24。
阀弹簧25由此通过推力件20和格子混合器14将阀头12朝向关闭位置地推压以关闭涂覆剂阀。在另一方面，作用在阀活塞24上的控制空气借助于推力件20和格子混合器14将阀头12朝向打开位置地推压。
在这种情况下，需要再次强调的是，格子混合器14具有两种功能。第一，格子混合器14使硬化剂h与母料sl混合，这在现有技术中是知晓的。然而，此外，格子混合器14在这种情况下还用作阀针并将阀驱动部15的驱动运动传递给阀头12。这减小了阀针和格子混合器14所需的空间，这是因为这两种功能组合在一个构件中。由此，多个格子混合器14可以布置在漆料管内。替代地，提供了使用具有更小横截面的漆料管2的可能性。
此外，从图5还能观察到的是，阀头12中的密封环13插入阀头12中的环形槽内。在这种情况下，阀头12的位于密封环13上游的锥形外表面28形成刚性的支撑表面，该支撑表面在阀头12的关闭位置处以抵靠着阀座11的锥形内壁的方式布置并由此限制密封环13的压缩，这有益于密封环13的寿命。
此外，图5还示出阀头12具有位于锥形外表面28(支撑表面)内的轴向延伸的冲刷槽29，在阀的关闭状态下冲刷剂可以流动通过这些槽以冲刷密封环13下游的区域。
图6示出替代格子混合器14的螺旋混合器14'的一改型，这种螺旋混合器14'还被称作
本发明不局限于上文所描述的实施例的优选示例。而是，大量的变型和改型是可能的，这些变型和改型同样采用了根据本发明的构思并由此落在保护范围内。尤其，本发明还要求独立于主权利要求的特征地保护从属权利要求的主题和特征。本发明由此也可以不利用根据本发明的双功能元件的构思地是实现，该双功能元件结合了混合器的功能和阀针的功能。
附图标记列表
1混合器布置结构
2漆料管
3漆料管的头部
4漆料喷嘴
5头部漆料管的头部中的漆料通道
6漆料喷嘴中的漆料通道
7涂覆剂射流
8漆料管的头部中的冲刷剂通道
9漆料喷嘴中的冲刷剂通道
10漆料喷嘴中的冲刷剂通道
11阀座
12阀头
13阀头中的密封环
14格子混合器
14'螺旋混合器
15阀驱动部
16硬化剂进料管线
17母料进料管线
18阀空间
19膜
20推力件
21壳本体
22外壳体插入部
23内壳体插入部
24阀活塞
25阀弹簧
26用于连接至推力件的活塞插入部
27环绕推力件的密封环
28阀头的位于密封环上游的锥形外表面
29冲刷槽
α头角度
β座角度
h硬化剂
sl母料