Adjust supply valve and regulated supply method of the paste-like medium

本発明は、独立請求項の前提部分の特徴を備える、好ましくは、ペースト状媒体を調整供給する、調整供給弁及びその方法に関する。
流体を調整供給するために型式の異なる多数の弁が採用されている。 適用分野及び供給すべき媒体の型式に対応して異なる必要条件が満たされなければならない。 特に、一方にて、供給すべき媒体を多量に排出することが可能であることが重要であり、また、他方にて、所望の量に達したとき、排出量は正確な調整供給が可能であるように、排出量を著しく減少させることができることが重要である。 特に、ペースト状媒体の場合、これら２つの条件を共に満足させることは難しい。
例えば、英国特許第2139322号において、弁リフターの揺動動作により排出量を減少させることのできるリフティング弁が公知である。 しかしながら、この英国特許第2139322号による弁は、ペースト状媒体を調整供給するために適用したしたとき、全く不適当である。 弁の入口と弁の出口との間の経路は、著しく湾曲しており、弁チャンバは、大きい中空のキャビティを備えている。 この幾何学的形状は、ペースト状媒体の流れ挙動に不利益な影響を与え、正確な調整供給を困難にする。
特に、例えば、印刷インクのように、過度に長く続けることのできない媒体を供給するとき、その媒体が、その高粘性のため、中空のキャビティ内に固着し、それ自体では流れ出ないようになるのを防止しなければならない。
本発明の１つの目的は、公知の不利益な点を回避し、特に、少量の場合であっても、最大の排出量で、正確に調整供給することを許容する、好ましくは、ペースト状媒体を調整供給する弁及びその調整供給方法を提供することである。 本発明の更なる目的は、好ましくは、ペースト状媒体が弁内にて短い滞在時間を有し、無駄スペース内にて固着しない、媒体を調整供給する弁、及びその調整供給方法を提供することである。 本発明の更なる目的は、簡単に且つ経済的に製造することができる、可動部品が殆ど無く、また、簡単に洗浄することのできる、調整供給弁及び簡単に且つ経済的に実行することのできるその調整供給方法を提供することである。
本発明によれば、こうした目的は、独立請求項の特徴部分のこうした特徴を備える調整供給弁及びその方法によって達成される。
好ましくは、ペースト状媒体を供給する調整供給弁は、基本的に、弁ハウジングと、流れ絞り器とを備えている。 この弁ハウジングには、入口開口部と、出口開口部とが設けられている。 この入口開口部は、例えば、媒体の貯蔵容器に接続し、また、出口開口部はより小型の容器内に開口させることができる。 本発明による弁は、異なる流体を混合させる装置内にて特に良好に適用することができ、この混合装置により、各流体は、弁を介して共通の容器中に調整供給方法にて供給される。 この適用例の１つの有利な目的は、種々の基材色から印刷インクを製造することである。 流れ絞り器は、入口開口部と出口開口部との間にて弁ハウジング内に可動に配置されている。 この流れ絞り器には、また、入口開口部と出口開口部との間の接続部を形成する少なくとも１つの穴が設けられている。 弁を開くためには、穴が入口開口部を出口開口部に接続する位置まで流れ絞り器を移動させる。 弁を閉じるためには、流れ絞り器をこの位置から移動し、入口開口部が流れ絞り器の表面に接続し、入口開口部と出口開口部とが全く接続しないようにする。
本発明の着想によれば、この穴は、入口開口部と出口開口部との間にて間欠的に配置することができる。 このことは、入口開口部と出口開口部とは、僅かな短時間のみ、接続していることを意味する。 閉じ位置と完全に開放した位置との間にて穴が揺動し、これにより、入口開口部と出口開口部との間にて間欠的に配置されるとき、単位時間当たりの媒体の流量は減少する。 この場合、揺動する流れ絞り器の穴は、静的な流れ絞り器による流量を決定する幾何学的断面積よりも小さい有効断面積を有している。 流れ絞り器の揺動する速度が速ければ速い程、排出量はより少なくなる。 これと同時に、媒体が粘着力が大きい／より粘性であればある程、揺動する流れ絞り器による排出量はより少量となる。 このように、この新規な調整供給弁又は媒体を供給する方法は、ペースト状又はより高粘性の媒体と共に使用したとき、特に適したものとなる。
本発明による弁は、例えば、出口開口部の領域内にて負圧を作用させたとき、入口開口部と出口開口部との間にて大きい圧力降下が生ずる場合に特に良好に適用することができる。 かかる配置の場合、媒体は穴を通じて吸引され、これにより、揺動する流れ絞り器が所定の時間間隔内にあるときにのみ吸引作用が有効である。
１つの特に有利な実施の形態において、調整供給弁には、２つの穴を有する流れ絞り器が設けられる。 第一の穴は、第二の穴よりも大きい断面積を有している。 かかる配置は、更により正確な調整供給を可能にする、すなわち最小及び最大の排出量に更に差を持たせることができる。 第一の調整供給相において、第一の穴、及び第二の調整供給相において、第二の穴は、入口開口部と出口開口部との間に配置することができる。 これら第一及び第二の穴は、この場合にも、各々、入口開口部と出口開口部との間にて間欠的に配置することができる。
第一の調整供給相において、入口開口部と出口開口部との間の接続は、不動の流れ絞り器の第一の穴を通じて行われる。 このため、材料を輸送するため、第一の穴の断面積の全体を使用することができる。 第一の調整供給相の第二の部分において、流れ絞り器の揺動により、第一の穴の有効断面積が縮小する。 周波数が増すに伴い、調整供給の精度が低下し、また、揺動周波数が高い場合、機械的に複雑な弁となるため、揺動モードにて第一の穴を通って流れる最小の排出量にも限界値がある。 これら限界値に達すると直ちに、流れ絞り器は、第二の穴が入口開口部と出口開口部との間に位置する位置まで移動する。 同様に、流れ絞り器の揺動により、第二の穴の有効断面積を縮小させることができる。
流れ絞り器の揺動は、該流れ絞り器の振り子状動作である。 第一の穴（又は第二の穴）が入口開口部と出口開口部との間に配置される、流れ絞り器の位置は、振り子状動作の零点を画成する。 第二の穴（又は第一の穴）が入口開口部又は出口開口部と排出可能に接触しないように、この振り子状動作の最大の振幅が選択される。
１つの有利な実施の形態において、流れ絞り器は、弁ハウジング内の回転軸線の周りで回転可能に取り付けられた球状体として形成される。 この場合、流れ絞り器の揺動は、最大の偏倚角度として特定の回転角度を有する回転動作から成っている。 この場合、その双方の穴は、回転軸線に対して垂直に伸長し、互いに距離をおいて配置されることが有利である。 それ自体閉塞し且つ互いに接続されない通路として穴が形成されるように、その２つの穴の間の距離を選択する必要がある。 これらの穴は、略60°乃至65°の角度で互いに対して斜めに配置することが有利である。
しかしながら、球状体に代えて、弁体内に直線状に変位可能に取り付けられた本体、好ましくはシリンダを使用することも考えられる。 この場合、該シリンダは、変位方向に対して垂直に伸長する１つ以上の穴を備えている。 幾つかの穴を設ける場合、これらの穴は、距離をおいて互いに対して平行に配置される。
第一の穴の断面積が、第二の穴の断面積の10乃至15％、好ましくは14％であるときに、有利な広範囲の排出量を達成することができる。
勿論、ボールに代えて、軸線に対して左右対称である回転可能に取り付けたシリンダ又は別の流れ絞り器を使用することも考えられる。
本発明によるこの方法において、好ましくはペースト状媒体を調整供給するため、上述したような調整供給弁が採用される。 第一の静的な調整供給位相において、弁の流れ絞り器の第一の穴は、該弁の入口開口部と出口開口部との間に配置される。 この点に関して、静的とは、第一の位相の間、穴の位置が入口開口部及び出口開口部に対して不変である状態をいうものと理解する。 第二の動的な調整供給位相において、該穴は入口開口部と出口開口部との間で間欠的に配置される。 この点に関して、動的とは、該穴が入口開口部及び出口開口部に接続されない位置と、該穴が出口開口部及び入口開口部に接続される位置との間で移動する状態を意味するものと理解する。 この間欠的な動作のため、入口開口部と出口開口部との間にて穴により為される接続は、特定の時間間隔においてのみ存在する。 このように、該穴の実際の有効断面積は、幾何学的断面積と比べて縮小する。 有効断面積とは、静的接続部に同一の周辺条件（等しい圧力、等しい粘度、等しい温度）を付与するならば、同一の流量となる断面積を意味するものと理解する。 有効断面積と幾何学的有効断面積との間の比率は、概ね、穴が入口開口部と出口開口部との間の接続部を形成する時間の一部分に相当する。 しかしながら、正確な有効断面積を正確に計算することはできない。 その理由は、一方にて、中間的位相において、穴は、入口開口部又は出口開口部に部分的にしか接続されず、また、高粘性媒体の慣性力を考慮しなければならないからである。
１つの特に有利な方法において、調整供給は、基本的に４つの調整供給位相にて行われる。 第一の調整供給位相において、供給調整弁を介して媒体の最大の流量が導かれる。 この第一の調整供給位相は、容器が、例えば、約90％といった顕著な程度まで充填される時点まで容器を迅速に充填する働きをする。 第一の静的な調整供給位相の間、第一の穴は、入口開口部と出口開口部との間に恒久的な接続部を形成する。 動的な調整供給位相において、第一の穴は、上述したように、入口開口部と出口開口部との間にて間欠的に配置される。 このようにして、動的調整供給位相における有効断面積は、第一の静的調整供給位相の場合と比べて縮小する。 第一の静的な調整供給位相と第一の動的な調整供給位相との間に穴が位置決めされる。 第一の動的な調整供給位相が終了した後、より小さい断面積の第二の穴を作用させる。 第二の静的な調整供給位相において、第二の穴は、入口開口部と出口開口部との間に確実な接続部を形成する。 有効断面積は第二の穴の幾何学的断面積に対応する。 第一の動的な調整供給位相が終了したとき、第二の穴の断面積は第一の穴の断面積よりも小さい。 第二の静的な調整供給位相の終了後、第二の動的な調整供給位相における第二の穴の有効断面積は更に縮小する。
排出量を連続的に縮小させるため、全位相の過程中の動的位相の揺動周波数は、常に等しいとは限らない。 動的位相の開始時の揺動は概ね0.5乃至0.3、好ましくは0.4Ｈｚであり、動的位相の終了時に、0.2乃至0.4、好ましくは0.2Ｈｚとなるようにすることが有利である。
更に有利な1つの実施の形態において、最大量の時点にて所定の時間、流れ絞り器を中止させることも考えられる。 最大量とは、流れ絞り器の移動方向が変化する位置、すなわち、穴が零位置から最も離れた位置にあるときをいうものと理解する。 零位置とは、穴が入口開口部と出口開口部の間に配置される位置をいうものと理解する。
最大量の時点にて流れ絞り器が停止する時間は、動的位相の開始時に、０乃至３秒であり、また、動的位相の終了時に、０乃至５秒である。
４つの調整供給位相にて異なる調整供給量を許容する本発明の方法によれば、典型的に、100ｃｍ ³ ／秒乃至0.5ｃｍ ³ ／秒の正確な調整供給流量を達成することができる。
勿論、断面積の異なる２つ以上の穴、例えば、３つ以上の穴を使用することにより、この範囲を拡張することも考えられる。 従って、この調節法は、多数の静的位相及び動的位相に分けることができる。
以下、実施の形態及び図面に関して本発明をより詳細に説明する。 添付図面において、
図１は、本発明による弁の静的状態にあるときの概略図的な断面図である。
図２は、動的状態にあるときの図１の調整供給弁の図である。
図３は、本発明による調整供給弁の１つの代替的な実施の形態の図である。
図４ａ乃至図４ｅは、異なる調整位相にある、２つの穴を有する本発明による調整供給弁の図である。
図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った調整供給弁の断面図である。
図１には、本発明による調整供給弁１の断面図が概略図的に示してある。 該調整供給弁１は、基本的に、弁ハウジング２と、流れ絞り器５とから成っている。 該流れ絞り器５は、弁ハウジング２の入口開口部５と出口開口部４との間に配置されている。 この流れ絞り器５は、ハウジング２内にて軸線１０の周りにて回転可能に取り付けられている。 この流れ絞り器５には、穴６が設けられており、この穴６は、流れ絞り器５の対応する回転と共に、入口開口部３と出口開口部４との間に配置される。 図１に図示した状況において、流れ絞り器は、静的な調整供給位相Ｉにあり、この位相において、入口開口部３と出口部４との間には均一な接続部Ｖが形成される。 供給開口部２１内に保持された媒体Ｍは、接続部Ｖを介して容器内に調整供給することができる。
図２には、動的な調整供給位相IIにある、本発明による調整供給弁が図示されている。 この流れ絞り器５は、回転軸線１０の周りで揺動回転動作する状態にある。 流れ絞り器５の穴６は、最大量Ａの２つの位置の間を零位置Ｎの周りで動く。 最大量Ａの位置は、穴６が零位置Ｎからの最大の距離を有する位置を画成する。 零位置Ｎは、穴６が入口開口部３と出口開口部４との間の接続部を形成する１つの位置である。 零位置から測定した、穴の最大偏倚は90°である。 この角度βは、特に、入口開口部３及び出口開口部４の寸法並びに穴６の断面積によって決まる。 全体として、この最大偏倚角度は、最大量Ａの位置にあるとき、穴６が、開口部２の内面１１によって完全に閉じられ、入口開口部３から出口開口部４までの媒体の流れが全く生じないようにされる。 媒体Ｍの排出のために利用可能である、穴６の断面積Φ _Iは、図１において、穴６の幾何学的断面積に対応する。 図２に図示した状況において、利用可能である有効断面積Φ _IIは、穴６の幾何学的断面図よりも小さい。
図３には、本発明による調整供給弁の１つの代替的な実施の形態が図示されている。 流れ絞り器として、弁ハウジング２内に変位可能なシリンダ１５が配置されている。 このシリンダは、穴１６を備えており、この穴１６は、静的な調整位相Ｉにあるとき、入口開口部３を出口開口部４に接続する。 動的な調整供給位相IIにあるとき、該穴１６は、最大距離の２つの位置の間を揺動する（図３にて点線で図示）。
図４乃至図４ｅには、排出量が異なる状況にある、２つの穴６、７を有する、本発明による調整供給弁１が図示されている。 図４ａにおいて、最大の排出量が実現され、また、図４ｅにおいて、弁は閉じられている。
図４ａに図示した状況において、弁１のハウジング２内にある流れ絞り器５は、第一の静的な調整供給位相Ｉにある。 この流れ絞り器５は、入口開口部３を接続部Ｖ内の出口開口部４に接続する。 入口開口部３から出口開口部４まで材料を排出するための穴６の有効断面積は、Φ _Iである。 排出量を少なくするためには、流れ絞り器５は、第一の動的な調整位相IIに変位され、回転軸線１０の周りを揺動する（図４ｂ参照）。 穴６は、該穴６が弁ハウジング２の内面１１により覆われる最大量の２つの位置Ａの間にて前後に動く。 この動的な調整供給位相IIの開始時における揺動周波数は０Ｈzである。 この第一の動的な調整供給位相において、揺動周波数は、終了時に、0.2Ｈzとなる迄、連続的に増大する。 この揺動のため、第一の動的な調整供給位相の終了時における有効断面積Φ _IIは、穴の幾何学的断面積の20％である図４ａ乃至図４ｅに図示した実施の形態の流れ絞り器５には、また、第二の穴７も設けられる。 この第二の穴の断面積Φ _IIは、第一の穴６の断面積Φ _Iよりも小さい。 図４ｃに図示した第二の静的な調整供給位相IIにおいて、第二の穴７は、入口開口部３と出口開口部４との間の接続部として配置される。 このため、流れ絞り器５は、これに対応して回転軸線１０の周りで回転されなければならない。 図４ｃに図示した第二の静的な調整供給位相IIIにおいて、媒体が通過するための有効断面積は、穴７の幾何学的断面積Φ _IIIに対応する。
第一の穴６及び第二の穴７の双方は、回転軸線１０に対して垂直に配置されているが、互いに対して隔てられている。 その双方の穴は、更に、互いに対して角度αにて斜めにされている。 この相互の距離は、その双方の穴６、７がそれ自体で閉じられ、また、互いに対して何ら接続しないように、選択しなければならない。 この角度αは、各場合において、第一の穴６又は第二の穴７の何れか一方のみが入口開口部３と出口開口部４との接続を許容し得るように選択しなければならない。
図４ｄにおいて、本発明による調整供給弁１は、第二の動的な調整供給位相にて示してある。 このの流れ絞り器５は、第二の穴７が最大量Ａのこの位置の間にて前後に動くように揺動する。 この揺動動作の結果、第二の穴７の幾何学的断面積Φ _IIIよりも小さい有効断面積Φ _IVとなる。 この第二の動的な調整供給法IVの間に、揺動周波数を連続的に増大させることにより、入口開口部３と出口開口部４との間における媒体の排出量を連続的に減少させることができる。
図４ｅには、本発明による調整供給弁１が閉じた位置にて示されている。 この入口開口部３は、出口開口部４から完全に分離している。 流れ絞り器５は、上述した位置と比較して、開口部６、７の何れも入口開口部又は出口開口部に接続しないように回転軸線１３の周りで回転している。
図４ａ乃至図４ｅに図示した順序において、媒体Ｍの排出量は連続的に減少している。 この動的な調整供給位相IVの終了時における排出量は、図４ａに示した排出量の僅かに〜15％にしか過ぎない。 これら値は、次の寸法を有する調整供給弁によって達成される。
第一の穴の断面積 13２ｍｍ ²
第二の穴の断面積 20ｍｍ ²
双方の穴の間の角度 63°
穴の長さ ５ｃｍ
入口開口部／出口開口部の断面積 19.5／1.75ｃｍ ²
第一の動的な調整供給位相の開始時における最小揺動周波数 0.2
第一の動的な調整供給位相の終了時における最大揺動周波数 0.4
第ニの動的な調整供給位相の開始時における最小揺動周波数 0.2
第ニの動的な調整供給位相の終了時における最大揺動周波数 0.4
付与された媒体の粘度 40℃にて〜８Ｐａ's
その他の幾何学的形態又はその他の流体媒体が必要とする場合、妥当であるならば、同等の結果を得るために幾何学的形態又は揺動周波数を適応させることができる妥当な値は、経験的に決定することができる。
図５には、図４ａに図示した位置にある、本発明による調整供給弁１の面Ａ−Ａに沿った断面図が図示されている。 図５から推測し得るように、その双方の穴６、７は、これらの穴６、７が接触しないように、互いに距離ｄの位置に配置されている。 図５に図示した状況において、第一の穴６は、入口開口部と、及び概略図的に示した出口開口部４とに接続されている。 第二の穴７は、第一の穴６に対して、略斜めの角度に配置されており、入口開口部又は出口開口部と接続していない。 弁ハウジング２において、流れ絞り器５は、回転軸線１０の周りで回転可能に取り付けられている。 この回転は、概略図的に示した、装置２０によって行われる。 装置２０は、流れ絞り器５の揺動動作を生じさせる。 駆動体２０は、大穴６と小穴７とにより画成された、零点Ｎまわりの揺動動作を許容する。 更に、駆動体２０は、図４ａ乃至図４ｅに図示した個々の状況の間にて流れ絞り器５が揺動せずに回転することを許容する。
駆動体２０は、図１に図示した容器２２内の測定装置と更に協働することができる。 概略図的にのみ図示した、この測定装置２３は、容器２２の媒体Ｍの液位を測定し、駆動体２０を調節する。 特定の液位に達したとき、調整供給弁１を通っての排出量は、各場合において、駆動体２０が作用したときに、減少する。