-
Ventil mit einem selbsttätig durch den Druck des Mediums öffnenden
und schließenden Ventilverschlußstück Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil
mit einem selbsttätig durch den Druck des Mediums öff-
nenden und schließenden,
in einem Zylinder frei und abgedichtet beweglichen, kolbenförmigen Ventilverschlußstück,
insbesondere Zumeßvorrichtung für Druckluftgeräte, und mit einem mit einer einstellbaren
Drosselvorrichtung ausgerüsteten Verbindungskanal zwischen der Eintrittsöffnung
und dem vom Verschlußstück abgeschlossenen Zylinderraum.
-
Bei diesem bekannten Ventil ist das verwendete Ventilverschlußstück
ständig in Schließrichtung durch die Kraft einer Feder belastet. Dabei ist die Anordnung
so getroffen, daß der Flüssigkeitsdruck automatisch geregelt wird, jedesmal, wenn
man einen Hahn öffnet, der hinter dem Ventil angeordnet ist, d. h., der sich
in der Abgabeleitung befindet. Es handelt sich bei diesem bekannten Ventil also
um einen Druckregler und nicht um einen Mengenregler.
-
Weiterhin ist ein Ventil für eine Wasserspülung bekannt, welches eine
Absperrverzögerung aufweist. Die abgegebene Wassermenge hängt bei jeder Betätigung
von der Zeit ab, während der ein Betätigungshebe] niedergedrückt wird. Auch dieses
Ventil weist einen in einem Zylinder frei und abgedichtet beweglichen Verschlußkolben
auf sowie einen Verbindungskanal zwischen der Eintrittsöffnung und den vom Verschlußkolben
abgeschlossenen Zylinderraum, der eine Drosselstelle darstellt. Solange der Hebel
niedergedrückt ist, fließt Wasser durch das Ventil. Sobald der Hebel losgelassen
wird, wird das Schließen des Ventils bzw. das Absinken des Verschlußkolbens dadurch
verzögert, daß nur langsam Wasser durch die Drosselstelle bzw. den Verbindungskanal
in den Innenraum des Zylinders eintritt. Eine Betätigung dieses Wasserspülungsventils
ist ausschließlich über ein Niederdrücken des Hebels möglich.
-
Ferner ist ein Druckminderventil bekannt, bei welchem ein Kolben nach
unten gedrückt wird, wenn der Speisedruck einen gewissen Wert übersteigt. Daraufhin
kann sich der Speisedruck auch auf die Unterseite des Kolben§ auswirken und drückt
diesen wieder nach oben, da ein Teil des oberen Kolbenumfanges mit der Außenluft
durch eine Bohrung in Verbindung steht. Läßt nun der Druck in der Auslaßöffnung
des Ventils wieder nach, so wird der Kolben erneut nach unten gedrückt, so daß wiederum
Druckflüssigkeit nachströmen kann. Das Spiel des Kolbens wiederholt sich ständig,
solange der Druck an der Austrittsöffnung des Ventils geringer ist als an der Eintrittsöffnung.
Dieses bekannte Druckminderventil ist demnach keinesfalls als Zumeßventil verwendbar.
-
- Schließlich ist es noch bekannt, als einstellbare Drosselvorrichtung
ein Schraubengewinde zu verwenden, wobei die Länge der Drosselstrecke und damit
die Größe der Drosselung durch mehr oder minder weites Hineinschrauben des Gewindes
in einen Zylinder verändert wird.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs erwähnten
Bauart so auszubilden, daß das Medium, insbesondere Luft, in der einen Richtung
ungehindert, in der anderen dagegen nur während einer begrenzten, beliebig einstellbaren
Zeit hindurchströmen kann.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verschlußstück
als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen mit dem Ventilsitz zusammenwirkende
Dichtung an der Übergangsstelle vom kleineren zum größeren Teil des Differentialkolbens
vorgesehen ist, daß der vom größeren Kolbenteil abgeschlossene Raum des Zylinders
mit dem die Drosselvorrichtung enthaltenden Kanal verbunden ist und daß der kleinere
Kolbenteil in einem mit der Außenluft verbundenen Zylinder dicht gleitend angeordnet
ist.
-
Auf eine das Ventilverschlußstück belastende Feder kann bei dem erfindungsgemäßen
Ventil verzichtet werden. Es ist dadurch sehr verschleißarm und betriebssicher.
Die Menge des durchströmenden Mediums ist vom Speisedruck weitgehend unabhängig,
da die Verschiebung des Ventilverschlußstückes in die Schließstellung praktisch
ausschließlich unter dem Druck des in den Zylinderraum eindringenden Mediums erfolgt.
Steht das Medium unter einem geringen Druck, so dauert es verhältnismäßig lange,
bis Druckausgleich stattfindet. Bei hohem Druck hingegen erfolgt
der
Druckausgleich verhältnismäßig rasch. Die abgemessenen Mengen sind also im wesentlichen
unabhängig von dem auftreLenden Speisedruck.
-
Die Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungs-C C Cemäße Ventil sind
vielfältig. Beispielsweise kann es an das eine Ende eines Druckluftzylinders derart
angeschlossen werden, daß seine Auslaßöffnung in die Außenluft mündet. Jedesmal,
wenn dann der Druckluftzvlinder erneut mit Druckluft beschickt wird, entweicht zunächst
eine gewisse Zeit lang die Druckluft über das Ventil bzw. die Zumeßvorrichtung ins
Freie. Dies hat den Zweck, die Betätigung des Hubkolbens des Druckluftzylinders
etwas zu verzögern, was in vielen Anwendungsfällen der Technik gewünscht wird. Weiterhin
kann man das erfindungsgemäße Ventil dazu benutzen, die Stopfbüchsendichtung einer
Kolben-Zylinder-Einheit unter Druck zu setzen, um die Dichtungslippen völlig zu
entlasten und auf diese Weise die Reibung der Kolbenstange herabzusetzen oder um
die Schmutzabstreiflippe von Hubstempeln zum Abschleudern des angesammelten Schmutzes
abzuheben.
-
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, die einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Zumeßvorrichtung zeigt.
-
In der Zeichnung ist mit 1 der rohrförmige Teil der Zumeßvorrichtung
bezeichnet, in dessen Enden Stopfen 2 und 3 eingesetzt sind, die eine Eintrittsöffnung
4 bzw. eine Austrittsöffnung 5 aufweisen und mit Ringdichtungen 20 bzw. 21
versehen sind. Eine im Teil 1
vorgesehene Bohrung dient zur Aufnahme eines
Verschlußstückes 7, das nach oben gegen die Fläche einer Querzwischenwand
8 des Teiles 1 zur Anlage kommen kann (gezeichnete Stellung) und sich
nach unten bis zur Anlage des Endes 9 seines Ansatzes 15 an der Fläche
10 des Stopfens 3 verlagern kann. Das Verschlußstück 7 ist
als Differentialkolben ausgebildet, dessen mit dem Ventilsitz 13 zusammenwirkende
Dichtung 14 an der Übergangsstelle 12 vom kleineren zum größeren Teil des Differentialkolbens
vorgesehen ist. Die Absperrung kann auch als ein Ventil mit einem Sitz üblicher
Art bzw. als Flachschieber od. dgl. ausaebildet sein.
-
C Der Differentialkolben ist in seinem Zylinder 6 frei und
mittels einer Ringdichtung 11 abgedichtet beweglich. Der vom größeren Kolbenteil
abgeschlossene Raum 35 des Zylinders 6 ist mit einem eine Drosselvorrichtung
27 bis 32 enthaltenden Kanal 33, 34, 36,
37 verbunden.
Weiterhin ist der kleinere, den Ansatz 15 bildende Kolbenteil in einem mit
der Außenluft verbundenen Zylinder 16 dicht gleitend angeordnet. Dieser kleinere
Kolbenteil weist ebenfalls eine Ringdichtung auf, die mit 17 bezeichnet ist.
Die Verbindung mit der Außenluft geschieht mittels einer in den Raum 19 des
Zylinders 16 unterhalb des Ansatzes 15
führenden Öffnung
18.
-
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zy-
linderraum
35 mit der Eintrittsöffnung 4 über ein Rückschlagventil 39 verbunden.
Dieses Rückschlagventil verschließt in der Querzwischenwand 8 vorgesehene
Kanäle 38, die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt sind, und gestattet
den Durchtritt von Luft nur von unten nach oben.
-
Das Gehäuse der Zumeßvorrichtung besteht aus zwei miteinander verschraubten
zylindrischen Teilen, in dessen den Stopfen 2 mit der Eintrittsöffnung 4 aufweisenden
Teil 1 die Querzwischenwand 8 zur Aufnahme der Drosselvorrichtung
27 bis 32 mit den erforderlichen Verbindungskanälen 33, 34,
36, 37
und der Zylinder 6 für den größeren Teil des Differentialkolbens
7 und in dessen die Austrittsöffnung 5
aufweisenden, als Stopfen ausgebildeten
Teil 3 der Ventilsitz 13 und der Zylinder 16 für den als Ansatz
ausgebildeten kleineren Teil 15 des Differentialkolbens vorgesehen sind und
daß beide'Gehäuseteile von mehreren achsparallelen, die mittig angeordneten Hohlräume
umgebenden Strömungskanälen 22 und 25 durchsetzt sind. Diese Strömungskanäle
verbinden eine Kammer 23, die sich an die Eintrittsöffnung 4 anschließt,
mit Räumen 24 und 26, die den Differentialkolben umgeben, und diese wiederum
mit der Austrittsöffnung 5.
-
Die Drosselvorrichtung ist wie folgt ausgebildet: Zwischen der Eintrittsöffnung
4 und dem Differentialkolben 7 sind in der Querzwischenwand 8 zwei
gleichachsige Ouerbohrungen 27, 28 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Schraube
29 dienen, die sich in diesen Bohrungen mit Hilfe ihres Gewindes
30 verlagern kann. Der Gewindekopf ist mit 31 bezeichnet und kann
mittels einer Kontermutter 32 festgelegt werden. Das Ende der Schraube
29 tritt ohne Spiel in die Querbohrung 27 ein und weist eine schraubenförmige
Nut 291 von geringem Ouerschnitt auf, die die Drosselstrecke darstellt. Eine
in der Schraube 29 vorgesehene Ringnut 33 verbindet die schraubenförmige
Nut 291
mit einer Bohrung 34 in der Querzwischenwand 8,
die oberhalb
des Zylinderraumes 35 mündet. Das Ende der Schraube 29 ist mit einem
konischen Teil 2922 gegenüberliegend einem Einlaß 36 für den Lufteintritt
in die schraubenförmige Nut 291 ausgebildet. Eine Bohrung 37 verbindet
diesen Einlaß 36 mit der Kammer 23.
-
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Wird die Zumeßvorrichtung nicht mit
Druckluft beliefert, so steht ihre Eintrittsöffnung 4 mit der Außenluft in Verbindung.
Der Differentialkolben 7 befindet sich in seiner unteren Stellung, so daß
die übergangsstelle 12 den Durchlaß vom Raum 24 zum Raum 26 verschließt.
Wird nunmehr Druckluft zugeführt, so tritt diese in die Kammer 23 und durch
die Strömungskanäle 22 in die Kammer 24 ein. Der weitere Weg ist durch die Dichtung
14 verschlossen. In diesem Augenblick übt der Druck in der Kammer 24 unter dem Kolben
7
eine Kraft aus, die diesen anhebt. Die Größe dieser Kraft ist gleich dem
Unterschied zwischen den Querschnitten mit den beiden Durchmessern AB des Kolbens
7 und CD der übergangsstelle 12 multipliziert mit dem Druck.
Der Zylinderraum 35 oberhalb des Kolbens 7 steht zu dieser Zeit noch
unter dem Außendruck, da er vorher, wie noch beschrieben wird, mit der Außenluft
in Verbindung gewesen war. Die innerhalb des Zylinderraumes 35 befindliche
Luft läßt sich, da sie nur unter dem Außendruck steht, leicht zusammenpressen, so
daß auf den Kolben 7 praktisch keine Gegenkraft wirkt und dieser sich ruckartig
nach oben bewegt. Hierbei wird die im Zylinderraum 35
befindliche Luft komprimiert.
Befindet sich der Kolben 7 in seiner oberen Lage, so gibt die übergangsstelle
12 den Durchlaß zur Kammer 26 frei, so daß die bei der Eintrittsöffnung 4
eintretende Druckluft die Zumeßvorrichtung durchströmen kann und bei der Austrittsöffnung
5 austritt.
-
Die durch die Eintrittsöffnung 4 in die Kammer 23
eintretende
Druckluft tritt außerdem durch die Bohrung 37 in den Einlaß 36 ein
und durchströmt die
enge schraubenförmige Nut 291 der Schraube
29.
über die Ringnut 33 gelangt diese Druckluft durch die Bohrung 34
in den oberhalb des Kolbens befindlichen Zylinderraum 35. Die schraubenförmige
Nut 291 setzt jedoch dem Luftdurchtritt einen beträchtlichen Widerstand entgegen,
der durch das mehr oder weniger starke Einschrauben der Schraube 29 in die
Bohrung 27 regelbar ist. Je nach Größe dieses Widerstandes dauert es eine
mehr oder weniger lange Zeit, bis der in dem Raum 23 herrschende Druck auch
in dem Zylinderraum 35 zur Wirkung kommt. Wenn sich der volle Druck auch
in dem Zylinderraum 35
auswirkt, wird der Kolben 7 nach unten gedrückt.
Der in dem Raum 35 herrschende Druck wirkt nämlich auf den vollen Durchmesser
AB des Kolbens, während der von unten auf denselben einwirkende Druck nur auf einen
Querschnitt mit dem Durchmesser AB wirkt, der um den Querschnitt des Ansatzes
15 mit dem Durchmesser EF verringert ist. Da der Raum 19, in welchem
der Ansatz 15 verschoben wird, durch die Bohrung 18 mit der Außenluft
in Verbindung steht, wirkt auf den Ansatz 15 jeweils nur der Außendruck.
Die im Raum 19 befindliche Luft kann durch die Bohrung 18 ohne weiteres
verdrängt werden. Wenn also in dem Raum 35 der volle Druck erreicht ist,
geht der Steuerkolben 7 nach unten und schließt mittels seiner übergangsstelle
12 und der Dichtung 14 die weitere Zufuhr zu der Auslaßöffnung 5 ab.
-
Wird anschließend die Zumeßvorrichtung nach Abschaltung der Druckluft
mit der Außenluft über die Eintrittsöffnung 4 in Verbindung gesetzt, so kann sich
zunächst die Luft in dem Raum 23, den Kanälen 22 und dem Raum 24 entspannen.
Die in dem Zy-
linderraum 35 enthaltene Luft kann dann einerseits durch
den schraubenförmigen Kanal 291 und die Bohrung 37 in die Kammer
23 entweichen und andererseits, falls das Rückschlagventil 39 vorgesehen
ist, durch die Kanäle 38 ebenfalls in den Raum 23. Daraufhin befindet
sich die Zumeßvorrichtung wieder in seiner Ausgangsstellung, wobei der Raum
35 unter dem Druck der Außenluft steht.
-
Mittels der Schraube 29 kann man die Drosselwirkung des schraubenförmigen
Kanals 291 und damit die Zeit einstellen, die erforderlich ist, bis sich
der volle Druck in dem Raum 35 auswirkt. Durch die Zeit, die der Steuerkolben
von seinem öffnen bis zu seinem Schließen benötigt, ist jedoch auch die die Zumeßvorrichtung
durchströmende Luftmenge bestimmt. Durch Drehen der Schraube 29 kann man
also die zugemessene Luftmenge regulieren.