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Pneumatisches Ventil
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luftquelle angeschlossene Primärluftkammer begrenzt, welche Membran unter dem Druck in dieser Kam- mer den Verschlusskörper gegen seinen Sitz in die Schliessstellung drückt.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass eine Reaktionskammer auf der von der Primärluft- kammer abgewendeten Seite der Membran angeordnet ist und mit einer in der Durchflussrichtung hinter dem Verschlusskörper angeordneten Kompressionskammer über einen Kanal kommuniziert, dessen Quer- schnitt gross genug ist, um in der Reaktionskammer einen die Öffnungsbewegung des Verschlusskörpers fortsetzenden Druck einzustellen, sobald ein durch das Ventilgehäuse geführter Stössel auf den Verschluss- körper einen seine Öffnungsbewegung einleitenden Druck zur Wirkung gebracht hat.
Um das Ventil zu schliessen, ist gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in der Wand der
Reaktionskammer ein Hilfsventil angeordnet, das die Reaktionskammer mit der Atmosphäre verbindet und dadurch den Verschlusskörper in die Schliessstellung bringt.
Weitere erfindungsgemässe Ausbildungen des pneumatischen Ventils sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung im Schnitt darstellt.
Das Gehäuse 10 der Vorrichtung weist eine zylindrische, durch einen Gewindestöpsel 8 verschlossene Bohrung auf, wobei der Stöpsel seinerseits mit einer Auslassöffnung c versehen ist. Die Gehäusebohrung bildet nahe ihrem Boden eine Schulter, gegen die eine elastische Membran 2, z. B. aus vulkanisiertem Gummi, anliegt, die an ihrem Rand zwischen dieser Schulter und einem zylindrischen Mantel 5 eingespannt ist, der am andern Ende durch den Gewindestöpsel 8 unter Einfügung einer Dichtung 7 gehalten wird.
Der Stöpsel 8 bildet auf seiner Innenfläche einen Ventilsitz j, der die in die Atmosphäre führende Öffnung c umgibt. Ein zweiter Ventilsitz i wird durch eine Schulter des zylindrischen Mantels 5 gebildet.
Die elastische Membran 2 ist an einen metallischen Bolzen 1 anvulkanisiert, der in der Achse der Gehäusebohrung liegt. Eine Muffe 6 umschliesst einen Teil des Bolzens 1 und dient dazu, mit dem Bolzen 1, der sich auf der dem Ventilsitz j zugekehrten Seite etwa bis zur Stirnseite der Muffe 6 erstreckt, einen Verschlusskörper 3 zu verbinden, der vorher an die Muffe 6 anvulkanisiert wurde. Dieser Verschlusskörper 3 hat eine konische Fläche, die dem Sitz i und eine ebene Fläche, die dem Sitz j gegenüberliegt.
Eine Drucklufteinlassöffnung a durchsetzt das Gehäuse 10 sowie den zylindrischen Mantel% zwischen der Membran 2 und dem Ventilsitz i.
Ein zweiter Gewindekörperanschluss 12, der eine gegen eine Empfangsvorrichtung gerichtete Luftaus- trittsöffnung h aufweist, ist mittels einer Mutter 13 unter Zwischenlage einer Dichtung 11 mit dem Gehäuse 10 verbunden und bildet eine konische Kompressionskammer f, die über eine das Gehäuse 10 und den Mantel 5 zwischen den Ventilsitzen durchsetzende Bohrung b mt beiden Ventilsitzen i und j in Verbindung steht.
Dem Ventilkörper 3 gegenüber begrenzt die Membran 2 eine Reaktionskammerg, die mit der Kammer f durch einen Kanal d in Verbindung steht. Mit 4 ist ein Dichtungsring bezeichnet, der den Mantel 5 zwischen den Öffnungen a und b gegen das Gehäuse 10 der Vorrichtung abdichtet.
Der in der Kammer g der Membran 2 gegenüberliegende BQden des Gehäuses 10 weist in der Achse
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des Bolzens 1 eine Durchgangsbohrung e auf, die in eine zylindrische Ausnehmung an der Aussenseite des
Gehäuses 10 mündet.
Ein Stössel 19 ragt durch die Bohrung e in die Kammer g und ist kraftschlüssig mit einem zylindri- schen Ventilteller 17 verbunden, der in der Achse des Bolzens 1 in einer zylindrischen Ausnehmung des
Gehäuses 10 geführt ist. Der nach Art eines Hohlkolbens ausgebildete Ventilteller 17 umschliesst ein ela- stisches Plättchen 18, z. B. aus Gummi, das mit dem Ventilsitz k zusammenwirkt, der als ringförmig er- höhter Rand an der Öffnung e des Gehäuses 10 ausgebildet ist.
Der zylindrische Aussenmantel des Ventiltellers 17 weist, ausgehend vom Boden des zylindrischen
Lagers, Längsnuten 17a auf, die, wenn der Ventilteller 17 leicht angehoben wird, freigemacht werden und die Bohrung e mit der Aussenluft in Verbindung bringen.
Der Stössel 19 kann von Hand aus oder durch eine mechanische, elektrische oder pneumatische Vor- richtung verschoben werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel dient hiezu ein Hebel 15, der mit einer Achse 14 gelenkig verbunden und mit einem Gewinde für den Eingriff einer Regulierschraube 16 ver- sehen ist, die mit dem Stössel kraftschlüssig verbunden ist.
Um zu verhindern, dass Staub in die Vorrichtung durch die Öffnung c eindringt, ist eine elastische
Staubkappe 9, z. B. aus Gummi, vorgesehen, die mit Öffnungen 9a versehen ist, die so angeordnet sind, dass sie von der Stirnwand des Stöpsels 8 verschlossen sind und erst freien Durchgang bieten, wenn die
Membran durch den Luftaustritt angehoben wird.
, Die Vorrichtung arbeitet wie folgt :
Die Primärluft tritt durch die Öffnung a in die ringförmige Primärluftkammer p ein, die durch die
Membran 2, den Mantelteil 5 und den Verschlusskörper 3 gebildet ist. Da der äussere Durchmesser der
Membran grösser als der Durchmesser des Sitzes i ist, werden Membran und Verschlusskörper 3 unter der Wirkung des Druckes in der Ringkammer gegen den Sitz i in Schliesslage gedrückt. Dabei gibt man der Membran bei der Montage eine leichte Vorspannung, welche die Schliesslage sichert, auch wenn keine Druckluft vorhanden ist.
Zum Öffnen der Vorrichtung genügt es, mit einer verhältnismässig geringen Kraft auf den Hebel 15 zu wirken, z. B. mittels eines Elektromagneten, dessen Anker vom Hebel 15 gebildet ist.
Die Länge des Stössels 19 ist so bestimmt, dass das elastische Plättchen 18 leicht zusammengedrückt wird, wenn das Ventil 17 auf seinen Sitz k aufgedruckt wird. Das Ende des Stössels 19 stützt sich dann gegen den Bolzen 1 ab, der eine geringe Verschiebung erfährt, die gerade hinreicht, um den Verschlusskörper 3 von seinem Sitz i abzuheben.
Es tritt dann Druckluft aus der Kammer p durch die Öffnung b in die konisch geformte Kompressionskammer f über, deren Volumen so bemessen ist, dass sich dort ein Gegendruck einstellt, der dem Primärluftdruck an der Eintrittsseite der Vorrichtung möglichst gleich kommt. Druckluft dringt ferner durch den Kanal d in die Reaktionskammer g, und beaufschlagt dort die Membran 2, wobei sich die von beiden Seiten auf'die Membran ausgeübten Drücke ausgleichen. Die durch den Primärdruck auf den Verschlusskörper 3 ausgeübte Kraft ist vorherrschend und dieser wird auf seinen Sitz j zurückgedrückt.
Während des kurzen Zeitintervalles, wo der Verschlusskörper 3 von seinem Sitz i auf seinen Sitz j geht, strömt zwar Luft beim Ventilsitz j aus, doch ist der dabei auf die Sitzfläche des Verschlusskörpers 3 ausge- übte Druck zufolge der Drosselung beim Durchgang viel geringer als der Druck, den die Luft in der Primärkammer p auf die entgegengesetzte Fläche des Verschlusskörpers 3 ausübt.
Die Länge des Stössels 19 ist so bemessen, dass er das Ende des Bolzens 1 nicht mehr berührt, wenn der Verschlusskörper 3 gegen den Sitz j anliegt.
Schliesst der Verschlusskörper 3 am Sitz j ab, so genügt eine geringe Kraft am Hebel 15, um das Plättchen 18 des Ventils 17 auf seinem Sitz k zu halten und so den Reaktionsdruck auszugleichen, der durch die ringförmige Öffnung um den Stössel 19 herum auf die sehr verringerte Oberfläche des Plättchens 18 innerhalb des Sitzes k ausgeübt wird. Der so in der Kammer g aufrechterhaltene Reaktionsdruck genügt, um das Ventil 3 offen zu halten.
Wird aber der Antriebshebel15 freigegeben, so hebt die durch den Reaktionsdruck auf den Mittelteil des Plättchens 18 ausgeübte Kraft dieses von seinem Sitz k ab. Der Reaktionsdruck wirkt dann auf die ganze Innenfläche des Ventilkörpers 17 und hebt ihn sehr schnell ab, so dass die seitlichen Nuten 17a die Kammer g mit der Aussenluft in Verbindung bringen. Der Durchmesser der Öffnung e ist so bemessen, dass ihr freier Querschnitt grösser als der Querschnitt des Kanales d ist, durch den die Luft in die Reaktionskammer g eintritt, so dass das Ausblasen der Kammer g ohne Verzögerung erfolgt.
Der Druck, den die Luft in der Primärkammer p nunmehr allein auf. die Innenfläche der Membran 1 ausübt, drückt den Verschlusskörper 3 gegen den Sitz i, nachdem er vom Sitz j abgehoben wurde. Die
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Kammer f und mit ihr über den Kanal h die Empfangsseite ist dann mit dem Auslass c in Verbindung gelangt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestattet es, die Ventile mit erheblich grösseren Durchgangsquer- schnitten auszustatten, als die bisher bekannten pneumatischen Verschlnssvorrichtungen. Der kleinste Durchgangsquerschnitt kann mehr als 10 mm betragen, wobei die Verschlussvorrichtung pneumatisch weit- gehend ausgeglichen ist, ohne dass mechanisch wirkende Rückholelemente, z. B. Rückholfedern, benutzt werden.
Verwendet man einen Elektromagneten zur Betätigung des Hebels 15, so kann die aufzuwendende
Kraft ohne Brummgefahr sehr gering sein, denn die nach dem ersten Impuls für das Halten des Hebels erforderliche Kraft ist noch geringer als die für den ersten Impuls aufzuwendende Kraft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pneumatisches Ventil, dessen durch einen Stössel betätigbarer Verschlusskörper zusammen mit einer Membran eine ständig an eine Druckluftquelle angeschlossene Primä-luftkammer begrenzt, welche Membran unter dem Druck in dieser Kammer den Verschlusskörper gegen seinen Sitz in die Schliessstellung drückt, gekennzeichnet durch eine Reaktionskammer (g), die auf der von der Primärluftkammer (p) abgewendeten Seite der Membran (2) angeordnet ist und mit einer in der Durchflussrichtung hinter dem Vor- schlusskörper (3) angeordneten Kompressionskamrner (f) über einen Kanal (d) kommuniziert, dessen Querschnitt gross genug ist, um in der Reaktionskammer einen die Öffnungsbewegung des Verschlusskörpers (3) fortsetzenden Druck einzustellen,
sobald ein durch das Ventilgehäuse geführter Stössel (19) auf den Verschlusskörper einen seine Öffnungsbewegung einleitenden Druck zur Wirkung gebracht hat.