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Ventilsteuerung für umsteuerbare Motore, besonders für
Druckluft-Drehkolbenmotore
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und von Hand zusammen mit dem Einlassventil oder getrennt als Vorwählsteuerung für den Rechts- oder Linkslauf des Motors vor Betätigung des Einlassventiles geschaltet werden. Der Nachteil dieser Steuereinrichtungen besteht darin, dass jeweils Umsteuerschieber und Einlassventil getrennt betätigt werden müssen oder aber bei gleichzeitiger Betätigung die von der Hand zu bewältigende Kraftanstrengung unerwünscht gross ist.
Bei den Umsteuerschiebern müssen ferner die gleitenden Flächen, um vollkommen dicht abzuschlie- ssen, mit kleinstmöglichem Spiel eingepasst sein, woraus sich bei Verschleiss und Auswechselung die allgemein bekannten Schwierigkeiten ergeben.
Zum Steuern fembedienter Druckluftmotore sind Belüftungssteuerungen in Form von Vierwege-Handsteuerschiebem od. dgl. bekannt, die sich in der Praxis insofern als nachteilig herausgestellt haben, als die aus dem Motor über einen der beiden Verbindungsschläuche am Handsteuerschieber austretende Luft den Bedienungsmann durch Geräusch und die Verschmutzung mit Wasser oder Öl belästigt. Ferner ist die wechselseitige Durchströmung der Schläuche mit Druckluft und Auspuffluft insofern nachteilig, als einmal der Schlauchquerschnitt für die jeweilige Auslassseite reichlich bemessen sein muss, damit keine Leistungsminderung des Motors eintritt, und zum andern das bei Lufteinlass durch einen Schlauch mitgeförderte Öl für die Schmierung des Motors beim Umschalten wieder ausgeblasen wird.
Es sind ferner Hebezeugmotore mit nur einer Druckluftzuleitung und zwei Entlüftungsleitungen für zwei Steuerkolben mit Entlüftungssteuerungen bekannt, deren Nachteil darin besteht, dass ein Riss in der Entlüftungsleitung ein plötzliches Anlaufen des Motors hervorruft und demzufolge zu Unfällen führen kann.
Mit den bereits bekannten Druckluftsteuerungen für Druckluftmotore mit eingebauter druckmittelbetätigter, federbelasteter Reibungsbremse (Hebezeugmotore) ist man nur im Stande, über die zum Teil gelöste reibende Bremse langsam hoch zu fahren. Auch ist das langsame Senken einer Last nur über die reibende Bremse möglich. Daraus ergibt sich einmal ein grosser Verschleiss der Bremsteile und zum ändern wird eine angehobene Last bei Versagen der Bremse mit höchster Geschwindigkeit absinken. Nur ein reaktionsschnelles Schalten auf" Heben" könnte dieses Absinken verhindern.
Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für umsteuerbare Motore, besonders Druckluft-Drehkolbenmotore zur wechselweisen Öffnung des Lufteinlasses zur einen Seite des Motors und des Luftauslasses von der andern Seite des Motors bei gleichzeitiger Sperre des andem Lufteinlasses und-auslasses, bei der die vorstehend geschilderten Mängel vermieden sind.
Die Erfindung vermeidet die bisher üblichen Vierwegeschieber dadurch, dass in die Druckluftzufuhrleitung ein Zweiwegeventil eingesetzt ist, das die Druckluft zur einen oder ändern Motorseite lenkt und in den beiden Druckluftzuführungswegen zwischen Einlass-
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ventil und Motor je ein den Luftauslass steuerndes Rückschlagventil angeordnet ist, dessen Ventilraum mit der Lufteinlassleitung derart verbunden ist, dass es von der dem Motor zuströmenden Luft in Schliessstellung bewegt wird, während das andere Rückschlagventil offengehalten ist.
Diese Steuerung bietet einmal den Vorteil der Einfachheit des verwendeten Zweiwegeventiles und zum andern die Möglichkeit der Verlegung des Rückschlagventiles in die Nähe des Motors, so dass die nicht eingeschaltete Luftzufuhrleitung nicht von der Auspuffluft beansprucht wird und der Bedienungsmann nicht durch Verschmutzung belästigt werden kann.
Vorzugsweise wird als Zweiwegeventil ein Einlassventil vorgesehen, dass in bekannter Weise in zwei Durchlassbohrungen je ein Kugelventil aufweist. Für die Steuerung nach der Erfindung ist eine solche Ausbildung eines derartigen Zweiwegeventiles besonders zweckmässig, bei der ein drehbarer Verstellkörper' vorgesehen ist, der bei Drehung aus seiner Raststellung die eine oder die andere Ventilkugel seitlich von ihrem Sitz abhebt. Hiebei wird die Ventilkugel nicht, wie bei bekannten Ventilen ähnlicher Art, etwa in axialer Richtung der Durchlassbohrung von ihrem Sitz abgehoben, sondern mehr oder weniger seitlich weggedrückt. Die hiezu erforderlichen Betätigungskräfte sind infolgedessen wesentlich geringer, und aus dem gleichen Grunde kann man auch eine genauere Dosierung der Öffnungsfläche des Ventiles erzielen.
Der Verstellkörper dieses Doppelkugeleinlassventiles kann in verschiedener Weise ausgeführt sein. Bei einer zweckmässigen Ausführungsform weist der in an sich bekannter Weise als hülsenförmiger Drehgriff ausgebildete Verstellkörper einen radialen Stift auf, der durch einen Querschlitz im Ventilgehäuse zwischen die beiden Ventilkugeln ragt. Durch Betätigung des Drehgriffes in der einen oder andern Richtung wird dann die eine oder andere Ventilkugel abgehoben. Der gleichachsig zum Ventilkörper angeordnete Drehgriff ist federbelastet und der an ihm befestigte Stift ragt durch einen kreisbogenförmigen Schlitz im Ventilgehäuse, dessen Enden die Drehbewegung der Hülse begrenzen. Für die Mittelstellung kann eine Rast in dem Schlitz vorgesehen sein.
Bei einer andern Ausführungsform nach der Erfindung dient als Verstellkörper ein drehbarer Verstellbolzen, der mit Abflachungen im Bereich der Ventilkugel ausgebildet ist, an die sich jeweils eine Ventilkugel anlegt, die beim Drehen des Verstellkörpers vom Ventilsitz abgehoben wird. Die Drehbewegung wird durch das Auftreffen der andem Abflachung auf die andere, auf dem Ventilsitz befindliche Ventilkugel begrenzt.
Die gemäss der Erfindung zu verwendenden Rückschlagventile können in verschiedener Weise ausgegeführt sein, jedoch sieht die Erfindung zwei besondere Ausführungsformen vor. Im einen Fall bestehen die beiden Rückschlagventile aus Kugeln in achsgleich einander gegenüberliegenden Ventilräumen, die beide an die Auspufföffnung des Motors angeschlossen sind ; hiebei sind die beiden Kugeln kraftschlüssig miteinander verbunden. Dieses einfach herzustellende doppelte Rückschlagventil befindet sich in einer Verbindungsleitung zwischen den beiden Lufteinlassleitungen, u. zw. zweckmässig in der Nähe des Motors, und der Auslass für die Auspuffluft ist in dieser Verbindungsleitung zwischen den einander gegenüberliegenden Ventilsitzen angeordnet.
Bei Betätigung des Einlassventiles wird die eine Rückschlag-Ventilkugel durch den eintretenden Luftstrom so auf ihren Ventilsitz gedrückt, dass der Auslass von dieser Seite geschlossen ist. Die gegenüberliegende Ventilkugel wird durch ein in der Auslassbohrung zwischen den beiden Ventilsitzen geführtes Verbindungsstück, vorzugsweise eine Druckfeder, vom Ventilsitz abgedrückt, so dass die aus dem Motor austretende Luft an der abgedrückten Ventilkugel und dem Druckstück vorbei entweichen kann. Als weitere Lösung dieser Aufgabe werden zwei Rückschlagventile vorgeschlagen, die zwischen den beiden Einlassleitungen gegengleich angeordnet sind.
Vorzugsweise ist wie an sich bekannt jedes dieser Rückschlagventile als federbelasteter Steuerkolben so ausgebildet, dass er auf der federbelasteten Seite einen Ventilteller oder Konus besitzt, der den Auslass verschliesst und auf der gegenüberliegenden Steuerseite eine Membrane oder eine mit Weichdichtungen begrenzte Kolbenfläche von grösserer Fläche als der Ventilteller aufweist.
Bei Lufteinlass durch Betätigen des doppelten Einlassventiles wird die der Einlassleitung zugewandte Kolbenfläche oder Membrane so mit Luft beaufschlagt, dass der in der andern Luftleitung abdichtende Ventilteller vom Ventilsitz abgehoben wird, wodurch die vom Motor ausströmende Luft entweichen kann.
Die letztgenannte Ausführungsform eignet sich auf Grund der damit zu erzielenden regelbaren Auslassdrosselung besonders für Druckluft-Drehkolbenmotore mit eingebauter druckmittelbetätigterfederbelasteter Reibungsbremse, wie sie zumeist bei Druckluft-Hebezeugen angewendet werden. Die Auslassdrosselung gemäss der Erfindung gewährleistet, dass erst nach vollständigem Lösen der Bremse selbst bei Senken einer Last ein langsames Anfahren des Motors möglich ist und eine einmal angehobene Last auch bei Versagen der federbelasteten Bremse selbsttätig gehalten wird.
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Weitere Vorteile dieser Schaltungen der Erfindung sind in der funktionsbedingten Anordnung der zum Motor führenden Zuleitungsschläuche zu sehen, die nur in einer Richtung durchströmt werden und dabei gleichzeitig als Steuerleitung wirken, während die Auslassluft direkt am Motor entweichen kann.
In den Zeichnungen sind mehrere besondere zweckmässige Ausführungsformen der Erfindung erläu- tert : Fig. l und 2 zeigen die Steuerung eines Drehkolbenmotors unter Verwendung von zwei verschiedenen Rückschlagventilen, Fig. 3 ein Einlass- und Rückschlagventil in einer Ausführungsform unter Fortlassung des Motors, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 3, Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Erfindung im Schnitt unter Fortlassung des Motors, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6 und Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig. 6.
Die Fig. l und 2 erläutern die Anwendung der Erfindung an einem üblichen Druckluft-Drehkolbenmotor 1 mit zwei symmetrischen Einlass- und Auslasskanälen 2, 3 für die Druckluft. Diese Kanäle sind vermittels üblicher Leitungen, wie Druckluftschläuchen 4 und 5, mit dem Einlassventil verbunden.
Das Zweiwegeventil besitzt in allen Fällen ein Ventilgehäuse 6, in dem zwei Ventilkugeln 7, vorzugsweise aus Kunststoff, eingesetzt sind, die von dem durch den Kanal 8 in Öler 9 zuströmenden Druckmittel auf die in den beiden Durchlassbohrungen 10 gebildeten Ventilsitze gedrückt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist seitlich neben den Ventilkugeln im Ventilgehäuse ein bogenförmiger Schlitz 11 eingearbeitet, der in der Mitte nach einer Seite eine kleine Ausbuchtung 12 aufweist. Auf dem Ventilgehäuse 6 und dem an sich bekannten Öler 9 ist eine Hülse 13 drehbar gelagert und mittels eines Federringes 14 axial federbelastet. In Ringnuten des Ventilgehäuses 6 sind O-Ringe 15 eingelegt, die den Spalt zwischen Ventilgehäuse und Drehhülse abdichten. Die Drehhülse 13 ist mit einem kleinen Ansatz 16 versehen, in den gemäss Fig. 4 eine Zapfenschraube 17 so eingeschraubt wird, dass ihr Zapfen 18 durch den Schlitz 11 zwischen die beiden Ventilkugeln 7 ragt. In Schliessstellung des Ventiles wird der Zapfen 18 von der federbelasteten Hülse 13 in die Ausbuchtung 12 gedrückt, so dass die Hülse 13 einrasten kann.
Bei Drehung der Hülse 13 drückt der Zapfen eine der beiden Kugeln 7 radial vom Ventilsitz ab, so dass das eine Ventil geöffnet wird und das Druckmittel durch eine der Bohrungen 10 strömen kann. Der gleiche Zapfen 18 begrenzt jeweils durch Anschlag am Ende der Ausnehmung 11. den Drehbereich der Hülse 13. Beim Zurückdrehen der Hülse in die in Fig. 4 dargestellte Schliessstellung wird die Ventilkugel 7 durch die Strömung des Druckmittels wieder auf ihren Ventilsitz gedrückt und dadurch der Luftdurchgang abgestellt.
Das doppelte Kugel-Rückschlagventil nach Fig. 3 und 5 kann mit den verschiedenen dargestellten Einlassventilen direkt oder indirekt z. B. mittels Schläuchen verbunden sein. Sein Ventilkörper 19 besitzt zwei Durchlassbohrungen 20, die mit den beiden Bohrungen 10 des Einlassventiles auf der einen Seite und den Einlassöffnungen 2, 3 des Motors auf der andern Seite zu verbinden sind. Beide Bohrungen 20 sind ferner über die beiden Ventilräume 21 und den Querkanal 22 mit dem Auslasskanal 23 verbunden.
Eine im Querkanal 22 geführte Druckfeder 24 ist in ihrer Länge so bemessen, dass sie die in den Ventilräumen 21 angeordneten Ventilkugeln 25 von den Ventilsitzen 26 abdrückt. Die Ventilräume 21 sind zweckmässig durch Gewindestopfen 27 verschlossen. Diese Stopfen weisen drei oder vier Zapfen 28 zur Führung der Kugeln 25 auf, sie dichten durch die in Ringnuten eingelegten O-Ringe 29 den Ventilraum 21 ab.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung besteht darin, dass bei Betätigung des Einlassventiles eine der beiden Durchlassbohrungen 20 vom Druckmittel durchströmt wird, dass durch den Einlasskanal 2 zum Motor strömt und zum Antreiben desselben einen Widerstand findet ; gleichzeitig strömt, ein Teil des Druckmittels in den Ventilraum 21 und denAuslasskanal 23, wobei alsbald die entsprechende Ventilkugel 25 auf ihren Sitz 26 gedrückt wird, so dass sich nunmehr der Druck zum Antreiben des Motors aufbaut. Durch die im Querkanal 22 geführte Druckfeder 24 wird die im andern Ventilraum 21 angeordnete Kugel 25 vom Ventilsitz so abgedrückt, dass das aus dem Motor austretende Druckmittel durch den zweiten Ventilraum 21 an der zweiten Ventilkugel 25 und der Druckfeder 24 vorbei durch den Auslasskanal 23 entweichen kann.
Das in den Fig. l, 2, 6 und 8 dargestellte Einlassventil besitzt ein Ventilgehäuse 6, in dem zwei Ventilkugeln 7, vorzugsweise aus Kunststoff, von dem zuströmenden Druckmittel auf die von den beiden Durchlassbohrungen 10 gebildeten Ventilsitze gedrückt werden.
Im Ventilgehäuse 6 ist senkrecht zur Ventilachse ein Verstellbolzen 30 mit einem durch den Spannstift 31 befestigten Ventilknopf 32 gelagert, der zur Betätigung des Ventiles dient. Dieser Bolzen 30 weist im Bereich der beiden Ventilkugeln 7 doppelseitig eine Abflachung 33 auf, an die
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sich je eine Ventilkugel 7 exzentrisch zur Mittelachse des Bolzens anlegt. Durch die in Ringnuten eingelegten O-Ringe 34 ist der Ventilraum gegen Luftverluste abgedichtet. Das Ventilgehäuse 6 wird auch hier durch den als Handgriff dienenden und an sich bekannter Öler 9 verschlossen.
Beim Drehen des Bolzens 30 wird eine der beiden Kugeln 7 radial vom Ventilsitz abgedrückt, so dass das Ventil geöffnet wird und das Druckmittel durch eine der beiden Bohrungen 10 strömen kann.
Die Drehbewegung wird durch das Aufschlagen der Abflachungen 33 auf die noch abdichtende Ventilkugel 7 begrenzt. Bei Zurückdrehen des Bolzens 30 in die in Fig. 6 dargestellte Schliessstellung wird die abgedrückte Kugel 7 durch das Druckmittel wieder auf ihren Ventilsitz gedrückt, wobei der Anpressdruck der beiden Ventilkugeln 7 dem Bolzen 30 eine Raststellung verleiht.
Das doppelte Rückschlagventil nach den Fig. 6-8 kann mit jedem doppelten Einlassventile (Fig. 3 und4 oder Fig. 6 und 8) direkt oder indirekt z. B. mittels Schlauchleitungen verbunden sein. Der Ventilkörper 35 ist von zwei Durchlassbohrungen 36 so durchsetzt, dass diese mit den beiden Durchlassbohrungen 10 des doppelten Einlassventiles auf der einen Seite und den beiden Einlassöffnungen 2, 3 des Motors auf der andern Seite je einen durchgehenden Kanal bilden. Von den beiden Bohrungen 36 führt je ein Zweigkanal 37 in den Ventilraum 38 der federbelasteten Seite des einen Ventilkolbens 39 und je ein Zweigkanal 40 in den Ventilraum 41 der Steuerseite des andern Steuerkolbens 42.
Die beiden Ventilkolben 39 mit in Ringnuten eingelegten O-Ringen 43 werden von den Druckfedern 44 auf die von den Auslassbohrungen 45 gebildeten Ventilsitze gedrückt. Die Auslassbohrungen 45 münden in dem Auslasskanal 46.
Die Steuerkolben 42 mit den 0-Ringen 47 sind, wie in Fig. 6 dargestellt, mit ihren Stangen 48 in den Ventilkolben 39 so eingelassen, dass Steuerkolben 42 und Ventilkolben 39 eine Einheit sind.
Die Wirkungsweise dieser doppelten Rückschlagventile besteht darin, dass bei Betätigung des Einlassventiles eine der beiden Durchlassbohrungen 36 vom Druckmittel durchströmt wird, das zum Einlasskanal 2 des Motors strömt und bei dessen Antreiben einen Widerstand findet, gleichzeitig aber einen Druck auf die Kolbenfläche des Steuerkolbens 42 ausübt. Der mit dem Druckmittel beaufschlagte Steuerkolben drückt infolge seines grösseren Querschnittes den Ventilkolben 39 von seinem Sitz ab, so dass das aus dem Motor austretende Druckmittel durch den Ventilraum 38 an dem abgedrückten Ventilkolben 39 vorbei durch Auslassbohrung 45 und Auslasskanal 46 entweichen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventilsteuerung für umsteuerbare Motore, besonders Druckluft-Drehkolbenmotore zur wechselweisen Öffnung des Lufteinlasses zur einen Seite des Motors bei gleichzeitiger Sperre des andern Luftein-
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ein Zweiwegeventil (6) eingesetzt ist, das die Druckmittelzufuhr zur einen oder andern Motorseite (2 oder 3) lenkt und in den beiden Druckmittelzuführungswegen (4, 5) zwischen Einlassventil (6) und Motor (2) je ein den Auslass steuerndes Rückschlagventil (25, 39) angeordnet ist, dessen Ventilraum (21, 38) mit der Einlassleitung derart verbunden ist, dass es von dem zum Motor strömenden Druckmittel in Schliessstellung bewegt wird, während das andere Rückschlagventil offen ist.
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