CH307740A - Regelventil für Druckgase. - Google Patents

Description

  Regelventil für Druckgase.    Für die verschiedenen technischen Zwecke,       zum    Beispiel für     Druckluftbremsen    von       liraftfahrzeugen,    Vorrichtungen zum Spritzen       @-on    Lacken, -Metallen u. a., werden     kompri-          tnierte    Gase, meist     Druckluft,    verwendet, wel  che von einem     Kompressor    in einen     Druck-          gasbehälter    geliefert werden, aus welchem die  1     ,'ase    für die Verbrauchsstelle entnommen wer  den.

   Der Druck im Behälter wird dabei in       den        "ewünsehten    Grenzen mittels eines     zwi-          sehen    Kompressor und Druckbehälter einge  bauten Regelventils gehalten, und zwar derart,       dass,    sobald der Druck im Behälter     einen          =Maximalwert    erreicht, das Regelventil eine       Auslassöffnung    in die Atmosphäre öffnet,  wodurch der Druck in der Zuleitung vom  Kompressor sogleich absinkt und dieser so  dann ohne Belastung weiterläuft und wobei       zugleich    automatisch ein     Rüekschlagventil     zwischen Regelventil und Behälter gesperrt  wird.

   In manchen Fällen kommt es darauf an,  einen     möglichst    konstanten Druck im Behälter  zu sichern, das heisst, es wird ein relativ klei  ner     Drnekgrenzbereich    gewählt, zum Beispiel  zwischen     :5,7    und 7     at.    In einem solchen  Falle ist eine grosse Empfindlichkeit. und eine  präzise Funktion des Regelventils     unerläss-          lieh.    In zahlreichen Fällen ist ausserdem die  Entnahme von Druckgas aus dem Behälter  sehr     unregelmässig,    ja.

   sogar während einer  längeren Betriebsdauer gleich Null, zum Bei  spiel bei Talfahrten oder bei Fahrt auf lan  ger ebener Fahrbahn von mit Druekgasbrem-         sen    versehenen Kraftfahrzeugen, weshalb dar  nach getrachtet wird, dass der Druckbehälter  vom Regelventil gegen die Atmosphäre     ver        -          lä,sslieh    abgeschlossen ist, um unnötigen Druck  gasverlusten entgegenzutreten, welche in die  sen Fällen eine überflüssige     Ingangsetzung     des Regelventils zwecks Druckauffüllung im  Behälter bewirken würden, selbst dann, wenn  kein Druckgas für produktive Zwecke ent  nommen wird.  



  Es sind zahlreiche Bauarten von Regel  ventilen bekannt, die diesem Zwecke dienen  sollen. Dieselben besitzen einen Zuführungs  stutzen und einen Raum, der mit dem Kom  pressor verbunden ist, ferner ein über einen  Austrittsstutzen in den Behälter mündendes  und einerseits durch Federkraft, anderseits  durch den Gasdruck im Behälter schliessen  des     Rüekschlagventil    und schliesslich ein  Regelorgan, das in Abhängigkeit von dem  durch dieses Regelorgan in einem vorbestimm  ten Bereich gehaltenen Druck im Behälter  eine     Ablassöffnung    für das vom Kompressor  gelieferte Gas in die Atmosphäre öffnet bzw.  schliesst.

   Bei gesperrter     Ablassöffnung    liefert  der Verdichter Druckluft in den     Behälter     bei angehobenem (geöffnetem) Rückschlag  ventil, während bei offener     Ablassöffnung    der  Kompressor ohne     @Gegendruck    arbeitet und  das     Rückschlagventil    den Behälter gegen die  Atmosphäre absperrt.  



  Bei den bisher bekannten Regelventilen  ist es aus funktionellen Gründen notwendig,      selbst während der Zeitdauer, wenn die Ab  lassöffnung offen ist und der Kompressor       leerläuft,    Druckgas aus dem Behälter ständig  zum Regelorgan des Ventils zuzuführen und  von da durch eine kleine,     kalibrierte    Öffnung  in die Atmosphäre entweichen zu lassen.

   In  folge     dieser    für alle bisher bekannten     Regel-          v        entilkonstruktionen        typischen    Anordnung  kommt es zu einem ständigen     Druckgasver-          lust,    selbst dann, wenn aus dem Behälter kein  Dreckgas für produktive Zwecke entnommen  wird. Dies führt nicht nur zu Energiever  lusten, das heisst zu Verlusten der zur     Ver-          diehtung    des Gases angewandten Energie, son  dern auch zu überflüssiger     Ingangsetznng        des     Regelventils und zum vorzeitigen Verschleiss  aller beweglichen Organe.

   Falls während einer  langen 'Zeit kein Druckgas aus dem Behälter  entnommen wird, zum Beispiel während der  Betriebspausen, erfolgt unter dem Einfluss des  beschriebenen     Druckgasverlustes    eine     peri-          odischeÖffnung    und     Schliessung    des Regel  ventils. Überdies vergrössert sich der     Verhht     noch durch den     Ablass    des Druckgases,     wel-          ehes    die Leitung vom Kompressor zum Regel  ventil und das Ventil selbst ausfüllt.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Regelventil für Druckgase und bezweckt die  Beseitigung der geschilderten Mängel und die  Erzielung einer     Draekluftentnahme    aus  schliesslich für produktive Zwecke, ohne die  Notwendigkeit, Druckgas für die     Druekregc-          lung    selbst im Regelventil zu verbrauchen.  



  Das Regelventil gemäss der Erfindung ist  durch eine solche     Ausbildung    gekennzeichnet,  dass der mit dem Druckgasbehälter ver  bundene     Anschlussstutzen    des Ventils nur  während der Umstellung des Ventils von der  einen in die andere Lage mit einer in die  Atmosphäre     ausmündenden    Entlüftungsöff  nung in Verbindung steht und sowohl in der  einen als auch in der andern Ventilstellung  von dieser Entlüftungsöffnung abgetrennt ist.  



  Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs  gegenstandes ist in der beigefügten Zeichnung  im Schnitt dargestellt, und zwar zeigen:  .     Fig.1    das Regelventil in demjenigen Zu  stand, den es einnimmt, wenn im Druekbe-         hälteranschlussstutzen    ein Druck herrscht, der  unterhalb des einzuhaltenden Druckbereiches  liegt, und       Fig.        \'    dasselbe Ventil in einer Stellung, die  es einnimmt, wenn der Druck im     Druekbehäl.-          ter        anschlussstutzen    zwischen dem obern und  dem untern     Grenzwert    des     einzuhaltenden     Druckbereiches liegt.  



  Gemäss der Zeichnung weist das Regel  ventil einen     Anschlussstutzen    1 für     eine        vo,i     einem Kompressor kommende     Druekleitun     und einen     Anschlussstutzen        \?    für     einen-Druck.-          gasbehälter    auf. In den letztgenannten Stut  zen ist ein     Rückschlagventil    3 eingebaut, das  sich unter dem Einfluss einer Feder     3a    selbst  tätig zu schliessen bestrebt ist.

   Die beiden ge  nannten     Anschlussstutzen    bilden Teile eines       Ventilkörpers    23, der einen die beiden Stut  zen miteinander verbindenden     Raum        \??    ent  hält. Vom Raum     ?2    führt eine     Ablassöffnunn     25 in die Atmosphäre. Diese     Ablassöffnung    ist  durch einen Ventilkegel 21 absperrbar, wel  cher ein Bestandteil eines im Ventilkörper     ver-          sehiebbaren    Organs 10 von der Form eines  Differentialkolbens ist.

   Der den kleineren  Durchmesser aufweisende, den Ventilkegel 21  bildende Teil dieses Kolbens ist mit einem  Hohlraum 7 versehen, der durch den Kegel 21  in axialer     Richteng    gegen aussen     -esehlossen     ist, aber durch eine     seitliehe    Öffnung 6 stän  dig mit einer Ringnut 5 des     Ventilkörpers    23  in Verbindung steht. Vom     Anschlussstutzen    2  Führt ein Kanal 4 zur genannten Ringnut 5.

    Das     Rückschlagventil    3 befindet sich zwischen  der     Mündung,    dieses Kanals in den Stutzen     ''     und dem Raum     \?2.    Der den     grösseren    Durch  messer aufweisende Teil des Kolbens 10 ist  ebenfalls mit einem Hohlraum versehen, der  einerseits mit dem erwähnten Hohlraum 7     uni!     anderseits mit einem Raum 19 verbunden ist.,  welcher nach aussen durch einen     Deekel    24  abgeschlossen ist. Eine am     Deekel        24        vorhan-          Jene    Entlüftungsöffnung 20 mündet in die  Atmosphäre aus.

   Der     Deekel    21 ist beim ge  zeigten Beispiel durch     'Sehraubengewinde    mit  dem Körper 23 verbunden und bildet einen  Anschlag zur Begrenzung der Bewegungs  strecke des Kolbens 10. Im grösseren Teil des      Kolbens 10 ist ein Absperrorgan 9 eines     Hilfs-          ventils    untergebracht, das     doppeltwirkend     ausgebildet ist. Das Organ 9 ist zwischen zwei  im Kolben 10 vorhandenen Ventilsitzen 14  und 2:6 in axialer Richtung verschiebbar und  mit radialem Spiel geführt.

   Der Raum 19 be  herbergt eine Druckfeder 11, die sieh mit       ihrem    einen, in den Kragen 27 des Kolbens  10 eingesetzten Ende gegen das Organ 9 und  mit ihrem andern Ende gegen eine Schraube  18 abstützt, die verstellbar im Deckel     '?4    ange  ordnet ist, und die     Vorspannung    der Feder 11  zu verändern gestattet. Die zylindrische  Aussenfläche des den kleineren Durchmesser  aufweisenden Teils des Kolbens 10' ist mittels       Diehtungsringen    27 gegen die Räume     2':2    und  <B>16</B> des Ventilkörpers und damit auch gegen  die Atmosphäre abgedichtet.

   Die zylindrische       Aussenfläehe    des den grösseren Durchmesser       aufweisenden    Teils des Kolbens 10 hat gegen  über dem Ventilkörper 23 radiales Spiel und  ist mit Hilfe eines Dichtungsringes 28 gegen  den Raum 19 und somit gegen die Atmosphäre       abgediehtet.    Der grössere 'Teil des Kolbens 1.0  ist ferner mit einer seitlichen Öffnung 15  versehen. Das Absperrorgan 9 ist an seinen  mit den Sitzen 14 und 26     zusammenarbeiten-          (len    Flächen mit vorzugsweise nachgiebigen  Einlagen versehen.  



  Bei der ersten Füllung des Druckgasbehäl  ters arbeitet das beschriebene Regelventil wie  folgt:  Die Organe des Ventils befinden sich zu  i     iielist        in        der        in        Fig.1        dargestellten        Lage.     



  Vom Kompressor tritt zum Beispiel Luft  durch den Stutzen 1 in der Pfeilrichtung in       den    Raum 22 des Ventilkörpers 2:3 ein. Der       Ablassventilkegel    21 ist dabei durch Wirkung       der    Feder 11 geschlossen. Sobald der     Luft-          druck    im Raum 22 einen bestimmten Wert       erreieht,    hebt sieh das     Rückschlagventil    3 an,       der    Druckgasbehälter beginnt sich anzufüllen  und der Druck darin steigt an.

   Druckluft  strömt gleichzeitig durch den Kanal 4 in die  Ringnut 5 und von da durch die Öffnung 6  in den Hohlraum 7 des Differentialkolbens  10 und in den Raum 8 unter dem Absperr-         organ    9. Sobald der Druck im Behälter und  in den genannten Räumen die gewünschte,  in einem bestimmten Bereich durch die  Schraube 18 einstellbare Höhe erreicht, über  steigt der auf die untere Fläche des Organs 9  wirkende Gesamtdruck die Kraft der Feder  11, und es beginnt die Aufwärtsbewegung des  Organs 9. In diesem Augenblick dringt mich  Druckluft in den Raum 12: ein und beginnt  auf die vergrösserte Fläche des Organs 9 ein  zuwirken, wodurch sich das Aufsitzen des  letzteren auf den 'Sitz 1'4 noch beschleunigt.

    Gleichzeitig wird auch der Übertritt der       Druckluft    aus den Räumen 7, 8 und 12 durch  die Öffnung 15 in den Raum<B>16</B> freigegeben.  Dieses Überströmen wird durch das Spiel  zwischen den zylindrischen Flächen des Or  gans 9 und des Kolbens 10: sowie zwischen  dem letzteren und dem Ventilkörper 2:3 er  möglicht.  



  Von diesem Augenblick an beginnt der  Druck auf die Ringfläche 17 des Kolbens 1.0       einzuwirken,    welcher infolgedessen gemein  sam mit dem Organ 9 seine Aufwärtsbewe  gung entgegen dem Einfluss der Feder 11  ausführt. Dadurch öffnet sich die     Ablassöf    E  nung 2'5 gegen die Atmosphäre; der Druck  im Raum     2:.2    sinkt schnell ab und das Rück  schlagventil 3 schliesst sich. Der Druck     lIYl     Behälter hat dabei die obere Druckgrenze er  reicht, deren Wert vom Durchmesser des  Ventilsitzes     2'6    und den Abmessungen der  Feder 11 sowie von der Einstellung der Regel  schraube 18 abhängt. Die Organe des Regel  ventils nehmen nun die Stellung nach     Fg.    2  ein.  



  Wie ersichtlich, ist bei dieser Stellung die  Verbindung des Druckgasbehälters mit der  Atmosphäre durch das Anliegen des Organs 9  an den Sitz 14 unterbrochen. Die Druckluft  aus dem Behälter füllt den Stutzen 2, den  Kanal 4, die     mit,    5 und die Räume 7, 8, 12  und 16 aus und sichert ein intensives     An-          drüeken    des Absperrorgans 9 an den Sitz     14     während der ganzen Dauer dieses Zustandes.  



  Die Verbindung des Behälters mit der  Atmosphäre über die Entlüftungsöffnung 20      im Deckel 24     dauen    nur während jener kur  zen Zeitspanne,- während welcher das Organ 9  seine Bewegung vom untern Sitz 26 zum  obern Sitz     1--1    des Kolbens 10 ausführt, so  dass der     Druckverlust    aus dem Behälter prak  tisch gleich Null ist. Gerade in dieser Hin  sieht unterscheidet sich das beschriebene Re  gelventil in markanter Weise von den bisher  bekannten Bauarten.  



  Beim Absinken des Druckes im Behälter  zufolge Luftentnahme für produktive Zwecke  sinkt auch der Druck in den angeführten  Räumen um den gleichen Wert bis zu dem  Augenblick, wo das Gleichgewicht des auf  das Absperrorgan 9 wirkenden pneumati  schen Druckes mit dem Gegendruck der Feder  1-1 gestört wird, so     da.ss    dieses Organ 9 eine  Abwärtsbewegung vom     ,Sitz        1:1    zum Sitz 26       ausführt    und die Verbindung der Räume 1.6  und 12 mit dem Raum 19 herstellt, aus dem  die Luft durch die Entlüftungsöffnung 20  in die Atmosphäre entweicht.

   Dadurch ver  schwindet der Druck auf die     Kreisringfläche     17 des Kolbens 10, durch welchen dieser in  seiner obern Lage gehalten wurde, und es  erfolgt das Andrücken des Organs 21 an den  Sitz der     Ablassöffnung    25 und die neuerliche  Phase der Behälterauffüllung, wie vorher  beschrieben. Die untere Grenze des im Be  hälter herrschenden Druckes, bei der die eben  beschriebene Umstellung der Ventilorgane  eintritt, wird durch die Grösse des Druckes  der Feder 11 in der obern     ',Stellung    des Kol  bens 10 bestimmt.

   Der Wert dieser untern       Druckgrenze    lässt sich daher unabhängig von  der Einstellung der     obern    Druckgrenze durch  axiales Verschieben des Deckels 21, der den  Anschlag für den Kolben 1,0 bildet, durch  führen. Diese Verschiebung des Deckels 24  lässt sieh bei der gezeigten Verbindung des  Deckels 24 mit dem Ventilkörper mittels Ge  windeverschraubung durch Drehen des     Dek-          kels    erzielen. Es ist jedoch möglich, für den  Kolben     10    im Deckel     2-I    einen verstellbaren  Anschlag von beliebiger Ausbildung vorzu  sehen.  



  Die Augenblickswirkung der Regelorgane  sowie die     grossen    Umstell-     und        Andrückkräfte       bieten dem Regelventil die     lIögliclikeit    einer  empfindlichen und verlässlichen Funktion  sowie einer Feineinstellung beliebiger, selbst  sehr enger     Drilekbereiehe.    Irgendwelche     Vi-          brationen    des Regelventils werden durch die       Aligenbliel#:

  swirkung    und die gedämpfte Uni  stellung der Regelorgane ausgeschlossen, wo  bei die Umstellung bei grossem Übergewicht  der in     Umstellungsrichtung    wirkenden Kräfte  erfolgt, ohne     Rüeksieht    auf die Grösse der       Kompressorleistung.    Es entfällt auch jegliche  Notwendigkeit der Nachstellung des Regel  ventils in Abhängigkeit von der Kompressor  leistung.

   Das radiale Spiel einerseits zwischen  zylindrischen Flächen des Kolbenoberteils  und des Körpers 23, anderseits zwischen     z@--          lindrisehen    Flächen des Kolbenoberteils und  des Organs 9 bewirkt einen gewissen ge  wünschten Widerstand beim     Durehfluss    der  Luft und hat Verminderung der 'Strömungs  geschwindigkeit und eine Dämpfung der  Stösse bei der     Umstellung    des Kolbens<B>10</B> zur  Folge.  



       Lit    dem beschriebenen Regelventil wird  im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen  ein bedeutend gleichmässigerer Verlauf der       Druckkurve    im Behälter und folglich     auch     eine gleichmässigere und     verEssliehere    Wir  kung der     druekluftangetriebenen    Apparate  erzielt.  



  Dadurch verringert sieh auch der Ver  brauch der zum     Kompressorantrieb    notwen  digen Leistung und erhöht sieh die     Verläss-          liehkeit    der     R.egelventilfunktion,    da sieh die  Anzahl der Öffnungen und     @ehliessun-en    der  einzelnen Organe dieses Ventils in der Zeit  einheit, um ein Vielfaches verringert. Diese       Verringerung    ist zum Beispiel bei     Druek-          luftbremsen    geradezu überraschend gross.

    Auf Grund von     Vorversuehen    an Regelven  tilen bisher bekannter Bauarten wurde fest  gestellt, dass die Umstellung des Ventils bei  Nullentnahme von Luft für produktive  Zwecke in etwa 1-- bis     2-3Tinutenintervallen     bei einem Behälterinhalt von 60 Litern und  bei einem     Druekbereieh    von     .5,5    bis 6     atm.     erfolgt. Beim beschriebenen Regelventil hin  gegen bleiben unter gleichen Verhältnissen      die Organe in Ruhe, und es ist daher auch       der    Luftverbrauch gleich Null.  



  Ein weiterer Vorteil der beschriebenen       :lusbildtxng    des Regelventils liegt in den v er  hältnismässig kleinen Abmessungen bei     rieh-          tigen        Dureliflxissquerschnitten,    in der     ein-          t'aelien     in Anbetracht  der einfachen Konstruktionsform und in ver  hältnismässig kleinen, an die     Erzeugungs-          Toleranzen    der Bestandteile gestellten     An-          sprüchen.  

Claims (1)

1. PATE TANSPRUCH: Regelventil für Druckgase zur wechsel weisen Verbindung der Druckleitung eines Kompressors mit der Atmosphäre oder mit einem Druckgasbehälter in Abhängigkeit von dem in letzterem herrschenden Druck, ge kennzeichnet durch eine solche Ausbildung, dass der mit dem Druckgasbehälter verbun dene Ansehlussstutzen des Ventils nur wäh rend der Umstellung des Ventils von der einen in die andere Lage mit einer in die Atmo- spliäre ausmündenden Entlüftungsöffnung in Verbindung steht und sowohl in der einen # als <B>,

   </B> auch in der andern Ventilstellung von dieser Entlüftungsöffnung abgetrennt ist.

   UNTER-ANSPRÜCHE: 1. Regelventil nach Patentanspruch, da- dui-eli -ekennzeiehnet, dass zur Steuerung des Absperrorgans, welches den mit dem Kom- pi essor verbundenen Ansehlussstutzen des Ventils von einer in die Atmosphäre aus- wündenden Ablassöffnung absperrt oder mit dieser verbindet, ein Hilfsventil vorhanden ist,

   auf dessen Absperrorgan einerseits der ini Gasbehäateranselilussstutzen herrschende Drueli und anderseits eine Feder einwirkt, deren Abmessungen und Vorspannung die Grösse des vom Regelventil einzuhaltenden Gasdruckes bestimmen.

   '?. Regelventil. nach Patentanspruch und Uiitei@aiisprucli 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erstgenannte Absperrorgan ein Hohl körper von der Form eines Differentialkol- bens ist, dessen einer, den kleineren Durch messer aufweisender Teil mit seinem freien Ende die Ablassöffnung kontrolliert und dessen anderer, den grösseren Durchmesser aufweisender Teil im Ventilkörper verschieb..

   bar, jedoch mit radialem iSpiel geführt ist, wobei die beiden zylindrischen Aussenflächen dieses Kolbens gegen die Atmosphäre abge dichtet sind, dass der Hohlraum des grösseren Teils des Differentialkolbens gegen einen über die Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre verbundenen Raum offen ist und das Ab sperrorgan des Hilfsventils beherbergt, wel ches Absperrorgan zwischen zwei im Kolben @ orhandenen Ventilsitzen axial verschiebbar und mit radialem Spiel gegenüber dem Kol ben angeordnet ist, dass der Gasbehälter anschlussstutzen durch einen Kanal,

   eine Ringnut und eine seitliche öffnung des den kleineren Durchmesser aufweisenden Teils des Kolbens mit dem Hohlraum dieses Teils dauernd in Verbindung steht, und dass die Feder sowohl das Absperrorgan des Hilfs ventils auf dessen einen Ventilsitz als auch den Kolben in die eine Endlage zu drücken bestrebt ist, in der die Ablassöffnung ge schlossen und der Zutritt vom Gasbehälter anschlussstutzen zur Entlüftungsöffnung ge sperrt ist, während bei einem bestimmten Druck des Gases das Absperrorgan des Hilfs ventils gegen den andern Ventilsitz gehoben und dadurch der Zutritt des Gases durch eine seitliche öffniing im grösseren 'Teil des Kol bens zu einer Kreisringfläche des letzteren ermöglicht wird,

   so dass dieser unter Frei gabe der Ablassöffnung sich in die andere, durch einen Anschlag bestimmte Endlage be wegt. 3. Regelventil nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das erwähnte radiale Spiel zwi schen zylindrischen Flächen des Ventilkör pers und des grösseren Teils des Differen tialkolbens sowie des letzteren und des Ab sperrorgans des Hilfsventils vorhanden ist und bezweckt, für das jeweils durchströmende Gas einen gewünschten Strömungswiderstand zu bilden, welcher die Geschwindigkeit des Gases begrenzt und die Bewegung der be weglichen Teile dämpft.

   4.llegelventil nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2., dadurch Bekenn zeichnet, dass die obere Grenze des einzu haltenden @Gasdruckbereiches durch Verände rung der Vorspannung der Feder einstell- bar ist, während die untere Grenze dieses Druckbereiches unabhängig davon durch Ver änderung der Bewegungsstrecke des Diffe rentialkolbens durch Verstellen eines An schlages eingestellt werden kann.