CH615733A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit einer Druckanschlussöffnung für ein ununterbrochen unter Druck anstehendes Steuermedium, mit einer Rückstrom-Anschlussöffnung und mit einer aussen am Ventil von einer Dichtfläche umgebenen Auslass-Mündung, der ein äusseres Verschlusstück zugeordnet ist, wobei die Druckanschlussöffnung, die Rückstrom-Anschlussöffnung sowie die Auslassmündung miteinander verbunden sind und wobei das Steuermedium im Ventilinneren derart geführt ist, dass es bei offener Verbindung zwischen der Druckanschlussöffnung und der Auslassmündung bei geöffneter Auslassmündung durch diese und bei geschlossener Auslassöffnung durch die Rückstrom-Anschlussöffnung nach aussen strömt.

Derartige Steuerventile werden beispielsweise zur Umsteuerung von doppelt beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einhei-ten, die hydraulisch oder pneumatisch betrieben sind, verwendet, es besteht hierbei eine ununterbrochene Verbindung zwischen der Druckanschlussöffnung und der Mündung, so dass das Steuermedium, beispielsweise Druckluft, ständig aus der Mündung ausströmt, so lange, bis die Mündung von dem Verschlusstück verschlossen wird, was ein Umlenken der

Steuerluft zur Rückströmöffnung bewirkt, worauf eine Umsteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt. Nachteilig an diesen bekannten Steuerventilen ist das dauernde Ausblasen der Steuerluft, was einen erheblichen Luftverbrauch bewirkt. Neben diesem erhöhten Luftverbrauch ist ferner nachteilig, dass das Geräusch der aus der Mündung ausströmenden Steuerluft insbesondere in ruhigen Räumen als störend empfunden wird.

Andererseits ist es bekannt, eine derartige Umsteuerung einer Arbeitseinheit über ein in deren Umkehrpunkten betätigbares Dreiwegeventil vorzunehmen. Die bekannten Dreiwegeventile besitzen jedoch den Nachteil, dass ihre Schaltgenauigkeit zu wünschen übrig lässt, da sie gegebenenfalls erst nach einem bestimmten, nicht präzise einzustellenden Weg des betätigten Ventilstössels umschalten.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Steuermediumverbrauch wesentlich herabgesetzt, ja sogar vernachlässigbar ist, und das dennoch nach wie vor eine hohe Schaltgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Druckanschlussöffnung und die Auslassmündung über eine von einem Ventilsitz umgebene Verbindungsöffnung miteinander verbunden sind, dem ein federbelastetes Dichtelement zum Abdichten der Verbindungsöffnung zugeordnet ist, das mit einem die Auslassöffnung mit Spiel durchgreifenden Stössel fest verbunden ist, der bei abgedichteter Verbindungsöffnung über die Dichtfläche nach aussen hin vorsteht und bei seinem Verschieben durch Angreifen des Verschlusstücks das Dichtelement unmittelbar vor dem Verschliessen der Auslassmündung vom Ventilsitz abhebt.

Damit ist der Luftverbrauch auf ein Minimum reduziert, da die Luft erst zu einem Zeitpunkt ausströmen kann, der nur wenig vor dem Zeitpunkt des Verschliessens der Mündung liegt, so dass der dazwischen liegende Zeitraum sehr klein ist. Andererseits ist dadurch nach wie vor gewährleistet, dass die Steuerluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits strömt, so dass die erreichbaren Schaltgenauigkeiten nach wie vor extrem hoch sind. Dies liegt insbesondere daran, dass im Gegensatz zu Ventilen zum Zeitpunkt der Umsteuerung die Trägheit des verwendeten Steuermediums nicht erst überwunden werden muss. Der Luftverbrauch ist bei dem erfindungsgemässen Steuerventil gegenüber den bekannten um etwa 99% verringert, so dass dieser Verbrauch im wesentlichen vernachlässigbar ist. Darüber hinaus stört dieses kurzzeitige Ausströmen der Steuerluft auch in sehr ruhigen Räumen nicht. Ferner ist im Unterschied zu Ventilen das Umschalten bei der erfindungsgemässen Staudruckdüse unabhängig vom Weg. Die Konstruktion ist einfach, wie auch die Bedienung, weil nunmehr das ventilartige Element unmittelbar vom Verschlusstück, das die Mündung dicht abschliesst, betätigt werden kann, so dass für die Betätigung des Ventilstössels kein zusätzliches Element an der Arbeitseinheit vorgesehen werden muss. Weiterhin kann einerseits das Steuermedium ohne Umlenkung in gerader Richtung zur Mündung hin steuern und ist andererseits gewährleistet, dass zu diesen Zeitpunkten vor der Mündung kein Stau und damit keine Wirbel entstehen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert wird. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Steuerventils nach der Erfindung.

Das erfindungsgemässe Steuerventil 11, das beispielsweise als Fluidikdüse ausgebildet ist, dient zum Umsteuern von doppelt beaufschlagbaren pneumatischen Kolben-Zylinder-Arbeitseinheiten. Dazu weist das Steuerventil zwei Schlauch-anschlusstutzen 12 und 13 auf, von denen der Stutzen 12 eine s

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Zuströmöffnung 14 bildet und mit einer ununterbrochen speisenden, nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist, und der Stutzen 13 eine Rückströmöffnung 15 bildet und mit einer nicht dargestellten Umsteuervorrichtung für die Arbeitseinheit verbunden ist. Ferner besitzt das Steuerventil 11 an seinem den Anschlusstutzen 12,13 abgewandten Ende ein Mundstück 16, das eine axiale Mündung 17 besitzt, welche von einem mit dem Kolben der Arbeitseinheit zusammenwirkenden, gemäss Doppelpfeil A verschiebbaren, strichpunktiert dargestellten Verschlusstück 20 druckdicht verschliessbar ist.

Die Anschlusstutzen 12,13 sind in Bohrungen eines Ventilkörpers 18 axial und parallel zueinander verlaufend einge-presst, der seinerseits in die Bohrung 19 eines Ventilkörpers 21 eingesetzt, beispielsweise eingepresst, und dort gehalten ist. Der Ventilkörper 21, der ebenso wie der Ventilkörper 18 zylindrisch ist, besitzt ein Aussen-Feingewinde, mit dem er in eine nicht dargestellte Halterung einschraubbar und dort in bezug auf das mit ihm zusammenwirkende Verschlusstück 20 axial einstellbar ist. Dieser justierbare Festanschlag kann durch zwei auf das Aussengewinde 22 aufgeschraubte Muttern 23 arretiert werden. An seinem den Schlauchanschlusstutzen 12, 13 abgewandten Ende geht der Ventilkörper 21 in das einen kleineren Aussendurchmesser besitzende, angeformte Mundstück 16 über, das eine die zentrische Mündung 17 umgebende plangeschliffene und gehärtete, ringförmige Anschlagfläche 24 aufweist, an die sich das betreffende Verschlusstück 20, die Mündung 17 druckdicht verschliessend, anlegen kann.

Der Ventilkörper 18 besitzt an seinem innerhalb des Ventilkörpers 21 angeordneten und den Stutzen 12, 13 abgewandten Ende, mit dem es an einer Stufe der Bohrung 19 im Ventilkörper 21 in axialer Richtung anliegt, eine durchmesserkleinere, hülsenartige Anformung 31, welche eine axiale, sich in das innere Ende des Ventilkörpers fortsetzende, zur Längsachse 26 des Steuerventils 11 bzw. des Ventilkörpers 21 konzentrische, gestufte Sacklochbohrung 27, die an ihrem Grund über eine kleine axiale exzentrische Bohrung 28 im Ventilkörper 18 mit der Zuströmöffnung 14 in Verbindung steht. Im Bereich der Anformung 31 ist in die Sacklochbohrung 27 ein Ring 32 ■ druckdicht eingesetzt, der an seiner inneren Ringfläche mit einem angeformten, spitz vorragenden, ringförmigen Ventilsitz 33 versehen ist. Durch die zentrische Bohrung 34 des Ringes 32 ragt eine Stange bzw. ein Stössel 36, der mit seinem freien Betätigungsende die Mündung 17 durchdringt und die Anschlagfläche 24 des Mundstückes 16, vorzugsweise um etwa 1 bis 2 mm, überragt. An seinem innerhalb der Sacklochbohrung 27 angeordneten Ende ist der Stössel 36 mit einem Ventilkolben 37 fest verbunden, der in Ruhestellung unter der Wirkung einer Druckfeder 38 am Ventilsitz 33 druckdicht anliegt. Dabei umgibt die Druckfeder 38 mit ihrem einen Ende eine durchmesserkleinere Anformung am Ventilkolben 37 und stützt sich andererseits an einer Stufe im Bereich des Grundes der Sacklochbohrung 27 ab. Der Ventilkolben 37 besitzt ferner zwischen der Innenwand der Sacklochbohrung 27 und dem Ventilsitz 33 an einer Stelle des Umfanges eine axiale Nut 37'. Die wirksame Ringfläche zwischen der Stange 36 und der der Mündung 17 genau gegenüberliegenden Bohrung 34 des Ringes 32 ist kleiner als die wirksame Ringfläche zwischen der Stange 36 und der Mündung 17.

Zwischen der hülsenartigen Anformung 31 des Ventilkör615 733

pers 18 und der Bohrung 19 des Ventilkörpers 21 ist ein ringförmiger Raum 39 begrenzt, der in einem sich in Richtung der Mündung 17 konisch verjüngenden Raum 41 übergeht, wobei an einer Stelle zwischen der konischen Innenfläche der Bohrung 19 und dem freien Ende der Anformung 31 eine ringförmige Engstelle 42 besteht. An einem der kleinen Exzenterbohrung 28 abgewandten Bereich besitzt der Ventilkörper 18 eine exzentrische, axial verlaufende Nut 43, die einerseits mit dem ringförmigen Raum 39 und andererseits mit der Rückströmöff-nung 15 in Verbindung steht, und die von den Innenwandung des Ventilkörpers 21 umfangsseitig abgeschlossen ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Steuerventils 11 ist folgende: In der in der Zeichnung dargestellten Lage, in der das Verschlusstück 20 der nicht dargestellten Arbeitseinheit am Stössel 36 zur Anlage kommt und sich gerade auf das Steuerventil 11 zu bewegt, steht Druck in der Zuströmöffnung 14 und am Ventilkolben 37 an, der jedoch in Richtung des Druckes am Ventilsitz 33 anliegt und die Ringöffnung 34, die mit der Mündung 17 und der Rückströmöffnung 15 verbunden ist, verschliesst. Bei Weiterbewegen des Verschlusstückes 20 wird der Stössel 36 kurz vor Auftreffen des Verschlusstückes 20 auf die gehärtete Anschlagfläche 24 bewegt bzw. verschoben, so dass der Ventilkolben 37 von seinem Sitz 33 abgehoben wird und die Ringöffnung 34 freigibt. Es kann dann die an der Zuströmöffnung 14 anstehende Druckluft durch die Ringöffnung 34 und die Mündung 17 aus dem Ventilkörper 21 austreten. Durch das Flächenverhältnis dieser beiden Ringöffnungen und die besondere Anordnung bzw. die Umlenkung und Verengung der Verbindung zur Rückströmöffnung 15 ist gewährleistet, dass im wesentlichen die gesamte durch die Zuströmöffnung 14 zugeführte Druckluft aus der Mündung 17 austritt und nicht durch Wirbel oder dergleichen zur Rückströmöffnung 15 umgelenkt werden kann. Bei weiterer Bewegung legt sich das Verschlusstück 20 dichtend an die Anschlagfläche 24 an und verschliesst damit die Mündung 17 im wesentlichen druckdicht. Da zu diesem Zeitpunkt die Ringöffnung 34 immer noch offen ist, jedoch die Mündung 17 verschlossen, staut sich die zugeführte Druckluft vor der Mündung 17, also innerhalb des konischen Raumes 41, und wird zur Rückströmöffnung 15 hin umgelenkt und weiter zur nicht dargestellten Umsteuervorrichtung geleitet, die ein Umsteuern der Arbeitseinheit bewirkt, worauf sich das mit dem Arbeitskolben verbundene Verschlusstück 20 zurückbewegt und von der Anschlagfläche 24 abhebt. Bei der Rückbewegung erfolgt der obige Vorgang in entsprechend umgekehrter Weise: Es wird also die Druckluft wieder durch die Mündung 17 geleitet, sobald diese freigegeben ist, und es wird dann die Ringöffnung 34 mittels des unter Wirkung der Druckfeder 38 zurückgeführten Ventilkolbens 37 wieder druckdicht verschlossen. Die Umsteuervorrichtung hat damit nur einen relativ kurzen Umsteuer-Druckluft-Impuls erhalten. Da sich bei dem erfindungsgemässen Steuerventil 11 die zur Umsteuerung dienende Druckluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits in strömendem Zustand befunden hat, kann eine sehr hohe Schaltgenauigkeit von beispielsweise 3/100 sek. erreicht werden. Des weiteren ist der Luftverbrauch durch das nur kurzzeitige Ausblasen der Steuerluft auf ein Minimum begrenzt. Ferner ist durch das Feingewinde 22 der Zeitpunkt bzw. die örtliche Lage der Umsteuerung sehr genau einstellbar.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Steuerventil mit einer Druckanschlussöffnung für ein ununterbrochen unter Druck anstehendes Steuermedium, mit einer Rückstrom-Anschlussöffnung und mit einer aussen am Ventil von einer Dichtfläche umgebenen Auslass-Mündung, der ein äusseres Verschlusstück zugeordnet ist, wobei die Druckanschlussöffnung, die Rückstrom-Anschlussöffnung sowie die Auslassmündung miteinander verbunden sind und wobei das Steuermedium im Ventilinneren derart geführt ist, dass es bei offener Verbindung zwischen der Druckanschlussöffnung und der Auslassmündung bei geöffneter Auslassmündung durch diese und bei geschlossener Auslassöffnung durch die Rückstrom-Anschlussöffnung nach aussen strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlussöffnung (14) und die Auslassmündung (17) über eine von einem Ventilsitz (33) umgebene Verbindungsöffnung (34) miteinander verbunden sind, dem ein federbelastetes Dichtelement (37) zum Abdichten der Verbindungsöffnung (34) zugeordnet ist, das mit einem die Auslassöffnung (17) mit Spiel durchgreifenden Stössel (36) fest verbunden ist, der bei abgedichteter Verbindungsöffnung (34) über die Dichtfläche (24) nach aussen hin vorsteht und bei seinem Verschieben durch Angreifen des Verschlusstücks (20) das Dichtelement (37) unmittelbar vor dem Verschliessen der Auslassmündung (17) vom Ventilsitz (33) abhebt.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (34) und die Auslassmündung (17) koaxial zueinander verlaufen, wobei der Ventilsitz an dem der Auslassmündung (17) abgewandten Ende der Verbindungsöffnung (34) angeordnet ist und wobei der Stössel (36) ausser der Auslassöffnung auch die Verbindungsöffnung (34) mit Spiel durchgreift.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfläche zwischen dem Stössel (36) und der Wandung der Verbindungsöffnung (34) kleiner ist als die Ringfläche zwischen dem Stössel (36) und der Wandung der Auslassmündung (17).

4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (36) zum Verschliessen der Verbindungsöffnung (34) federbelastet ist.

5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (21) aussenseitig mit einem Feingewinde (22) versehen ist.