CH677267A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisch betätigtes Ventil, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Herkömmliche pneumatisch betätigte Ventile stehen in zwei Bauarten zur Verfügung. Die eine Bauart ist ein normalerweise d.h. ohne Luftdruck offenes, pneumatisch betätigtes Ventil, in dem ein Fluiddurchgang konstant durch ein an einer Kolbenstange angebrachtes Verschlußglied durch eine in einer fest bestimmten Richtung wirkende Federkraft offengehalten und aus dem normal offenen Zustand heraus geschlossen wird, indem Luftdruck auf einen Kolben gegen die Federkraft bei Empfang eines Ventil-Schließsignals aufgebracht wird. Die andere Bauart ist ein normalerweise, d.h. ohne Luftdruck geschlossenes, pneumatisch betätigtes Ventil, bei dem üblicherweise ein Fluiddurchgang konstant durch ein an einer Kolbenstange befindliches Verschlußglied durch eine Federkraft geschlossen wird; durch Aufbringen von Luftdruck auf einen Kolben entgegen der Federkraft wird, wenn das Öffnungssignal empfangen wird, das Ventil aus dem normal geschlossenen Zustand heraus geöffnet.

Bei dem herkömmlichen Ventil bestehen die einzigen Methoden, um eine große Leistung zum Öffnen und Schließen des Ventilglieds zu erlangen, darin, den auf den Kolben aufzubringenden Luftdruck zu erhöhen oder den Kolbendurchmesser zu vergrößern, um eine größere aktive Druckfläche hervorzurufen. Im ersten Fall setzt die Festigkeit der Einrichtung gegenüber dem Luftdruck eine Grenze; bei kleinbemessenen Einrichtungen kann Luft unter hohem Druck nicht angewendet weren. Im zweiten Fall ist eine Vergrößerung des Kolbendurchmessers zur Ausbildung einer größeren aktiven Druckfläche nicht für die Anwendung bei klein bemessenen Anlagen oder Einrichtungen geeignet und nicht auszuführen.

Wenn für die Reinigung von integrierten Schaltungssubstraten reines Wasser als das Fluid verwendet wird, dann wird dessen Strömung oder Durchsatz durch das pneumatisch betätigte Ventil geregelt, und es ist ganz wesentlich, diese Bauteile vor einem Zusammen- oder Einbau in der richtigen und erforderlichen Weise zu reinigen, um ein Eintreten oder Vorhandensein von Staub zu verhindern. Da das Ventil jedoch eine Anzahl von weichen, elastischen Teilen, wie O-Ringe, verwendet, wird eine leistungsfähige Reinigung dieser Teile mit Hilfe von Ultraschallwellen das unerwünschte Ergebnis einer Schädigung oder Beeinträchtigung dieser weichen, elastischen Teile hervorrufen. Das getrennte, eigene Reinigen von weichen, elastischen Teilen, wie O-Ringen, weist ferner den Nachteil auf, daß wegen der Notwendigkeit des Einbaus der O-Ringe die Teile häufig während des Zusammenbauvorgangs mit den O-Ringen in Berührung kommen, was das Ansetzen von Staub in zu großer Menge zur Folge hat.

Um diese Nachteile auszuschalten, wurden im Stand der Technik solche Verfahren angewendet, wie sie in den JP-Patent-Offenlegungsschriften Nr. 61 109 973 und Nr. 61 130 682 offenbart sind, wonach ein Ventil-Stellglied aus zwei getrennten Teilen gebildet wird, nämlich einem Antriebsteil und einem Ventil-Betätigungsglied, wobei weiche Bestandteile, wie O-Ringe, die wahrscheinlich bei einem Ultraschall-Reinigungsvorgang beschädigt werden können, am Antriebsteil angebracht sind, nicht jedoch am Ventil-Betätigungglied verwendet werden, um nicht mit dem sauberen Fluid in Berührung zu kommen. Insofern kann das mit einer sauberen Lösung in Berührung kommende Ventil-Betätigungsglied gründlich gereinigt werden, indem das Antriebsteil und das Ventil-Betätigungsglied zurzeit der Herstellung getrennt einem Reinigungsvorgang unterworfen werden, worauf das Antriebsteil und das Betätigungsglied zusammengebaut sowie verbunden werden. Falls jedoch die Forderung nach einer Verminderung des Öffnungs-/Schließhubes des Verschlußglieds erhoben wird, wenn beispielsweise nur ein Öffnungs-/Schließhub von 0,6 mm möglich ist, so werden das Antriebsteil sowie das Ventil-Betätigungsglied zu einer Kolbenstange zusammengebaut, so daß der Kolben, ein Haltering, jedes Verbindungsglied und zahlreiche Elemente an Stellen zwischen den Bauteilen aneinanderstoßen. Insofern werden sich Maßabweichungen bei der Herstellung dieser Bauteile, wenn sie auch bei jedem Bauteil nur gering sind, zu einer recht erheblichen Abweichung summieren, und wenn darüber hinaus noch ein bei dem Zusammenbau auftretender Fehler oder Spiel hinzugefügt werden, so kann es sehr wahrscheinlich geschehen, daß der Öffnungs-/ Schließhub von etwa 0,6 mm aufgenommen oder aufgezehrt wird, was zu einem Ausfall in einem erfolgversprechenden und korrekten Absperrvorgang führt.

Durch die Erfindung wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, wird ein pneumatisch betätigtes Ventil zur Verfügung gestellt, das die oben angegebenen, dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile beseitigt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Durch die Erfindung wird ein pneumatisch betätigtes Ventil von hoher Leistung mit Kolben von geringem Durchmesser geschaffen, das darüber hinaus mit einem relativ niedrigen pneumatischen Arbeitsdruck arbeitet. Das Ventil-Stellglied ist aus zwei getrennten Teilen gebildet, nämlich aus einem Antriebsteil sowie einem Ventil-Betätigungsglied. Weiche Bestandteile, wie O-Dichtungs-ringe, für die bei einer Ultraschallreinigung eine Beschädigung zu erwarten ist, können lediglich am Antriebsteil, nicht jedoch am Ventil-Betätigungsglied, das mit dem sauberen Fluid in Berührung kommt, angebracht werden. Das Antriebsteil und das Ventil-Betätigungsglied können während ihrer Fertigung getrennt voneinander gereinigt oder gewaschen werden, so daß eine gründliche Reinigung des mit dem sauberen Fluid in Berührung kommenden Ventil-Betätigungsglieds ohne eine Verschmutzung der sauberen Reinigungslösung ermöglicht wird. Das Antriebsteil und das Ventil-Betätigungsglied werden nicht zusammengebaut und miteinander verbunden, d.h. sie bleiben im getrennten Zustand. Der Öffnungs-/Schließhub, für den die Möglichkeit einer Absorption oder Aufzehrung durch den Zusammenbau und die Verbindung von Betätigungsglied

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sowie Antriebsteil besteht, wird nicht beeinträchtigt. Ferner wird eine einwandfreie Ventil-Schließ-und Öffnungstätigkeit bei einem kleinen Ventilhub gewährleistet.

Da der Erfindungsgegenstand die oben beschriebene Ausbildung aufweist, übt die in eine Mehrzahl von Einströmkammern von der Lufteintrittsöffnung her, die zum Zylinder offen ist, einströmende Luft einen pneumatischen Druck auf die Mehrzahl von Kolben aus. Die wirksame Druckfläche der Kolben ist um ein Mehrfaches größer als diejenige eines einzelnen Kolbens, so daß demzufolge durch die Kolbenstange eine größere Ausgangsleistung zur Betätigung des Verschlußgliedes erzeugt werden kann. Weil ferner eine Mehrzahl von Kolben am Außenumfang der Kolbenstange ausgebildet ist, kann eine Vorrichtung mit geringen Größenabmessungen, ohne deren Durchmesser zu vergrößern, geschaffen werden.

Da des weiteren das Ventil-Stellglied durch das Antriebsteil auf der Eingangsseite des Luftdrucks und das Ventilbetätigungsglied auf der Seite des Fluidkanals voneinander getrennt ausgebildet sind, kann das mit einem sauberen Fluid in Berührung kommende Ventil-Betätigungsglied nach seiner gründlichen Reinigung montiert werden. Weil bei dem Montage- oder Zusammenbauvorgang keine Notwendigkeit besteht, den Zuführkanal der Kolbenstange mit dem Ventil-Betätigungsglied zu verbinden, ist es möglich, einen ganz genauen Öff-nungs-/Schließhub des Verschlußglieds durch eine exakte Fertigung und eine Montage von nur einem einzigen Bauteil, nämlich dem Ventil-Betätigungsglied, das auf den Öffnungs-/Schließhub des Ventilglieds einen Einfluß hat, zu bestimmen. Es ist deshalb nicht notwendig, alle Bauteile zur Verbindung der Kolbenstange ganz genau zu fertigen und zusammenzubauen, wie es bei herkömmlichen Ventilen der Fall ist, so daß gleichförmige Produkte von niedrigen Kosten zu erhalten sind.

Im folgenden wird auf die Betriebszustände eines pneumatisch betätigten Ventils näher eingegangen. Da bei dem normalerweise offenen, pneumatisch betätigten Ventil der Kolben einem Druck in entgegengesetzter Richtung des Ventil-Betätigungsglieds ausgesetzt wird und das Ventil-Betätigungsgiied zu einer Bewegung zur Seite des Antriebsteils hin gezwungen wird, wird das Verschlußglied im offenen Zustand, ohne den Durchtrittskanal zu schließen, gehalten. Wenn ein Teil des Ventil-Betätigungsglieds exakt ausgebildet wird, so daß der Öffnungsspalt zwischen dem Verschlußglied und dem Off-nungs-/Schließteil des Fluidkanals in fester Weise eingehalten wird, ermöglicht der Einbau einer Metallmembran in diesem offenen Zustand einen exakten Ventil-Schließ- und Öffnungsvorgang selbst dann, wenn das Ventil einen extrem kurzen Hub hat. Wird ein Ventil-Schließbefehl empfangen, dann wird der Luftdruck auf den Kolben gegen die Federkraft zur Wirkung gebracht, wodurch der Kolben das Ventil-Betätigungsglied durch das Antriebsteil zwangsläufig einem Druck aussetzt, so daß der Fluidkanal aus dem normalerweise offenen Zustand heraus durch das Verschlußglied geschlossen wird.

Bei dem normalerweise geschlossenen, pneumatisch betätigten Ventil steht das Ventil-Betätigungsglied vorzugsweise unter dem Druck einer Druckfe-der, um den Kolben zum Schließen des Fluidkanals zu belasten, womit dieser Kanal durch das Ver-schlußglied im normalerweise geschlossenen Zustand gehalten wird. Eine sehr exakte Fertigung und Montage des Ventii-Betätigungsglieds und eines Bauteils, gegen das dieses Betätigungsglied anschlägt, so daß im geschlossenen Zustand ein fester Wert für einen Öffnungsspalt zwischen dem Ventil-Betätigungsglied und einer Fläche, gegen die dieses Glied auftrifft, gebildet werden kann, ermöglicht ein genaues Öffnen und Schließen des Ventils durch Einbau einer Metallmembran, selbst wenn das Verschlußgljed einen sehr kurzen Hub hat. Wenn das Ventil-Öffnungssignal eingeht, dann wird Luftdruck auf den Kolben gegen die Kraft der Feder aufgebracht, womit die vom Antriebsteil auf das Ventil-Betätigungsglied ausgeübte Niederhaltekraft überwunden wird. Deshalb bewegt sich das Ventil-Betätigungsglied zum Antriebsteil hin, wobei die rückstellende Federkraft das Verschlußglied vom Öffnungs-/Schließteil abhebt und demzufolge der Fluidkanal vom normalerweise geschlossenen zu einem offenen Zustand umgeschaltet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein normalerweise offenes, pneumatisch betätigtes Ventil;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein normalerweise geschlossenes, pneumatisch betätigtes Ventil;

Fig. 3 einen Axialschnitt eines Verschlußglieds, das an einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform eines normalerweise offenen, pneumatisch betätigten Ventils gemäß der Erfindung. Dieses Ventil umfaßt einen Zylinder 1, der an seiner oberen Stirnseite durch einen Verschlußdeckel 3 und einen O-Ring 2 hermetisch abgeschlossen ist, wobei der Verschlußdeckel 3 durch einen Schnappring 4 am Zylinder 1 befestigt und durch ein Abschlußglied 5, das auf die Oberfläche des Deckels 3 geklebt wird, abgedeckt ist. Ferner ist an der sich in axialer Richtung erstreckenden Seitenwand des Zylinders 1 eine Lufteintrittsöffnung 6 ausgebildet. Im Zylinder 1 wird eine Kolbenstange 7 in ihrer Lage gehalten. Am Außenumfang dieser Kolbenstange 7 sind zwei Kolben 10 und-11 befestigt, die je zwei O-Ringe 8 und 9 tragen, welche in enger Berührung mit der Innenwand des Zylinders 1 sind und an dieser gleiten können. Diese Kolben 10 und 11 sind durch eine Trennwand 13 voneinander luftdicht getrennt angeordnet. Die Trennwand 13 ragt ringförmig vom Zylinder 1 einwärts. Die LufteintrittsÖff-nung 6, die an einer von der oberen Stirnseite des Zylinders 1 in axialer Richtung beabstandeten Stelle in der Seitenwand des Zylinders 1 ausgebildet ist, steht mit einer ersten sowie zweiten Einströmkammer 14 und 15 in Verbindung, von denen jede an einer Stirnfläche je eines Kolbens 10 und 11 ausgebildet ist. In diese beiden Einströmkammern 14 und 15

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tritt die Luft durch einen Zufuhrkanal 16 ein, der in der axialen Richtung von der oberen Stirnfläche eines Antriebsteils 29 der Kolbenstange 7 durch dieses hindurch verläuft. Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befindet steh die erste Luft-einströmkammer 14 in einem Raum zwischen dem ersten Kolben 10 und dem oberen Verschlußdeckel 3. Diese Einströmkammer 14 ist mit einer zweiten Einströmkammer 15, auf die noch eingegangen werden wird, durch den Zufuhrkanal 16, der sich axial durch das Antriebstell 29 der Kolbenstange 7 von dessen oberem Ende her erstreckt, verbunden.

Die Kolben 10 und 11 sind jeweils mit zwei O-Ringen 8 und 9 versehen, die mit geeignetem Abstand im Außenumfang der Kolben angeordnet sind, um ein Klappern der Kolben im Zylinder 1 zu verhindern. Bei einem der Kolbenringe 8 und 9 ist jeweils ein Luftdurchtrittskanal 12 in den Kolben 10 und 11 ausgebildet, um die Luft aus dem Raum zwischen den O-Ringen 8 und 9 abzuführen.

Der Zylinder 1 ist drehbar und fest mit dem einen Ende eines Verbindungskörpers 17 durch einen Haltering 18 verbunden. Zwischen dem ersten Kolben 10 und der Trennwand 13 ist eine Druckfeder 20 angeordnet, die den ersten sowie zweiten Kolben 10 bzw. 11 zur ersten bzw. zweiten Einströmkammer 14 bzw. 15 hin belastet, so daß ein am unteren Ende der Kolbenstange 7 auswärts ragender Anschlagbund

21 mit einer Stirnfläche 23 eines vom Verbindungskörper 17 einwärts ragenden inneren Ringkragens

22 în Anlage ist Die von der Eintrittsöffnung 6 zugeführte Luft strömt durch den Zufuhrkanal 16 in der Kolbenstange 7 in einer solchen Richtung, daß sie die Kolben 10 und 11 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 20 belastet, so daß die Kolbenstange 7 abwärts bewegt wird. In den Verbindungskörper 17 ist ein Verbindungs- oder Anschlußstück 25 mit einem geregelten Fluidkanal 24 eingeschraubt und durch einen Gewindeabschnitt 26 festgelegt. In dieses Anschlußstück 25 ist ein Ventil-Betätigungsglied 27 eingesetzt, das beweglich und von der Kolbenstange 7 getrennt ausgebildet ist.

Das Ventil-Betätigungsglied 27 weist einen polygonalen oder doppelt abgeflachten Körper 30 mit einem vom Außenumfang vorstehenden Anzieh- oder Drehmomentteil 28 auf. Ein Halteglied 32 wird durch ein Gewindestück 31 am oberen Teil des Körpers 30 festgehalten. Am oberen Teil des Halteglieds 32 ist ein Halteabschnitt 33 mit einem Außengewinde vorgesehen. Zwischen dem Halteglied 32 und dem Körper 30 sind eine aus einem Material, wie rostfreier Stahl» gefertigte Metallmembran 34 und ein An-schlagteller 35 fest eingeklemmt, wobei die Metallmembran 34 auf der Seite des Körpers 30 und der Anschlagteller 35 auf der Seite des Halteglieds 32 derart angeordnet sind, daß ein Druckring 36 des Körpers 30 gegen die Metallmembran 34 gedrückt wird. An dem Körper 30 ist auf der dem Öffnungs-/ Schließteil 37 des Fluidkanals 24 zugewandten Seite ein Verschlußglied 38 befestigt, das normalerweise den Fluidkanal 24 nicht verschließt. Dieses Ver-schlußglied 38 weist eine Dicke auf, die wenigstens so viel Material bietet, daß eine passende Menge an Material abgearbeitet werden kann. Nach der Beendigung des Zusammenbaus des oben erwähnten Körpers 30 des Halteglieds 32, des Anschlagtellers 35 und der Metallmembran 34 wird eine Spannbuchse 40 durch Aufschrauben auf den Halteabschnitt 33, wie die Fig. 3 zeigt, an diesem fest angebracht und an einem Spannfutter 41 einer Werkzeugmaschine, wie einer Drehbank, befestigt, so daß die Fläche des Verschlußglieds 38 spanend bearbeitet werden kann. Dadurch wird eine äußerst präzise Einstellung des Maßes a von der oberen Fläche des Anschlagtellers 35 zur unteren bearbeiteten Fläche des Verschlußglieds 38 ermöglicht, selbst wenn das Maß eines jeden der oben beschriebenen Teile von mäßiger Genauigkeit ist. Demzufolge wird durch einen einfachen maschinellen Bearbeitungsvorgang ein Ventil-Betätigungs-glied 27 von hoher Genauigkeit erhalten.

Das Ventil-Betätigungsglied 27, das von der Spannbuchse 40 entfernt wurde, weist die folgende Konstruktion auf. Hin vorragender innerer Um-fangsbund 39 eines Einsatzrings 42 liegt an der oberen Fläche des Anschlagtellers 35 an, eine Rücksteilfeder 44 ist an der oberen Fläche des inneren Umfangsbundes 39 angeordnet und ein Ringflansch 43 ist am Halteabschnitt 33 befestigt Somit wird das Ventil-Befestigungsglied 27 in Richtung zur Kolbenstange 7 hin belastet. Ferner sind die Seite der Kolben 10 und 11 und die Seite des Fluidkanals 24 flüssigkeitsdicht voneinander durch die Anordnung der Metallmembran 34 getrennt, so daß das im Kanal 24 fließende saubere Fluid gegen eine Verschmutzung durch eine Berührung mit Bauteilen auf der Seite der Kolbenstange 7 geschützt ist. Das Anordnen dieser Metallmembran 34 begrenzt scharf den Bewegungshub des Ventil-Betätigungsglieds 27, und zwar mit etwa 0,5 mm in einer Ausführungsform. In dem Zustand, da das Verschlußglied 38, das am Ventil-Betätigungsglied 27 befestigt ist, das Öffnungs-ZSchließteil 37 des Kanals 24 geöffnet hat, werden der Anschlagteller 35 des Betätigungsglieds 27 und der Einsatzring 42 durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 44 in eine flächige Anlage miteinander gebracht.

Das pneumatisch betätigte Ventil mit dem oben beschriebenen Aufbau wird in der folgenden Weise zusammengebaut. Zuerst werden jedes Bauteil auf der Seite der Kolbenstange 7 und jedes Bauteil des Ventil-Betätigungsglieds 27 getrennt voneinander gereinigt oder gewaschen. Das Ventil-Betätigungsglied 27, das in direkte Berührung mit einem sauberen Fluid kommt, und das Anschiußstück 25 sollten besonders gründlich gereinigt werden. Auch jedes Teil auf der Seite der Kolbenstange 7 sollte in geeigneter Weise derart gereinigt werden, daß die O-Ringe 2, 8 und 9 nicht irgendwie beeinträchtigt werden. Die Kolbenstange 7 und das Ventil-Betätigungsglied 27, die gereinigt worden sind, werden auf der jeweiligen Seite montiert, so daß sie nicht miteinander in Verbindung stehen. Dieser Montagevorgang wird ohne eine Verbindung der Kolbenstange 7 mit dem Ventil-Betätigungsglied 27 durchgeführt, weshalb dieser Vorgang ohne Schwierigkeiten bewerkstelligt werden kann, und Vorgänge für einen Eingriff sowie eine Befestigung von Teilen können unter Verwendung einer sauberen automatischen Maschine vorgenommen werden, so daß während des

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Montagevorgangs allenfalls eine geringe Berührung eines jeden Teils, das die Kolbenstange bildet, mit dem Ventil-Betätigungsglied 27 erfolgen Kann und eine Staubablagerung am Ventil-Betätigungsglied 27 verhindert wird. Ferner besteht die Möglichkeit, das Ventil-Betätigungsglied 27, für das eine hohe Sauberkeit gefordert wird, in einem staubfreien Raum und jedes Bauteil auf der Seite der Kolbenstange 7 in einem gewöhnlichen Raum zu montieren, wodurch eine geeignete wirtschaftliche Montagetätigkeit zu erlangen ist.

Die Anordnung der Metallmembran 34 bringt den Hubweg auf einen sehr kleinen Betrag, in einer Ausführungsform auf etwa 0,5 mm. Da jedoch die Kolbenstange 7 und das Ventil-Betätigungsglied 27 getrennt voneinander ausgebildet werden, wird der Hubweg durch das Maß oder die Größe von vielen anderen Teilen, wie der Kolbenstange 7 und den Kolben 10 sowie 11, nicht beinflußt. Soweit die Größenabmessungen der Bauteile betroffen sind, kann darüber hinaus, weil das genau bearbeitete Maß des Ventil-Betätigungsglieds 27 durch spanabtragende Bearbeitung des Verschlußglieds 38 nach dem Zusammenbau eingehalten werden kann, ein genauer Öffnungsspalt 47 zwischen dem Verschlußglied 38 und dem Öffnungs-/Schließteil 37 ausgebildet werden, indem der hochstehende Kragen 46 des Anschlußstücks 25 und der Einsatzring 42 mit exakter Größenabmessung gefertigt und zusammengebaut werden. Es ist somit möglich, Arbeitsaufwand, der für eine äußerst genaue Fertigung und Montage von allen der in Vielzahl vorhandenen Teile notwendig ist, wie es bei herkömmlichen Produkten der Fall ist, einzusparen, die Zuverlässigkeit der Produkte zu erhöhen, solche Schwierigkeiten, wie die Unfähigkeit zur Betätigung des Verschlußglieds 38 auf Grund einer Aufzehrung der Hubbewegung, die dem Öffnungsspalt 47 entspricht, was bei herkömmlichen Produkten der Fall ist, zu verhindern und die Arbeitsweise des Verschlußglieds 38, das einen sehr kleinen Hubweg von etwa 0,5 mm hat, genau durchzuführen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des pneumatisch betätigten Ventils mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Wie die Fig. 1 zeigt, drückt normalerweise die Kolbenstange 7 das Ventil-Betätigungsglied 27 durch eine auf die Kolben 10 und 11 aufgebrachte Druckkraft wegen der Druckfeder 20 nicht nach unten, weshalb das Ventil-Betätigungsglied 27 normalerweise durch die Rückstellkraft der Feder 44 das Verschlußglied 38 in einem geöffneten Zustand hält. Wenn ein Schließsignal eingeht, dann strömt die Luft von der zum Zylinder 1 hin offenen Lufteintrittsöffnung 6 in die beiden Einströmkammern 14 und 15, die oberhalb der Kolben 10 bzw. 11 abgegrenzt sind, womit der Luftdruck auf die beiden Kolben 10 und 11 zur Wirkung gebracht wird. Da die aktive Druckfläche der Kolben 10 und 11 etwa um das Doppelte gegenüber derjenigen eines einzelnen Kolbens vergrößert ist, wird demzufolge die Übertragung einer großen Leistung auf das Ventil-Betä-tigungsglied von der stirnseitigen Druckfläche 45, die einen gekrümmten Verlauf hat, ermöglicht. Insofern drückt der Luftdruck das Ventil-Betätigungs-glied 27 entgegen der Rückstellkraft der Feder 44

abwärts, so daß ohne Schwierigkeiten ein Schließen des Öffnungs-/Schließteils 37 des Fluidkanals 24 durch das Verschiußgiied 38 selbst dann erlangt wird, wenn im Kanal 24 Fluid mit einem hohen Druck strömt.

Die oben beschriebene Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein Beispiel für ein normalerweise offenes, pneumatisch betätigtes Ventil. Wenn ein normalerweise geschlossenes, pneumatisch betätigtes Ventil zur Anwendung kommt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, dann wird die Druckfeder 20 zwischen dem Kolben 10 und dem Verschlußdeckel 3 montiert, so daß das Ventil-Betätigungsglied 27 durch die stirnseitige Druckfläche 45 der Kolbenstange 7 zur Schließanlage am Fluidkanal 24 gedrückt wird, womit durch das Verschlußglied 38 .das Öffnungs-/ Schließteil 37 normalerweise geschlossen gehalten wird. Wenn in diesem geschlossenen Zustand ein zwischen dem Anschlagteller 35 des Ventil-Betäti-gungsglieds 27 und dem Einsatzring 42 zu bildender Öffnungsspalt 48 ganz genau ausgestaltet wird, kann ein zuverlässiges Öffnungs-/Schließventil durch Einbau der Metailmembran selbst dann geschaffen werden, wenn der Hubweg des, Verschlußglieds 38 extrem kurz ist. Wenn das Öffnungs-Si-gnal eingeht, wird die durch die Kolbenstange 7 auf das Betätigungsgiied 27 ausgeübte Druckkraft durch den an die Kolben 10 und 11 entgegen der Druckkraft der Druckfeder 20 gelegten Luftdruck aufgehoben. Dadurch wird das Ventil-Betätigungsglied 27 durch die von der Rückstellfeder 44 ausgeübte Kraft zur Kolbenstange 7 hin bewegt, womit das Verschlußglied 38 vom Öffnungs-/Schließteil abgehoben und der Fluidkanal 24 aus seinem normalerweise geschlossenen Zustand umgeschaltet wird.

Da der Erfindungsgegenstand den oben beschriebenen Aufbau aufweist, übt die in eine Mehrzahl von Einströmkammern von der zum Zylinder hin offenen Lufteintrittsöffnung her einströmende Luft einen Luftdruck auf mehrere Kolben aus. Die aktive Druckfläche der Kolben ist um ein Mehrfaches größer als diejenige eines einzelnen Kolbens, so daß folglich eine größere Leistung durch die Kolbenstange in dem zu betätigenden Mechanismus erzeugt werden kann. Da ferner die mehreren Kolben am Außenumfang der Kolbenstange ausgebildet sind, kann eine klein bemessene Vorrichtung geschaffen werden, ohne deren Durchmesser zu vergrößern.

Ferner ist das Ventil-Stellglied aus zwei getrennten Teilen gebildet, nämlich einem Antriebsteil und einem Ventil-Betätigungsglied, wobei weiche Bestandteile, wie O-Ringe, für die die Gefahr einer Beschädigung durch Ultraschallreinigung besteht, lediglich am Antriebsteil angebracht sind und nicht am Betätigungsglied, das mit einem sauberen Fluid in Berührung kommt. Deshalb kann das mit dem sauberen Fluid in Berührung gelangende Ventil-Betätigungs-giied gründlich gereinigt werden, indem das Antriebsteil und das Ventil-Betätigungsglied während der Herstellung getrennt gewaschen oder gereinigt werden. Auf diese Weise werden eine Reinigung ohne eine Verschmutzung der sauberen Reinigungslösung gewährleistet, der Montagevorgang erleichtert, indem der Montierende mit den Bauteilen während der Montage in geringerer Weise in Be5

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rührung kommt, die Möglichkeit des Anhaftens von Staub während der Montage verhindert und der Montagevorgang durch eine saubere, automatisierte Maschine ermöglicht

Selbst wenn das Verschlußglied einen sehr kurzen Hubweg auf Grund des Vorhandenseins der Metailmembran hat, kann, weil das Antriebsteil und das Ventil-Betätigungsglied getrennt ausgebildet sind, darüber hinaus der Öffnungsspalt zwischen dem Verschlußglied und dem Öffnungs-/Schließteil in exakter Weise ohne eine Beeinflussung durch unvermeidbare Maßänderungen bei vielen der Bauteile, wie dem Antriebsteil, den Kolben und den Schnapp- oder Halteringen, wie das bei den herkömmlichen Produkten der Fall ist, ausgestaltet werden, wenn die spezifisch begrenzten Abmessungen der das Ventil-Betätigungsglied bildenden Bauteile und einer geringen Anzahl von Teilen, mit denen das Betätigungsglied zur Anlage kommt, sehr exakt bei der Herstellung und dem Zusammenbau eingehalten werden. Auf diese Weise werden Produkte von hoher Zuverlässigkeit bei niedrigen Kosten erhalten.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Pneumatisch betätigtes Ventil, bei dem ein Fluidkanal (24) durch ein an einem Ventil-Stellglied angebrachtes Verschlußglied (38) unter Anwendung einer Stellkraft von Kolben (10, 11) geöffnet oder geschlossen und bei Eingang eines Öff-nungs-/Schließsignals ein Luftdruck auf die Kolben gegen die Stellkraft aufgebracht wird, so daß der Fluidkanal aus einem zuvor offenen Zustand geschlossen oder aus einem zuvor geschlossenen Zustand geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kolben (10,11), die in dichter Anlage mit dem Innenumfang eines Zylinders (1) gleiten, luftdicht voneinander durch eine Trennwand (13) getrennt und am Außenumfang einer Kolbenstange (7) befestigt sind, daß auf der einen Stirnseite eines jeden der Kolben (10, 11) eine Luft-Einströmkammer (14,15) ausgebildet ist, welche mit einer zum Zylinder (1) hin offenen Lufteintrittsöffnung (6) in Verbindung stehen, daß das Ventil-Stellglied durch die Kolbenstange (7) als ein Antriebsteil (29) auf der Einführseite des Luftdrucks und ein Ventil-Betätigungsglied (27) auf der Seite des Fluidkanals (24), die voneinander getrennt sind, ausgebildet ist, daß am Antriebsteil (29) die Stellkraft der Kolben zur Wirkung kommt, während am Ventil-Betätigungs-glied (27) eine Stellkraft zur Seite des Antriebsteils (29) hin zur Wirkung kommt, und daß das Verschlußglied (38) auf der Seite des Fluidkanals (24) mit dem Ventil-Betätigungsglied (27) verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in eine Mehrzahl von Luft-Einströmkammern (14, 15) durch einen in der axialen Richtung der Kolbenstange (7) ausgebildeten Zu-fuhrkanal (16) einströmt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (10,11) dem Druck einer Druckfeder (20) ausgesetzt und die Luft-Ein-strömkammem (14,15) so ausgebildet sind, daß die Luft in diese gegen die Kraft der Feder einströmt, so daß die Kolben gegen die Federkraft arbeiten.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-Betätigungs-glied (27) den Fluidkanal (24) durch das Verschlußglied (38) des Ventil-Stellglieds (7) mitteis der Druckkraft einer Feder (20) öffnet oder schließt und bei Eingang eines Qffnungs-/Schließsignals der Luftdruck auf die Kolben wirkt, so daß ein Umschalten für den Fluidkanal (24) vom zuvor offenen Zustand zu einem geschlossenen oder zuvor geschlossenen Zustand zu einem offenen Zustand erfolgt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit Bezug zu einem Verbindungskörper (17) drehbar ist

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) drehbar am Verbindungskörper (17) durch einen Haltering (18) befestigt ist

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Druckfläche der Kolbenstange (7), die dem Ventil-Betätigungsglied (27) zugewandt ist, als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-Betätigungs-glied (27) an einem Ende mit einem Halteabschnitt

(33) versehen ist, der mit dem Verschlußgiied (38), das am gegenüberliegenden Ende dem Offnungs-/ Schließteil (37) des Fluidkanals (24) zugewandt ist, verbunden ist

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-Betätigungs-glied (27) mit einer zwischen einem Ringflansch (43), der am Halteglied (32) befestigt ist, und einem Einsatzring (42), in den das Ventil-Betätigungsglied (27) verschiebbar eingesetzt ist, angeordneten Rückstellfeder (44) versehen ist, die eine Stellkraft in Richtung zur Seite der Kolbenstange (7) hin ausübt.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Ventil-Betätigungsglieds (27) ein Anschlagteller (35) ausgebildet ist, der zur einen Seite der Rückstellfeder (44) des Ventil-Betätigungsglieds (27) frei angeordnet ist, und daß das Zentrum einer Metallmembran (34) fest zwischen dem Anschlagteller (35) sowie einem Körper (30) des Ventil-Betätigungsglieds (27) eingeklemmt ist

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Metallmembran

(34), die an ihrem Zentrum fest zwischen den Anschlagteller (35) des Ventil-Betätigungsglieds (27) und den Körper (30) eingeklemmt ist, zwischen einen hochstehenden Kragen (46) sowie den Einsatzring (42) eingeklemmt ist und die Seite der Kolben (IQ, 11) von der Seite des Fluidkanals (24) flüssigkeitsdicht trennt.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dessen Fluidkanal (24) geöffnet ist, wenn kein Luftdruck auf die Kolben gegen die Stellkraft aufgebracht ist,. dadurch gekennzeichnet, dass bei Offnen des Öffnungs-/Schliessteils (37) des Fluidkanals (24) durch das Verschlussgiied (38) des Ventil-Betätigungsglieds (27), der Anschlagteller

(35) des Ventil-Betätigungsglieds (27) und der Einsatzring (42) durch die Rückstellkraft der Rück-

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CH 677 267 A5

stellfeder (44) in Anlage miteinander gepresst werden und ein Öffnungsspalt (47) zwischen dem Verschlussglied (38) sowie dem Öffnungs-/Schliessteil (37) gebildet wird.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dessen Fluidkanal (24) geschlossen ist, wenn kein Luftdruck auf die Kolben gegen die Stellkraft aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schliessen des Öffnungs-/Schliesstells (37) des Fluidkanals (24) durch das Verschlussglied (38) ein Öffnungsspalt (48) zwischen dem Anschlagteller (35) und dem Einsatzring (42) gebildet wird.

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