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Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges Ventil zum Füllen
und Entleeren eines Arbeitszylinders mit einem an eine Steuerleitung angeschlossenen
Vorsteuerventil und einem von der Stellung des Vorsteuerventils beeinflußten Hauptventil,
bei dem das Vorsteuerventil ein Antriebsglied hat, das in einer Richtung unter Federdruck
steht und in Gegenrichtung mit dem zu steuernden Druckmittel beaufschlagt wird.
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Eine derartige Ventilkombination ist beispielsweise durch die deutsche
Patentschrift 802 298 bekannt. Sie wird verwendet, um eine zum Verstellen eines
Arbeitsgeräts bestimmte Hochdruck-Hauptsteuerung mit Druckmittel einer niedrigeren
Druckstufe vorzusteuern. Das hat den Vorteil, daß die die Steuerung einleitenden
Vorsteuerkräfte klein bleiben können und daß das Hauptventil schlagartig umgeschaltet
wird. In der Ruhelage der Steuerschieber sind die zum Zylinder des Arbeitsgeräts
führenden Leitungen verschlossen. Das ist nicht für alle Anwendungsfälle erwünscht.
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Es ist außerdem bekannt, die Zeit zwischen einer Ventilbetätigung
und dem Umschalten des Ventils zu verzögern. Eine solche Verzögerungseinrichtung
ist z. B. durch die Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1886 097 bekannt.
Die Schaltzeit des Ventils kann dabei durch Verändern des Volumens eines zusätzlichen
Raumes verschieden eingestellt werden. Gegen Ende der Verzögerungszeit spricht aber
das Ventil nur langsam an, und es ist stets nur in der angegebenen Weise zu verwenden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung dreier Ventilschaltungen,
nämlich normal offen, normal geschlossen und Impulsunterbrecher.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Antriebsglied
in an sich bekannter Weise einstellbar verzögert von dem zu steuernden Druckmittel
über eine erste Druckleitung beaufschlagt ist und dabei eine wechselweise an die
Außen- oder an das Druckmittel anschließbare Leitung zum Hauptventil überwacht und
daß ferner das Hauptventil einen an das Vorsteuerventil über die genannte Leitung
angeschlossenen Druckraum und zwei wechselweise mit dem Arbeitszylinder verbindbare
Steuerräume besitzt, von denen zum Erreichen zweier verschiedener Ventilschaltungen
(normal offen und normal geschlossen) jeweils einer über einen eigenen Luftanschluß
an eine zweite Druckleitung anschließbar ist, und daß schließlich zum Erreichen
einer dritten Ventilschaltung (Impulsunterbrecher) die beiden Druckleitungen miteinander
verbindbar sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 das Ventil im Schnitt, F i g. 2 eine Schaltung des Ventils
»normal geschlossen« mit verzögertem Zuschalten, F i g. 3 eine Schaltung des Ventils
»normal offen« i mit verzögertem Abschalten und F i g. 4 eine Schaltung des Ventils
als »Impulsunterbrecher«, wobei sie als automatisches Entlüftungsventil wirkt.
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Das Ventil 1 besteht aus einem in einem Gehäuse 2 1 untergebrachten
Hauptventil 3 und aus einem in einem Gehäuse 4 angeordneten Vorsteuerventil 5. In
das Hauptventilgehäuse 2 ist eine mehrfach stufenförmig abgesetzte Sackbohrung eingearbeitet,
deren im Durchmesser kleinster Abschnitt 6 am Grund 7 der Sackbohrung liegt. Durch
eine Schulter 8 abgesetzt, nimmt die Sackbohrung in einem weiteren Mittelabschnitt
9 ihren Fortgang. An den Mittelabschnitt 9 schließt sich, ebenfalls durch eine Schulter
10 abgesetzt, ein Bohrungsabschnitt 11 mit dem größten Durchmesser an. In
den Bohrungsabschnitt 11 ist ein mit einer zylindrischen Mantelfläche versehener;
laternenförmiger, zylindrischer Einsatz 12 angebracht, der sich mit seinem einen
Ende an der Schulter 10 anlegt und dessen anderes Ende an einem in dem Bohrungsabschnitt
11 nahe dessen äußerem Ende befestigten Sprengring 13 seinen Halt findet.
Der Einsatz 12 ist an seiner Mantelfläche mit drei Ringdichtungen 14, 15 und 16
versehen, die zwischen dem Einsatz und der Innenwand des Bohrungsabschnittes 11
die Abdichtung übernehmen.
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Zwischen den Ringdichtungen 14, 15 und 16 ist der Einsatz 12 mit radialen
Sterndurchbrüchen 17 und 18 versehen, von denen der Durchbruch 18 mit einem Gehäuseanschluß
18' für einen in der F i g. 1 nicht dargestellten, über das Ventil 1 versorgten
Arbeitszylinder verbunden ist. Die beiden Sterndurchbrüche 17 und 18 führen nach
innen zu einer mehrfach abgesetzten, ebenfalls als Sackbohrung ausgebildeten Axialbohrung
des Einsatzes 12; die Öffnung der Sackbohrung des Einsatzes 12 ist der Öffnung der
Gehäusesackbohrung 6, 9, 11 entgegengerichtet. Ein Teil 19 größeren Durchmessers
wird durch zwei axiale Endflächen 20 und 21 begrenzt, die Sitze für ein zweiseitiges
Schließglied 22 bilden, das an seiner einen Seite über eine Stange 23 an
einem Kolben 24
befestigt ist und an seiner anderen Seite einen Führungsansatz
25 hat. Der Kolben 24 ist in dem Bohrungsabschnitt 6 des Hauptventilgehäuses 2 abge-.
dichtet beweglich und schließt zwischen sich und dem Bohrungsgrund 7 einen Raum
7' ein. Von diesem Raum 7' nimmt ein seitlicher Verbindungskanal 26 seinen Ausgang.
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Von dem Bohrungsabschnitt 9 geht ein mit einem Steuerraum 27' am Bohrungsabschnitt
9 verbundener Luftanschluß 27 und von dem Bohrungsabschnitt 11 ein mit dem Sterndurchbruch
17 und einem inneren Steuerraum 28' verbundener Luftanschluß 28 ab, die beide zum
Anschluß von Druckmittelleitungen bestimmt sind.
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An einer Montagefläche 29 des Hauptventils 3 ist das ebenfalls mit
einer Anbaufläche 30 ausgerüstete Vorsteuerventil5 unter Zwischenlage einer Dichtplatte
31 befestigt. Im Bereich der Mündung des Kanals 26 ist die Dichtplatte 31 ausgespart,
so daß der Kanal 26 eine freie Verbindung mit einem Kanal 32 des Vorsteuerventils
5 hat.
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Das Gehäuse 4 des Vorsteuerventils 5 ist mit einer durchgehenden Bohrung
versehen, die aus vier Abschnitten 33, 34, 35 und 36 besteht, die durch Schultern
37, 38 und 39 voneinander getrennt sind. Der Abschnitt 33 mit dem kleinsten Durchmesser
liegt in der Darstellung rechts und bildet einen Außenluftanschluß des Vorsteuerventils
5. Über die Schulter 37 schließt sich daran der Abschnitt 34 an, in dem eine kleinere
Kolbenstufe 40 eines als Steuerschieber wirkenden Stufenkolbens 40/41 abgedichtet
beweglich ist. In den Bohrungsabschnitt 34 ist eine Feder 42 eingesetzt, die den
Stufenkolben 40/41 nach links drückt, und es mündet in sie seitlich der eine Verbindung
mit dem Hauptventil 3 herstellende Kanal 32
ein, der von
der kleineren Kolbenstufe 40 schieberartig überschliffen werden kann.
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Die größere Kolbenstufe 41 des Stufenkolbens 40/ 41 ist in dem Bohrungsabschnitt
35 abgedichtet beweglich. Sie besitzt einen nach links gerichteten Zapfenansatz
43, dessen Ende in der gezeichneten Stellung des Stufenkolbens 40/41 an einem
Ventileinsatz 44 anschlägt, der in den Bohrungsabschnitt 36 eingesetzt ist und zwischen
der Schulter 39 und einem in dem Bohrungsabschnitt 36 befestigten Sprengring 45
abgedichtet eingespannt ist. Im Ventileinsatz 44 sind ein Drosselventil 46
und ein Rückschlagventil 47 angeordnet, und eine seitliche Bohrung 48 des Ventileinsatzes
44 steht mit der vom Bohrungsabschnitt 35 abgewandten Seite der beiden Ventile und
über einen von dem Bohrungsabschnitt 36 der Vorsteuerventilbohrung 33 bis 36 radial
nach außen abgehenden Kanal 49, einen Durchgang 50 in der Dichtplatte 31 mit einem
zu dem Kanal 49 gleichgerichteten, aber den Bohrungsabschnitt 35 nahe der Schulter
38 anschneidenden Kanal 51 in Verbindung. Außerdem ist der Kanal 48 im Ventileinsatz
44 über eine Bohrung 54 noch mit einem Gehäuseanschluß 55 für eine Druckmittelleitung
verbunden. Der Raum links der größeren Kolbenstufe 41 im Bohrungsabschnitt 36 ist
über einen Kanal 52 mit einem Raum 53 verbunden, der in dem oberen Teil des Hauptventilgehäuses
4 angeordnet ist und dessen zusätzliches Volumen die Schaltzeiten der Ventileinrichtung
beeinlußt.
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In den F i g. 2 bis 4 ist das Ventil 1 noch einmal schematisch dargestellt.
Dabei liegen die wesentlichen, im Zusammenhang mit der Erläuterung zu der F i g.
1 ausführlich beschriebenen Teile des Vorsteuerventils 5 nebeneinander, und zwar
von links nach rechts in der Reihenfolge: Drosselrückschlagventil 46/47, zusätzlicher
Raum 53 und Stufenkolben-Steuerschieber 40/41. Rechts über dem Vorsteuerventil 5
ist das Hauptventil 3 schematisch abgebildet. Es ist, wie aus der F i g. 1 hervorgeht,
ebenso wie das Vorsteuerventil5 als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, d. h., es hat drei
Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.
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In den F i g. 2, 3 und 4 ist außerdem dargestellt, daß eine erste
Druckleitung 56 zu dem Gehäuseanschluß 55 des Vorsteuerventils 5 geführt ist und
daß eine zweite Druckleitung 57 zum Hauptventil 3 hin verläuft. An den Gehäuseanschluß
18' des Hauptventils 3 ist über eine Leitung 58 ein Arbeitszylinder 59 angeschlossen,
in dem ein Kolben 60 beweglich ist.
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Mit dem beschriebenen Ventil 1 sind ohne Umbau oder Auswechseln der
einzelnen Ventilteile mehrere Ventilschaltungen herzustellen. Dabei können einzig
und allein durch anderes Anschließen der Druckleitung 56/57 drei verschiedene
Ventilschaltungen erreicht werden.
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In der F i g. 2 ist die erste mögliche Ventilschaltung »normal geschlossen«
dargestellt. Zu diesem Zweck ist, wie die Anordnung der Symbolzeichen erkennen läßt,
der an den Anschluß 18' des Hauptventils 3 angeschlossene Arbeitszylinder 59 normal
mit Außenluft verbunden, und die Druckleitung 57 ist geschlossen. Bei dem Ventil
1 wird dies dadurch erreicht, daß die Druckleitung 57 mit dem Luftanschluß 27 des
Hauptventils 3 verbunden wird. Der Luftanschluß 28 bleibt frei und bildet den Außenluftanschluß.
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Die Wirkungsweise des auf diese Weise in das Leitungsnetz eingebauten
Ventils 1 ist folgende: Der Druck des über die Druckleitung 57 dem Luftanschluß
27 zugeführten Druckmittels hält das Schließglied 22 im Hauptventil 3 auf Grund
der größeren wirksamen Kolbenfläche des Kolbens 24 in der in F i g. 1 dargestellten
Lage fest. Dabei ist der Luftanschluß 28 offen, der Zylinder 59 also durch den Bohrungsteil
19 hindurch entlüftet. Das Vorsteuerventil befindet sich in der gezeichneten
Stellung.
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Zum Umsteuern des Ventils 1 wird dem Vorsteuerventil 5 über die Druckleitung
56 Druckmittel zugeführt, das über den Anschluß 55, die Kanäle 54, 49, den Durchgang
50 und den Kanal 51 in den Raum rechts des großen Kolbens 41 des Stufenkolbens 40/
41 gelangt. Dort bleibt es aber ohne Wirkung. In der Zwischenzeit baut sich
über die Drossel 46 auch im Zusatzraum 53 ein Druck auf, wobei die Zeit für diesen
Druckaufbau abhängig von der Einstellung der Drossel 46 und der Größe des Raumes
53 ist. Nach einer gewissen Zeit ist dann der Druck links des Kolbens 41 so groß,
daß der Kolben 41 auf Grund der größeren wirksamen Kolbenfläche den Stufenkolben
40/41 gegen die Kraft der Feder 42 nach rechts verschiebt, wobei der kleinere Kolben
40 die vorher mit dem Außenluftanschluß 33 verbundene Mündung des Kanals 32 schieberartig
überschleift und eine Verbindung des Kanals 51 mit dem Kanal 32 herstellt. Druckluft
gelangt dann in den Raum 7' rechts des Kolbens 24 des Hauptventils 3 und drückt
den Kolben 24 mit dem an ihm befestigten Schließglied 22 nach links. Dabei gibt
das Schließglied 22 den Sitz frei und legt sich auf den Sitz 20 auf. Auf diese Weise
wird dann der Arbeitszylinder 59 mit der zu dem Luftanschluß 27 geführten Steuerleitung
verbunden, und sein Arbeitskolben 60 wird betätigt.
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Wird der Druck in der Steuerleitung 56 aufgehoben oder hinreichend
vermindert, so entleert sich der Raum 53 rasch durch das Rückschlagventil 47, und
es nehmen alle Ventilteile wieder ihre ursprüngliche Lage ein. Der Raum 7' wird
durch den nach links gehenden Stufenkolben 40/41 wieder mit dem Außenluftanschluß
33 verbunden, und die Steuerleitung 57 wird wieder vom Arbeitszylinder 59 abgetrennt.
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Daraus ist zu ersehen, daß die Ventileinrichtung 1 bei dieser ersten
Ventilschaltung wie ein gewöhnliches Verzögerungsventil mit der Schaltung »normal
geschlossen« arbeitet.
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In der F i g. 3 ist die zweite mögliche Ventilschaltung »normal offen«
dargestellt. Dabei ist der Arbeitszylinder 59 normal mit der Druckleitung 57 verbunden.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Druckleitung 57 an den Luftanschluß 28 des Hauptventils
3 angeschlossen wird und der Luftanschluß 27 frei bleibt.
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Der Druck des über die Druckleitung 57 dem Luftanschluß 28 zugeführten
Druckmittels hält das Schließglied 22 im Hauptventil 3 in der in F i g. 1 dargestellten
Lage fest. Zum Umsteuern des Ventils 1 wird dem Vorsteuerventil 5 über die Druckleitung
56 Druckmittel zugeführt, und dieses Druckmittel gelangt auf die vorher beschriebene
Weise nach dem zeitlich verzögerten Umschalten des Vorsteuerventils 5 auf die rechte
Seite des Kolbens 24 des Hauptsteuerventils 3. Das Schließglied 22 wird nach links
bewegt, gibt den Sitz 21 frei und legt sich auf den Sitz 20. Auf diese Weise wird
dann die Druckleitung 57 abgeriegelt und der Arbeitszylinder 59 mit der an dem Luftanschluß
27 liegendenAußenluft verbunden.
Sein Arbeitskolben 60 kann dadurch
seine drucklose Endstellung einnehmen.
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Wird der Druck in der Druckleitung 56 vermindert, so nehmen alle Ventilteile
wieder rasch ihre ursprüngliche Lage ein, und die Druckleitung 57 wird wieder mit
dem Arbeitszylinder 59 verbunden.
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Daraus ist zu ersehen, daß die Ventileinrichtung 1 bei einer derartigen
Ventilschaltung ebenfalls wie ein gewöhnliches Verzögerungsventil, aber mit der
Schaltung »normal offen« arbeitet.
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Nun ist außerdem, wie in der F i g. 4 dargestellt, noch eine dritte
Ventilschaltung der Ventileinrichtung 1 möglich, ohne daß die Ventilgehäuse 3 und
5 verändert werden müssen. Für diese Ventilschaltung ist die Kurzbezeichnung »Impulsunterbrecher«
gebräuchlich. Das bedeutet, daß das Hauptventil sofort Druckmittel von der Druckleitung
durchströmen läßt und später verzögert umsteuert.
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Zum Erreichen dieser dritten Ventilschaltung brauchen nur, wie es
in der F i g. 4 dargestellt ist, die beiden Druckleitungen 56 und 57 miteinander
verbunden zu werden. Die Anschlüsse am Hauptventil 3 bleiben dieselben wie bei der
Schaltung nach der F i g. 3, d. h., die Druckleitung 57 führt zu dem Luftanschluß
28, und der Luftanschluß 27 bleibt frei, Bei Druckanstieg in der Druckleitung
56/57 hält der Druck des über die Druckleitung 57 zugeführten Druckmittels
zuerst das Schließglied 22 im Hauptventil 3 in der in F i g. 1 dargestellten Lage
fest. Der Arbeitszylinder 59 steht unter Druckmitteleinwirkung. Nach einiger Zeit,
während der sich vom Anschluß 55 her im Raum 53 ein Druck aufgebaut und das Vorsteuerventil
5 umgestellt hat, wird dann das Schließglied 22 von dem Kolben 24 nach links bewegt
und riegelt den Steuerleitungsanschluß 28 ab. Der Arbeitszylinder wird mit dem Außenluftanschluß
verbunden, und sein Arbeitskolben 60 nimmt wieder seine drucklose Endstellung ein.
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Es ist natürlich auch möglich, das Hauptventil 3 nicht als 3/2-Wege-Ventil,
sondern beispielsweise als 4/2-Wege-Ventil auszubilden. An der Wirkungsweise des
Venfts ändert sich dadurch nichts Grundsätzliches.