DE1650431B2 - Leicht betätigbare Ventilbatterie - Google Patents

Description

Aus der USA.-Patentschrift 2 688 981 ist eine

Drehschieberventilausführung für eine Mehrzahl von

Durchflußwegen bekannt, welche eine entsprechende

55 Anzahl Einsätze aufweist, die unter Federkraft auf

Die Erfindung betrifft eine Ventilbatterie mit einer einer mit Durchflußöffnungen versehenen ebenen Mehrzahl mittels eines gemeinsamen Betätigungsele- Dichtfläche des Drehschiebers aufliegen und mit je ments gleichzeitig umsteuerbarer Durchflußwege, mit einer zentralen Bohrung versehen sind. Die Einsatzaus einer entsprechenden Anzahl im Gehäuse axial körper sind im wesentlichen starr ausgebildet und bebeweglich geführter, stimseitig unter Federkraft auf 60 nötigen zur Abdichtung des zu steuernden Druckmeeiner ebenen Dichtfläche einer Schließplatte auflie- diums eine Mehrzahl Dichtungsringe, die an den gender, je eine zentrale Bohrung aufweisender Ein- Außenflächen der Einsätze vorgesehen sind und den sätze. axialen Verstellbewegungen der Einsätze bei der Be-

Zum gleichzeitigen Abfüllen von Flüssigkeiten in tätigung des Ventils naturgemäß einen erheblichen eine Anzahl Behälter oder zum Verteilen von Flüs- 65 Widerstand entgegensetzen. Dies wirkt sich auf die sigkeiten auf mehrere Stellen, z. B. bei der Herstel- aufzuwendende Betätigungskraft nachteilig aus.
lung von Teilen, bei der eine Anzahl von Formen Bei einer anderen, in der USA.-Patentschrift

gleichzeitig gefüllt werden muß, sowie auch zur Ver- 2 471941 beschriebenen Ventilausführung hat man

1 650 341

zur Abdichtung zwischen den zueinander bewegten Flächen Faltenbalgelemente verwendet, die von Druckfedern konzentrisch umgeben sind und unter deren Wirkung stirnseitig an der beweglichen Dichtfläche anliegen. Diese Anordnung dient nur der Abdichtung des Spaltes zwischen der Kanalmündung im Gehäuse und dem Drehschieberkanal und muß daher als sehr aufwendig angesehen werden; denn der Faltenbalg selbst eignet sich nicht als Leitungselement für ein strömendes Medium, da er den Duichflußwiderstand erhöht und turbulenzerzeugend wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilbatterie zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und leichte Wartungsmöglichkeit aufweist und mit der bei sehr geringer Verstellkraft dennoch eine gute Abdichtung für eine Vielzahl von Durchführungswegen erzielt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Einsätze aus einem in das Ventilgehäuse eingeschraubten Gewindeteil, Einern anschließenden BalgteiJ und einem in einer Bohrung der Wand des Gehäuses axial beweglich geführten Schaftteil bestehen und aus elastischem Werkstoff ausgebildet sind, wobei die Federn, den Balgteil umschließend, zwischen dem Gewindeteil und dem Schaftteil konzentrisch angeordnet sind.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilbatterie besteht darin, daß sie über einen sehr weiten Viskositätsbereich des zu steuernden Mediums gleichmäßig zuverlässig arbeitet, so daß sowohl Flüssigkeiten mit sehr geringer Zähigkeit, z. E. Wasser, als auch solche mit extrem hoher Viskosität, z.B. flüssiges Siliciumgummi, verarbeitet werden können. Weiterhin bietet die Ventilbatterie nach der Erfindung auf einfache Weise die Möglichkeit, Unempfindlichkeit gegen aggressive Medien zu erreichen, indem für den einstückigen Einsatz ein entsprechend geeigneter Werkstoff gewählt wird. Denn das Medium kommt beim Durchfluß durch die Kanäle des Ventils ausschließlich mit dem Einsatz in Berührung, jedoch nicht mit weiteren Dichtungselementen und auch nicht mit der Feder.

Die erfindungsgemäße Ventilbatterie ist hinsichtlich der Zahl der Leitungsanschlüsse nicht begrenzt, wenn sie als Linearschieberausführung ausgebildet wird, wie sie prinzipiell in der französischen Patentschrift 395 699 dargestellt ist. Eine bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, daß das Ventilgehäuse an eine gemeinsame Zuführleitung angeschlossen und als Verteilerkopf mit einer Verteilerkammer ausgebildet ist, welche mit den Bohrungen für die Gewindeteile der Einsätze Verbindung hat.

Weiterhin kann der Verteilerkopf mit den Einsätzen parallel zur Schließplatte beweglich geführt und mit einem Antriebszylinder gekuppelt werden. Für die Einsätze wird als bevorzugter Werkstoff PoIytetrafluoräthylen vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung bietet weiterhin auf einfache Weise die Möglichkeit, mittels je eines leicht verstellbaren Ventilkonus im Verteilerkopf die Durchflußquerschnitte der einzelnen Ventile zu verstellen, um eine genau gleichmäßige Dosierung der einzelnen Ventilauslässe zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ventilbatterie,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht der Ventilbatterie gemäß F · g. 1 in auseinandergezogener Anordnung, wobei zur Verdeutlichung der Darstellung einige Teile weggelassen sind,

Fig.3 eine Schnittansicht in der Linie 3-3 der F i g. 2 und

Fig.4 einen Schaltplan für eine pneumatische Steuerung zur Betätigung der Ventilbatterie gemäß den F i g. 1 bis 3.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Ventilbatterie

ίο 10 weist gemäß F i g. 1 und 3 einen Verteilerkopf 12 auf, dessen längs verlaufende Verteilerkammer 14 über eine Leitung 15 an ein Drucksystem angeschlossen ist. Der Leitungsanschluß ist so ausgebildet, daß er eine geringfügige Längsbewegung des Verteilerkopfes 12 ermöglicht Von der Verteilerkammer 14 führen eine Anzahl Bohrungen 16 nach unten (F ig. 3).

In den Bohrungen 16 befinden sich elastische Eiasätze 18, bestehend aus einem Gewindeteil 19, einem Balgteil 20, einem Schaftteil 21 und einer anschließenden ringföiTnigen Dichtfläche 22, die zentrisch zu einem Ausgangskanal 23 angeordnet ist. Der elastische Einsatz 18 besteht aus einem Kunststoff, z.B. Polytetrafluoräthylen, der gegen das zu verteilende

as Medium unempfindlich ist. Der Balgteil 20 des elastischen Einsatzes 18 ermöglicht infolge seiner Gestaltung ein gewisses Zusammendrücken des Einsatzes 18 in seiner Längsrichtung. An einer Ringfläche 24 des elastischen Einsatzes 18 liegt eine Druckfeder 26 an, wie aus F i g. 3 ersichtlich. Diese drückt das untere Ende des Einsatzes 18 nach unten. Die Einsätze 18 befinden sich in einem Gehäuse 28, das am Verteilerkopf 12 befestigt ist und an seiner Unterseite eine Anzahl öffnungen zur Aufnahme der Schaftteile 21 aufweist. Die Führung der Schaftteile 21 in diesen öffnungen ist so gestaltet, daß das untere Ende der Einsätze 18 eine begrenzte Längsbewegung ausführen kann.
An der Unterseite der Ventilbatterie 10 befindet sich eine Schließplatte 30, deren Oberseite als ebene Fläche 31 ausgebildet ist, und die mit einer Anzahl mit den Ausgangskanälen 23 der Einsätze 18 ausgerichteten Auslaßöffnungen 32 versehen ist. An diesen befinden sich Röhrchen 34, durch die das zu vcrteilende Medium an die gewünschte Stelle, z. B. auf die Oberfläche eines Schaltungs-Moduls 36 (F i g. 2), geführt wird. Es können auch mehrere Röhrchen 34 mit einer einzigen Auslaßöffnung 32 verbunden sein. Die Durchflußmenge jedes Ventilauslasses kann durch ein Drosselventil 40 geregelt werden, bestehend aus einem Gewindeteil 41, sinem Ventilkonus 42 und einem Schaft 44 mit einem Schlitz 45 am oberen Ende. Der Ventilkonus 42 ist in geringem Abstand vom oberen Ende des Durchströmkanals im elastischen Einsatz 18 angeordnet. Zum Ausgleich von eventuellen Veränderungen im Einsatz 18, von Flüssigkeitsreibungsverlusten innerhalb der Verteilerkammer 14 und anderer Faktoren kann das Drosselventil 40 in entsprechender Weise eingestellt werden. Zur Fixierung der Einstellage des Drosselventils 40 dient eine Kontermutter 46 im Verteilerkopf 12; eine ringförmige Dichtung sorgt für den mediumdichten Abschluß.
Die Lagerung der vorher beschriebenen Teile ist so angeordnet, daß zwischen dem Verteilerkopf 12 und den zugehörigen Einzelteilen einerseits und der Schließplatte 30 andererseits eine Relativbewegung möglich ist, durch welche die Ausgangskanäle 23 der

1 650 341

Einsätze 18 relativ zu den Aiislaßöffnungen 32 in der Schließplatte 30 verschoben werden können. Hierzu dient eine Grundplatte 50 mit einem an ihr befestigten Haltebügel 52, auf dem die Schließplatte 30 mit beiderseitigen Auflagekanten 54 aufliegt. Anschlagleisten 67 an den Innenseiten des Haltebügels 52 dienen zur Sicherung der zentralen Lage des Gehäuses 28 mit dem Verteilerkopf 12 und den zugehörigen Ventilelementen.

Auf der Grundplatte 50 sind Schraubenbolzen 56 mit je einem Längsschlitz 58 an der Innenseite paarweise montiert. In den Längsschlitzen 58 befinden sich durch Muttern 61 gesicherte flexible Querleisten 60. Diese sind an ihrer Unterseite in Schlitzen 62 im Verteilerkopf 12 (Fig.2) geführt. Am Grund der Schlitze 62 befinden sich Stifte 66, die der Zentrierung des Verteilerkopfes 12 bezüglich der Grundplatte 50 dienen. Im Zusammenwirken mit den Dichtflächen 22 der elastischen Einsätze 18 bilden die Stifte 66 eine Dreipunktlagerung für den Verteilerkopf 12 und die elastischen Einsätze 18. Befinden sich die Querleisten 60 in einer unbelasteten Lage, so stellen sie den Verteilerkopf 12 bezüglich der Schließplatte 30 in eine Mittelstellung ein.

Die Stelleinrichtung zur Betätigung der Ventilbatterie 10 gemäß F i g. 1 besteht aus einem pneumatischen Antriebszylinder 65, der den Verteilerkopf 12 und die an ihm gelagerten Elemente relativ zur Schließplatte 30 zur unterschiedlichen Ausrichtung der Ausgangskanäle 23 mit den Auslaßöffnungen 32 entsprechend zugeführten Taktsteuersignalen längs verschiebt. Der Kolbenschaft der Stelleinrichtung ist hierzu mit dem Verteilerkopf 12 mittels eines in eine Nut 69 eingeschobenen Kopfes 69 a verbunden (F i g. 2), und diese Kupplung ermöglicht eine begrenzte vertikale Relativbewegung des Verteilerkopfes 12 zur Verstelleinrichtung.

Das Schaltbild für die pneumatische Steuerung der Ventilbatterie 10 gemäß F i g. 4 zeigt einen doppeltwirkenden Antriebszylinder 65, dessen Kolben 65 a in der vorher erläuterten Weise mit dem Verteilerkopf der Ventilbatterie 10 gekoppelt ist Der Antriebszylinder 65 wird mittels eines pneumatischen Vierwegeventils 76 gesteuert, das seinerseits unter der Steuerung von pneumatischen Schaltventilen 78 und 80 steht. Diese werden mittels der Kolbenstange des Kolbens 82 α eines Pneumatikzylinders 82 umgeschaltet, der als Zeitsteuerelement wirksam ist und die Zeitdauer des Öffnens der Ventilanordnung 10 bestimmt. Die Beaufschlagung des Kolbens 82 a des Zylinders 82 erfolgt über ein pneumatisch gesteuertes Vierwegeventil 84, dessen Umschaltung jeweils durch einen pneumatischen Taktimpuls in der Leitung 72 ausgelöst wird. Die durch die Leitung 72 zugeführten Taktimpulse bestimmen somit die Arbeitsfrequenz der Ventilanordnung 10.

Zum Betrieb der in F i g. 4 dargestellten Steuereinrichtung wird über eine weitere Leitung 86 Druckmedium ständig zugeführt. Ein Druckregler 89 regelt den zugeführten Druck auf einen in den Leitungen 88 und 90 konstanten Druck von 4 at. Der Druck in der Leitung 88 wird sodann von einem weiteren Druckregler 91 auf einen Druck von 3 at reduziert, und dieser Druck wird in den anschließenden Leitungen 92 und 93 konstant gehalten. Ein dritter Druckregler 94 regelt schließlich den Druck für die Leitung 95, die zu einem Druckbehälter 96 führt, der seinerseits mit der Verteilerkammer 14 der Ventilbatterie 10 in Verbindung sieht. Der Druckregler 94 sorgt somit dafür, daß das zu verteilende Medium im Druckbehälter 96 unter einem konstanten Druck gespeichert wird.

Beim Betrieb der in F i g. 4 dargestellten Schaltung bleibt, solange durch die Leitung 72 kein pneumatischer Taktimpuls zugeführt wird, das Vierwegeventil 84 unter der Wirkung der Feder 84 α in der gezeigten

ίο Lage, in der dem Zylinder 82 Druckluft aus der Leitung 92 zugeführt wird, unter dessen Wirkung der Kolben 82 a die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt. Gelangt durch die Leitung 72 ein pneumatischer Impuls zum Vierwegeventil 84, so wird dieses zur Umsteuerung des Zylinders 82 umgeschaltet und der Kolben 82 α wird (im Sinn der F i g. 4) nach links verstellt. Mit Beendigung des durch die Leitung 72 zugeführten pneumatischen Impulses stellt sich das Vierwegeventil 84 in seine ursprüngliche Lage za-

ao rück und der Zylinder 82 wird erneut von links beaufschlagt.

Mit Beginn des vorherigen Vorschubs des Kolbens 82 α nach links entlastet der Nocken 82 b an der Kolbenstange des Kolbens 82 a das Schaltventil 80, so

«5 daß dieses unter der Wirkung der Feder 80 a nach links verstellt und die Druckzufuhr zum Steueranschiuß 76 a des Vierwegeventils 76 absperrt Das Vierwegeventil 76 wird jedoch nicht umgeschaltet, da auch am entgegengesetzten Steueranschluß 76 b keine Druckluft anliegt. Es ist noch zu bemerken, daß im weiteren Verlauf der Hubbewegung der Nokken 82 b an einem Anschlaghebel 100 vorüberbewegt wird, jedoch ohne diesen zu betätigen, da dessen Verstellung nur in der entgegengesetzten Vorschubrichtung möglich ist.

Nach Beendigung des durch die Leitung 72 zugeführten Impulses und nach der Rückstellung des Vierwegeventils 84 in seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangslage verstellt der durch die Leitung

92 zugeführte Druck den Kolben 82 a wiederum nach rechts. Die Zufuhr des Druckmediums zum Zylinder 82 erfolgt über Drosselventile 102 bzw. 104, die so justiert sind, daß in Anpassung an den in der Leitung 92 herrschenden Druck die Vorschubzeit des Kolbens 82 a genau bestimmt ist. Rückschlagventile 103 und 105 verhindern einen Gegendruck auf die nicht beaufschlagte Fläche des Kolbens 82 α während seiner Vorschubbewegungen.

Die Betätigung des Anschlaghebels 100 durch den Nocken 82 b beim Vorschub des Kolbens 82 α nach rechts bewirkt die Umschaltung des Schaltventils 78 gegen die Wirkung der Feder 78 a; dadurch wird dem Steueranschluß 76 b des Vierwegeventils 76 Druck zugeführt und das Ventil 76 umgeschaltet, se

daß nunmehr aus der Leitung 90 die linke Seite des Kolbens 65 a druckbeaufschlagt wird; dementsprechend erfolgt eine Verschiebung des Verteilerkopfes 12 der Ventilbatterie 10 nach rechts, wodurch die Ventilausgänge geöffnet werden. Die öffnung dei

Ventilausgänge der Ventilbatterie 10 bleibt so lange aufrechterhalten, bis der Nocken 82 & gegen die Kraft der Feder 80 α das Schaltventil SO öffnet, denr hierdurch v.nrd dem Steueranschluß 76 a wiederurr Druck zugeführt und das Vierwegeventil 76 nacl

links verstellt in dessen Folge jetzt die Druckzufuh: zum Antriebszylinder 65 umgekehrt und die Ventil batterie 10 geschlossen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 650 341 _ siegelung von Werkstücken in größerer Stückzahl, Patentansprüche- wie etwa elektrisc!ier Schaltungsmoduln, benutzt man v ' Verteilersysteme, die eine genaue Dusierung der zugeführten Flüssigkeit möglich machen. Solche Ver-

1. Ventilbatterie mit einer Mehrzahl mitteis 5 teilersysteme sind im allgemeinen als über eine Zueines gemeinsamen Betätigungselements gleich- fuhrleitung gespeiste Ventilbatterie ausgebildet, die zeitig veränderbarer Durchflußwege, mit aus durch eine rotierende oder eine lineare Antriebsbeeiner entsprechenden Anzahl im Gehäuse axial wegung gesteuert wird und die zu verteilende Flüsbeweglich geführter, stimseitig unter der Kraft je sigkeit im Takt des Steuerschieberantriebes in vorgeeiner Feder auf einer ebenen Dichtfläche einer io gebenen Mengen über eine Anzahl Auslaßkanäle den Schließplatte aufliegender, je eine als Durchfluß- zu versorgenden Stellen zuführt. Die Dosierung der kanal wirksame zentrale Bohrung aufweisender einzelnen Flüssigkeitsmengen hängt im wesentlichen Einsätze, wobei die Schließplatte den Einsätzen vom wirksamen Druck, dem Querschnitt und der zugeordnete öffnungen aufweist und mittels des Öffnungszeit der Ventile ab.

Betätigungselements eine relative Verstellbewe- 15 Man kann ein solches Verteilersystem durch Pargung zwischen Gehäuse und Schließplatte erzeug- allelschaltung von mehreren Einzelventilen aufbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bauen. Diese Lösung ist jedoch teuer und außerdem die Einsätze (18) aus einem in das Ventilgehäuse hinsichtlich der genauen Übereinstimmung der von (Verteilerkopf 12) eingeschraubten Gewindeteil den einzelnen Ventilen abgegebenen Volumina un-(19), eiiua anschließenden Balgteil (20) und 20 zuverlässig. Man bevorzugt daher zu einer Baueineinem Schaftteil (21) bestehen und aus elasti- heit zusammengefaßte Ventile der eingangs beschrieschem Werkstoff ausgebildet sind, wobei nur der benen Art. Bei solchen Ventilbitterien ist der Ab-Schaftteil (21) in einer Bohrung der Wand des dichtung der Flüssigkeitswege und der aufzuwenden-Gehäuses (28) axial beweglich geführt ist und die den Verstellkraft besondere Aufmerksamkeit zuzu-Federn (26), den Balgteil (20) umschließend, zwi- 25 wenden. Denn während bei Einzelventilen die durch sehen dem Gewindeteil (19) und dem Schaftteil die Dichtelemente auftretenden Reibungskräfte nicht (21) konzentrisch angeordnet sind. so sehr ins Gewicht fallen, addieren sich die bei der

2. Ventilbatterie nach Anspruch 1, dadurch ge- Betätigung von Mehrfachventilen zu überwindenden kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse an eine ge- Kräfte unter Umständen in einem solchen Maß, daß meinsame Zuführleitung (15) angeschlossen und 30 besondere Maßnahmen erforderlich sind, um mit als Verteilerkopf (12) mit einer Verteilerkammer vertretbarem Kraftaufwand bei der Ventilverstellung (14) ausgebildet ist, welche mit den Bohrungen auszukommen. Dabei muß dennoch eine einwand-(16) für die Gewindeteile (19) der Einsätze (18) freie Abdichtung gewährleistet sein. Aber auch zur Verbindung hat. Verringerung der Abnutzung der Dichtelemente ist

3. Ventilbatterie nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 es wünschenswert, bei den aufeinandergleitenden kennzeichnet, daß die Schließplatte (30) stationär Flächen mit möglichst geringen Kräften auszukomgelagert ist und der Verfjilerkopf (12) mit den men.

Einsätzen (18) parallel zur Schließplatte (30) be- Zahlreiche bekannte Ventilbauarten haben weiter-

weglich geführt und mit einem Antriebszylinder hin den grundsätzlichen Nachteil, daß sie zur An-(65) gekoppelt ist. 40 Wendung für Flüssigkeiten unterschiedlicher oder

4. Ventilbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 3, wechselnder physikalischer Eigenschaften nicht gedadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (18) eignet sind. Die Folge ist, daß beispielsweise für aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Flüssigkeiten mit wesentlich voneinander abweichen-

5. Ventilbatterie nach den Ansprüchen 1 und 2, den Viskositätswerten nicht die gleichen Ventilbaudadurch gekennzeichnet, daß zur Einzelverstel- 45 arten verwendet werden können, während bei Flushing der Durchflußquerschnitte der Ventile im sigkeiten, deren Viskosität sich infolge von unver-Verteilerkopf (12) je ein verstellbarer Ventilko- meidbaren Temperaturschwankungen während des nus (42) angeordnet ist. Betriebes wesentlich ändert, hinsichtlich der zuverlässigen Arbeitsweise und Dosierung der Verteilersy-

50 sterne erhebliche Nachteile in Kauf genommen werden müssen.