DE19532566C1 - Vorrichtung zum dosierten Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere von Öl zur Erzeugung eines Ölnebels in pneumatischen Systemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum do­ sierten Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere von Öl zur Erzeugung eines Ölnebels in pneumatischen Systemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist für pneumatische Systeme bekannt, der Druckluft Öl­ nebel zuzusetzen, um pneumatisch betätigte Vorrichtungen zu schmieren. Es muß dafür gesorgt werden, daß die zuge­ setzte Ölmenge in relativ genauer Dosis zugemessen wird. Eine zu große Menge führt zu einer Überölung und damit zu einer Verunreinigung der betätigten Geräte sowie zu einer Umweltbelastung. Eine zu geringe Ölinenge führt zu einem Trockenlauf der pneumatischen Komponenten.

Aus der DE-AS 12 63 414 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schmiermittelnebels durch Druckluft bekanntgeworden, bei der ein Ölreservoir mit einem Druck beaufschlagt wird, der vom pneumatischen System abgenommen wird. Dieser Druck veranlaßt das Öl, über eine Steigleitung zu einem Nadel­ ventil zu fließen, das den Durchgang zwischen dem Reser­ voir und einem Tropfenauslaß drosselt. In der Steigleitung ist ein Rückschlagventil angeordnet, das den Rückfluß von Öl in die Steigleitung sperrt. Die in den Zuführkanal ge­ langende Ölmenge ist abhängig von der Einstellung des Nadelventils. Sie ist jedoch auch abhängig von dem Druck im Reservoir. Dieser ist wiederum abhängig von dem Luft­ durchfluß in einer Pneumatikleitung, der bei impulsweise betriebenen Komponenten entsprechend schwankt. Selbst bei gleichmäßigem Luftdurchfluß kann durch Temperatureinfluß die vorgegebene Einstellung des Nadelventils stark schwan­ ken.

Aus der DE 36 16 183 C1 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der ein Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammen­ wirkt und dadurch einen Durchgang zwischen Zuleitung und Ableitung bzw. Tropfenauslaß für Öl sperrt. Die Betäti­ gungsstange für den Ventilkörper ist in einem Ringraum ab­ strömseitig vom Ventilsitz angeordnet und wird von einem Elektromagneten betätigt. Bei einem Abwärtshub verdrängt der Ventilkörper das Öl im Raum auf strömseitig vom Ventil­ sitz, so daß es in den Ringraum einströmt. Bei der Auf­ wärtsbewegung wird eine gewisse Ölmenge mitgenommen werden, um sie in den Tropfenauslaß zu fördern. Um eine einwand­ freie Förderung zu bewerkstelligen, wird der Ventilkörper mit Hilfe des Magneten in eine rhythmische Schwingbewegung versetzt. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch ebenfalls nicht in der Lage, genau dosiert eine Ölmenge abzugeben, da das Öl Vordruckschwankungen bei Luftdurchfluß durch das Gerät unterworfen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum dosierten Fördern einer Flüssigkeit, insbe­ sondere von Öl zur Erzeugung eines Ölnebels in pneumati­ schen Systemen, zu schaffen, die ereignis- und/oder zeit­ gesteuert genau dosiert eine Flüssigkeitsmenge abzugeben in der Lage ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Ventilkörper als Kolben ausgebildet, der in einer Zylinderbohrung ange­ ordnet ist. Der Kolben ist jedoch nicht dichtend in der Zylinderbohrung geführt, sondern bildet mit dieser einen, wenn auch kleinen Ringspalt. Ferner ist erfindungsgemäß stromaufwärts des ersten Ventilsitzes ein zweiter Ventil­ sitz vorgesehen, gegen den der Ventilkörper in der anderen Endlage anliegt und in der er ebenfalls die Verbindung zwischen der Zuleitung und dem Zuführkanal unterbricht. Der Ventilkörper wird von einer geeigneten Betätigungsvor­ richtung betätigt, die zyklisch eine Hubbewegung des Ven­ tilkörpers bewirkt. Die Betätigungsvorrichtung kann in geeigneter Weise eine Zeitsteuerung enthalten oder durch ein Ereignis gesteuert sein. Besonders bevorzugt wird ein Elektromagnet, der durch eine Feder in der einen Richtung vorgespannt ist. Mithin wird nur ein Hub vom Magneten er­ zeugt, während der andere von der Feder bewirkt wird. Diese Anordnung ist vorzugsweise derart, daß die Feder den Ventilkörper bei nicht erregtem Magneten im ersten Ventil­ sitz andrückt.

Es können auch andere Betätigungsvorrichtungen vorgesehen werden, z. B. pneumatische, hydraulische oder sonstige elektromechanische Antriebe.

Wird der Magnet bzw. die Betätigungsvorrichtung aktiviert, wird der Ventilkörper vom ersten Ventilsitz abgehoben und in Richtung stromaufwärts liegendem zweiten Ventilsitz be­ wegt. Hierbei entsteht ein Druck stromaufwärts des Ventil­ körpers. Da jedoch das Rückschlagventil in der Zuleitung verhindert, daß stromaufwärts des Ventilkörpers befind­ liche Flüssigkeit zurückströmt, gelangt es über den Ring­ spalt in Richtung erstem Ventilsitz. Dieser Vorgang ist abgeschlossen, wenn der Ventilkörper sich an den zweiten Ventilsitz anlegt und dadurch die Verbindung zur Zuleitung erneut unterbricht. Die sich auf diese Weise stromabwärts des Ventilkörpers ansammelnde Flüssigkeit entspricht dem Volumen der Zylinderbohrung abzüglich des Volumens der Stange und des als Kolben ausgebildeten Ventilkörpers. Da­ her bewirkt die beschriebene erste Hubbewegung des Ventil­ körpers eine präzise Zumessung von Flüssigkeit, die dann bei der entgegengesetzten Hubbewegung des Ventilkörpers in den Auslaß gedrückt wird. Da der Auslaß unter keinem oder nur geringem Druck steht, andererseits die Zuleitung mit Druck beaufschlagt ist, kann auf diese Weise die Flüssig­ keit volumetrisch in den Auslaß gefördert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich mithin mit einem einzigen Hubzyklus eine dosierte Menge Flüssigkeit abgeben, zum Beispiel Öl. Die Hubbewegung kann nach einer vorgegebenen Frequenz vonstatten gehen, entsprechend der gewünschten zuzumessenden Flüssigkeitsmenge, beispiels­ weise im Abstand von einer Stunde.

Die Frequenz wird indessen der Betätigungsvorrichtung auf­ geprägt, so daß die zugemessene Menge unabhängig ist von irgendwelchen Ventileinstellungen und auch im wesentlichen unabhängig von der Öltemperatur.

Bei dem Rückhub des Ventilkörpers in Richtung erstem Ven­ tilsitz wird auf strömseitig des Ventilkörpers ein Unter­ druck erzeugt, durch den aus dem Reservoir Flüssigkeit angesaugt und nachgefördert werden kann. Bei entsprechen­ der Bemessung des Ringspalts, zum Beispiel bei entspre­ chend kleinerem Spalt, arbeitet die erfindungsgemäße Vor­ richtung als selbstansaugende Pumpe. Bei größerem Ring­ spalt ist erforderlich, daß das zu fördernde Medium vor­ druckbelastet ist. Wird nach einer Ausgestaltung der Er­ findung mit der Ventilstange eine Handbetätigung verbunden, kann für die Inbetriebnahme der Vorrichtung ein Anpumpen von Hand erfolgen.

Der als Kolben wirkende Ventilkörper kann in geeigneter Weise ausgeführt sein. Besonders bevorzugt ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Ausbildung als spindelför­ miger Doppelkonus, der in der einen Endlage des Ventilkör­ pers mit dem ersten Ventilsitz und mit dem zweiten Konus in der zweiten Endlage mit dem zweiten Ventilsitz zusam­ menwirkt. Der Ringspalt wird vorzugsweise von einem rela­ tiv kurzen zylindrischen Abschnitt zwischen den Konen ge­ bildet.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind Zylin­ derbohrung, Ventilstange und Zuführkanal koaxial zur Boh­ rung ausgerichtet, über die die Flüssigkeit in einen Strö­ mungskanal eingetragen wird. In dieser Weise ist sie am einfachsten und mit geringstem Aufwand auch in bereits bestehende Vorrichtungen einbaubar. Bekannte Geräte haben beispielsweise eine Innen- und Außenkappe, zwischen denen ein mit der Zuleitung verbundener Zwischenraum gebildet ist, in dem in bekannter Weise ein Ventil, zum Beispiel Nadelventil, den Zufluß zum Auslaß reguliert. Auch die er­ findungsgemäße Vorrichtung kann eine Innen- und Außenkappe verwenden, wobei nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Zylinderbohrung in einem buchsenförmigen, dichtend eingebauten Einsatz ausgebildet ist, der den zweiten Ven­ tilsitz bildet und der zum Beispiel in die Innenkappe ein­ gesetzt bzw. eingeschraubt werden kann, die ihrerseits den ersten Ventilsitz bildet. Die Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise auf der Außenkappe angebracht. Sie kann, wie bereits erwähnt, von einem federvorgespannten Hubmagneten gebildet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet, auf einfa­ che Art und Weise auch an bestehende Vernebelungsgeräte oder dergleichen angebaut zu werden, beispielsweise indem Außen- und Innenkappe mit Hubmagnet anstelle der bisheri­ gen Konstruktion auf das Gerätegehäuse aufgesetzt bzw. aufgeschraubt werden.

Im Ventilsitz ist eine Öffnung ausgebildet, über die die zugemessene Flüssigkeit ausgetragen wird. Diese kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung so bemessen sein, daß bei der Hubbewegung des Ventilkörpers in Richtung zweitem Ventilsitz das stromabwärts fließende Medium aufgrund der Eigenspannung nicht durch die Öffnung austritt, sondern erst dann, wenn der Rückhub des Ventilkörpers erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfin­ dung.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel ein Ölnebelgerät 10, das auch ein Ölreservoir aufweist, das jedoch nicht darge­ stellt ist. Es ist mit einer Zuleitung 12 verbunden, in der ein Rückschlagventil 14 angeordnet ist. Ferner ist ein Druckluftkanal bei 16 zu erkennen, durch den Druckluft strömt, der von einer Druckluftleitung abgezweigt worden ist und in dem beispielsweise eine Drossel angeordnet ist zur Erzeugung eines Vordruckes im nicht gezeigten Ölreser­ voir.

Das Gerät 10 weist eine zylindrische Ausnehmung 18 auf, die mit einem Innengewinde versehen ist. In die Ausnehmung 18 ist eine zylindrische Außenkappe 20 eingeschraubt. Die Kappe 20 ist in der Ausnehmung mit Hilfe eines Dichtrings 22 abgedichtet. Innerhalb der Außenkappe 20 befindet sich eine zylindrische Innenkappe 24, die über einen zylindri­ schen Ansatz 26 in der Ausnehmung 18 geschoben ist, wobei eine Ringdichtung 28 für eine Abdichtung des Raumes 30 oberhalb des Ansatzes 26 sorgt. Der Raum 30 ist über eine Öffnung 32 mit dem Kanal 16 verbunden.

Von der geschlossenen Wand der Innenkappe 24 erstreckt sich ein zylindrischer Ansatz 34 koaxial zur Öffnung 32. Er bildet eine Öffnung 36, die am oberen Ende einen Ven­ tilsitz 38 ausbildet.

Ein Ventilkörper 40, der einen oberen Konus 42 und einen unteren Konus 44 aufweist, zwischen denen ein zylindri­ scher Abschnitt 46 angeordnet ist, ist mit einer Ventil­ stange 48 verbunden, die sich durch einen buchsenförmigen Einsatz 50 nach oben erstreckt, der abgedichtet in eine entsprechende Ausnehmung in der Wand der Innenkappe 24 eingeschraubt ist, wobei der buchsenförmige Einsatz 50 eine Zylinderbohrung 52 bildet, in der sich der Kolben 40 hin und her bewegen kann, und zwar zwischen dem ersten oder unteren Ventilsitz 38 und einem oberen Ventilsitz 54, der eine verengte Öffnung 56 im Einsatz 50 absperrt, wenn der Konus 42 zur Anlage gelangt. Die Öffnung 56 ist mit dem Zwischenraum 58 in Verbindung, der zwischen den Kappen 20 und 24 gebildet ist. Die Außenkappe 20 weist einen nach oben sich erstreckenden zylindrischen Bund 60 auf, in den eine Kolbenstangenführung 62 eingesetzt ist, die ihrer­ seits einen Dichtring 64 für die Stange 48 aufnimmt.

Ein Hubmagnet 66 mit einem Hubanker 68 sitzt auf der Außen­ kappe 20 bzw. der Führung 62. Der Hubanker 68 dient zur Betätigung der Stange 48. Der obere Abschnitt des Huban­ kers 68 ist bei 70 als Kegelstumpf ausgebildet, der zur Bewegungsbegrenzung mit einer kegeligen Ausnehmung 72 am oberen Ende des Betätigungsmagneten zusammenwirkt. Der Hubanker 68 ist mit einer Betätigungsstange 74 verbunden, die ihrerseits mit einer Handhabe 76 verbunden ist. Zwi­ schen dem Anschlag 72 und dem konischen Abschnitt 70 ist eine Feder 78 angeordnet, die den Hubmagneten und damit dem Ventilkörper 40 nach unten beaufschlagt in Richtung erstem Ventilsitz 38.

Der Zuleitungsabschnitt oberhalb des Rückschlagventils 14 mündet in die Ausnehmung 18, die im unteren Bereich mit dem Zwischenraum 58 in Verbindung steht.

Wird aufgrund der Druckverhältnisse im Reservoir ein Über­ druck erzeugt, kann Öl über das Rückschlagventil 14 in den Zwischenraum 58 bis zur Öffnung 56 und in die zylindrische Bohrung 52 strömen. Im Normalfall ist daher das beschrie­ bene Volumen mit Öl aufgefüllt. Falls jedoch eine Inbe­ triebnahme erfolgt, kann das Öl nur in bestimmter Höhe einströmen, da sich ein Gegendruck aufbaut. Dieser Fall wird weiter unten betrachtet. Wird der Hubmagnet 66 betä­ tigt, wird die Stange 48 entgegen der Kraft der Feder 78 nach oben angehoben. Der Kolben 40 versucht, das aufström­ seitige Medium zu verdrängen, was jedoch wegen des Rück­ schlagventils 14 nicht geht. Zwischen dem zylindrischen Abschnitt 46 des Kolbens 40 und der Wandung der Zylinder­ bohrung 52 ist ein Ringspalt vorgesehen. Das Medium fließt daher durch den Ringspalt nach unten, solange der Kolben 40 sich aufwärts bewegt bis zur Anlage am oberen oder zweiten Ventilsitz 54. Das sich dann zwischen den Ventil­ sitzen 38, 54 befindliche Ölvolumen wird mithin durch das Volumen der Zylinderbohrung. 52 bestimmt. Wird der Hubmag­ net 66 entregt, drückt die Feder 78 den Ventilkörper 40 wieder gegen den ersten Ventilsitz 38. Dabei wird das in der Zylinderbohrung 52 befindliche Ölvolumen über die Öff­ nung 36 nach unten in den Kanal 16 gefördert. Die Förde­ rung wird unterstützt durch den Vordruck im Zwischenraum 58, wenn das Ölreservoir einem entsprechenden Druck ausge­ setzt ist. Die Anlage des Kolbens 40. am oberen Ventilsitz 54 verhindert, daß Öl über den erwähnten Ringspalt nach unten austritt.

Die beschriebene pumpenartige Vorrichtung kann auch an­ saugen, indem sie in der beschriebenen Art und Weise in einem kurzen Zeitraum mehrfach betätigt wird. Aufgrund des Unterdrucks, der aufströmseitig des Kolbens 40 erzeugt wird, wird Medium über die Zuleitung 12 angesaugt. Dieses Ansaugen oder Anpumpen kann auch durch Betätigung von Hand über die Handhabe 76 erfolgen.

Die Abmessungen von Kolben 40 und Bohrung 52 sind sehr klein, vorzugsweise derart, daß pro Zyklus die Größe eines Tropfens gefördert wird. Der Kolben 40 hat z. B. einen maximalen Durchmesser von 4 bis 5 mm. Der Ringspalt 80 hat eine Breite von wenigen Hundertstel Millimetern.

Bekannte Ölvernebelungsgeräte haben wie das dargestellte Beispiel eine Innen- und Außenkappe sowie einen mit der Zuleitung verbundenen Zwischenraum zwischen den Kappen. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Konstruktion auf einfa­ che Weise durch die gezeigte ersetzt werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum dosierten Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere von Öl in Ölvernebelungsgeräten für pneu­ matische Systeme, mit einem Gehäuse, einem an einer Stange angebrachten Ventilkörper, der mit einem Ventil­ sitz im Gehäuse zusammenwirkt und eine mit einem Flüs­ sigkeitsreservoir verbundene Zuleitung zu einer Ab­ tropföffnung absperrt, einem Rückschlagventil in der Zuleitung, das eine Rückströmung zum Reservoir sperrt, einer steuerbaren Betätigungsvorrichtung, die axiale Hubbewegungen der Stange vom Ventilsitz fort und auf den Ventilsitz zu erzeugt zur dosierten Abgabe von Flüssigkeit zur Abtropföffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (40) als Kolben ausgebildet ist, der in einer Zylinderbohrung (52) angeordnet ist und mit dieser einen Ringspalt (80) bildet, und daß strom­ aufwärts des ersten Ventilsitzes (38) ein zweiter Ven­ tilsitz (54) vorgesehen ist, gegen den der Ventilkörper (40) in der anderen Endlage anliegt, in der er eben­ falls die Verbindung der Zuleitung (12) mit dem Zuführ­ kanal (36, 32) unterbricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (40) als spindelförmiger Doppel­ konus ausgebildet ist, wobei der eine Konus (44) in der ersten Endlage des Ventilkörpers (40) mit dem ersten Ventilsitz (38) und der zweite Konus (42) in der zwei­ ten Endlage des Ventilkörpers (40) mit dem zweiten Ventilsitz (54) zusammenwirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Zylinderbohrung (52), Ventilstange (48) und Zuführöffnung (56) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (52) in einer Innenkappe (24) ausgebildet ist, die von einer Außenkappe (20) koaxial umgeben ist unter Bildung eines mit der Zuleitung (12) und der Zylinderbohrung (52) verbundenen Zwischenraums (58).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung (52) in einem buchsenförmigen, dichtend in eine Ausnehmung eingeführten Einsatz (50) ausgebildet ist, an dem zugleich der zweite Ventilsitz (54) geformt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (66) auf der Außenkappe (20) angebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (48) mit einem federvor­ gespannten Hubmagneten (66) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (48) mit einer Handhabe (76) verbunden ist zur Handbetätigung des Ventilkörpers (40).