DE202004020517U1

DE202004020517U1 - Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisches Motorwerkzeug

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Publication number: DE202004020517U1
Application number: DE202004020517U
Authority: DE
Original assignee: Atlas Copco Tools AB
Current assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2014-06-30

Abstract

Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, die eine Ummantelung (10, 18) mit einem Hauptströmungskanal, der von einem Lufteinlaßkanal (11), einer Ventilkammer (13), einem Auslaßkanal (12) und einem die Ventilkammer (13) von dem Auslaßkanal (12) trennenden Hauptventilsitz (14) gebildet und durch ein federnd vorgespanntes Kugelventil (15) gesteuert ist, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange (21) umfaßt, die abdichtend in einer Führungsbahn (19) in der Ummantelung (10, 18) geführt ist, wobei sich die Führungsbahn (19) in einer zum Hauptströmungskanal senkrechten Richtung in die Ventilkammer (13) erstreckt und die Betätigungsstange (21) in Längsrichtung verschiebbar ist, um mit dem Kugelventil (15) in Kontakt zu treten und dieses aus dem Hauptventilsitz (14) zu verlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (19) Durchgangsmittel (23) umfaßt, die einen Teil eines Umgehungskanals (23, 29) in der Ummantelung (10, 18) bilden, der sich von der Ventilkammer (13) bis zum Auslaßkanal (12) erstreckt, wobei die Betätigungsstange (21) einen Ventilabschnitt (27, 28) zur...

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, die eine Ummantelung mit einem Hauptströmungskanal, der von einem Lufteinlaßkanal, einer Ventilkammer, einem Auslaßkanal und einem die Ventilkammer von dem Auslaßkanal trennenden Hauptventilsitz gebildet und durch ein federnd vorgespanntes Kugelventil beeinflußt ist, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange umfaßt, die abdichtend in einer Führungsbahn in der Ummantelung geführt ist, wobei sich die Führungsbahn in einer zum Hauptströmungskanal senkrechten Richtung in die Ventilkammer erstreckt und die Betätigungsstange in Längsrichtung verschiebbar ist, um mit dem Kugelventil in Kontakt zu treten und dieses aus dem Hauptventilsitz zu verlagern.
Drosselventile vom Typ Sitzventil sind in der Hinsicht vorteilhaft, als daß sie im geschlossenen Zustand leicht vollständig abzudichten sind. Sie sind auch relativ kompakt und einfach konstruiert, wobei beides bevorzugte Eigenschaften in Motorwerkzeuganwendungen sind. Dagegen leiden derartige Drosselventile typischerweise an zwei Problemen, nämlich: a) schlechte Eigenschaften beim weichen Anlaufen und b) eine relativ hohe Öffnungskraft. Diese beiden Probleme erschweren es, das Werkzeug weich anlaufen zu lassen, was beispielsweise beim Bohren und beim Anziehen von Schrauben eine notwendige Eigenschaft darstellt, um sicher und genau arbeiten zu können.
Die relativ hohe Öffnungskraft des Ventils beruht auf dem Umstand, daß das Ventil für den vollen Strömungsquerschnitt ge gen den vollen Luftleitungsdruck ohne Gegendruck von dem Werkzeugmotor geöffnet werden muß. Eine Möglichkeit, um die benötigte Öffnungskraft zu reduzieren, besteht in der Verwendung eines Kippventilelements, wie in der US-Patentschrift 5,901,794 beschrieben, wobei die Steuerkraft durch den Hebeleffekt eines stielartigen Arms an dem Ventilelement vermindert wird. Dieser Ventiltyp baut jedoch nicht sehr kompakt und eignet sich für Motorwerkzeuge in Pistolenform.
Eine weitere Möglichkeit, die Öffnungskraft eines Drosselventils zu reduzieren, liegt in der Verwendung eines Schieberventils, wie in der US-Patentschrift 5,626,198 beschrieben. Allerdings ist dieser Ventiltyp teurer in der Herstellung und in der geschlossenen Stellung schwer vollständig abzudichten. Bei diesem Ventiltyp ist es zudem schwierig, einen geringen Druckabfall und/oder ein großes Durchflußvermögen zu erreichen, ohne die Gesamtgröße des Ventils in unerwünschter Weise zu vergrößern.
Die schlechten Eigenschaften des Sitzventiltyps beim weichen Anlaufen hängen nicht nur von dem Umstand ab, daß das Vollquerschnittventil in einem Schritt geöffnet wird. Dies liegt auch daran, daß zu Anfang des Ventilöffnungsvorgangs ein ziemlich plötzlicher Druckabfall über das Ventil auftritt, der eine abrupte Verringerung der erforderlichen Ventilöffnungskraft und eine unweigerlich gesteigerte Ventilöffnungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Dieses bewirkt ein einigermaßen schnelles Öffnen des gesamten Durchflußquerschnitts.
Eine bekannte Lösung für dieses Problem ist in der US-Patentschrift 5,797,462 beschrieben. Die beschriebene Drosselventilvorrichtung umfaßt ein Zweistufen-Sitzventil, wobei das Hauptventilelement ebenso wie ein kleineres Hilfsventilelement an einer Steuerspindel gehalten sind und das Hilfsventilelement so angeordnet ist, daß es eine Öffnung in dem Hauptventilelement beeinflußt. Allerdings ist dieser Typ von Drosselventil besonders geeignet für pistolenförmige Motorwerkzeuge und benötigt einen vergleichsweise komplizierten Einlaßkanal.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug zu schaffen, das eine Fähigkeit zum weichen Anlaufen besitzt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Drosselventilvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher die Führungsbahn Durchgangsmittel umfaßt, die einen Teil des Umgehungskanals in der Ummantelung bilden, der sich von der Ventilkammer bis zum Auslaßkanal erstreckt, wobei die Betätigungsstange einen Ventilabschnitt zur Steuerung des Umgehungskanals umfaßt und so angeordnet ist, daß sie den Umgehungskanal öffnet, bevor sie das Kugelventil aus dem Hauptventilsitz verlagert.
Dadurch erreicht man einen verminderten anfänglichen Lufteinlaßstrom mit einer daraus folgenden Verringerung des Druckabfalls über das Hauptventilelement und einer folglich reduzierten Ventilöffnungskraft.
Um eine einfach aufgebaute Drosselventilvorrichtung zu schaffen ist ein Hauptventilelement in Form einer Kugel vorgesehen, wobei die Betätigungsstange vorzugsweise so angeordnet ist, daß sie die Kugel berühren und seitwärts aus dem Hauptventilsitz herausdrängen kann.
Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Drosselventilvorrichtung;
2 in größerem Maßstab einen Teil der Ventilvorrichtung aus 1.
Das in den Abbildungen gezeigte Drosselventil umfaßt eine Ummantelung 10, die dafür vorgesehen ist, an dem (nicht gezeigten) Gehäuse eines Motorwerkzeugs angebracht zu werden. Die Ummantelung 10 weist einen mit einer Druckluftquelle verbundenen Lufteinlaßkanal 11 und einen mit dem Motor des Motorwerkzeugs verbundenen Luftauslaßkanal 12 auf. Eine Ventilkammer 13 ist ständig mit dem Einlaßkanal 11 verbunden und besitzt einen ringförmigen Hauptventilsitz 14 zum Zusammenwirken mit einem kugelförmigen Ventilelement 15. Eine Feder 17 übt eine Vorspannkraft auf das Kugelventilelement 15 aus, die zusammen mit dem Luftdruck in dem Einlaßkanal 11 das Kugelventilelement 15 in einer Schließposition auf dem Ventilsitz 14 hält. Das Kugelventilelement 15 bildet das Hauptventilelement des Drosselventils und steuert einen im wesentlichen geraden Hauptströmungskanal, der sich über den Hauptventilsitz 14 durch die Ummantelung 10 erstreckt.
In der Ummantelung 10 ist rechtwinklig zu dem Hauptströmungskanal ein Buchsenelement 18 mit einer Führungsbahn 19 montiert. Eine Betätigungsstange 21 ist in der Führungsbahn 19 abdichtend geführt und ist mittels eines äußeren Bedienhebels 22 zwischen einer inaktiven Stellung und einer aktiven Stellung verschiebbar. In der letzteren Stellung wirkt die Betätigungsstange 21 mit dem Kugelventilelement 15 zusammen und verlagert dieses seitwärts aus dem Ventilsitz 14, wobei der Hauptströmungskanal geöffnet wird. Der Hebel 22 ist auf der Außenseite der Ummantelung 10 drehbar gelagert und von Hand bedienbar.
Das Buchsenelement 18 besitzt eine seitliche Öffnung 23 und einen ringförmigen Absatz 24. Die Betätigungsstange 21 ist mit einem taillierten Abschnitt 26 und einem Ventilabschnitt 27 ausgebildet. Der Ventilabschnitt 27 trägt eine O-Ring-Dichtung 28 und wirkt dichtend mit dem Absatz 24 zusammen, sobald die Betätigungsstange 21 ihre inaktive Stellung einnimmt. Die seitliche Öffnung 23 ist mit dem Auslaßkanal 12 über einen Kanal 29 in der Ummantelung 10 derart verbunden, daß, wenn die Betätigungsstange 21 ihre aktive Stellung einnimmt, ein Umgehungskanal mit geringem Querschnitt hergestellt wird, der sich an dem Hauptventilsitz vorbei erstreckt und den Einlaßkanal 11 direkt mit dem Auslaßkanal 12 verbindet. Der Ventilabschnitt 27 wird durch den Luftdruck in dem Einlaßkanal 11 in einer dichtenden Eingriffsstellung mit dem Absatz 24 gehalten. Gemäß den Abbildungen ist das Drosselventil nicht mit Druck beaufschlagt, was bedeutet, daß keine auf die Betätigungsstange 21 und den Ventilabschnitt 27 wirkende Schließkraft auftritt und daß die Betätigungsstange 21 eine Stellung zwischen der inaktiven Stellung und der aktiven Stellung einnimmt.
Im Betrieb ist das Drosselventil mit seinem Auslaßkanalende an einem Motorwerkzeuggehäuse angebracht und mit seinem Einlaßkanalende mit einer Druckluftquelle verbunden. Der Luftdruck in der Ventilkammer 13 drückt zusammen mit der Feder 17 das Kugelventilelement 15 gegen den Sitz 14, um das Ventil in der Schließstellung zu halten. Die Druckluft wirkt ebenfalls auf die Betätigungsstange 21 und drückt diese nach außen, so daß der Ventilabschnitt 27 an dem Absatz 24 in der Buchse 18 angreift. In dieser Stellung sind beide Ventile geschlossen und dem Motorwerkzeug wird keine Antriebsluft zugeführt.
Sobald der Hebel 22 heruntergedrückt wird, wird die Betätigungsstange 21 nach innen geschoben, so daß sich zunächst der Ventilabschnitt 27 von dem Absatz 24 löst und den Umgehungskanal 23, 29 mit kleinem Querschnitt öffnet. Dadurch stellt sich ein begrenzter Druckluftstrom ein, der ein sanftes und vergleichsweise langsames Anlaufen des Werkzeuges in Gang setzt. Als weitere Folge tritt eine bestimmte Verringerung in der Druckdifferenz über den Hauptventilsitz 14 ein, wodurch sich eine verringerte Schließkraft auf das Hauptkugelventilelement 15 einstellt. Dies bedeutet wiederum, daß die für das Kugelventilelement 15 erforderliche Öffnungskraft verringert ist und ein langsames Öffnen des Hauptventils erleichtert wird.
Wie in den Abbildungen dargestellt wird der Umgehungskanal 23, 29 geöffnet, deutlich bevor die Betätigungsstange 21 das Kugelventilelement 15 angreift und aus dem Venilsitz 14 zu verlagern beginnt. Damit soll sicher gestellt werden, daß eine Verringerung des Druckabfalls über dem Hauptventilsitz tatsächlich vor Beginn der Verlagerung des Hauptventilelements 15 stattfindet und daß ein wirklich weiches Anlaufen des Motorwerkzeugs erreicht wird.

Claims

Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, die eine Ummantelung (10, 18) mit einem Hauptströmungskanal, der von einem Lufteinlaßkanal (11), einer Ventilkammer (13), einem Auslaßkanal (12) und einem die Ventilkammer (13) von dem Auslaßkanal (12) trennenden Hauptventilsitz (14) gebildet und durch ein federnd vorgespanntes Kugelventil (15) gesteuert ist, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange (21) umfaßt, die abdichtend in einer Führungsbahn (19) in der Ummantelung (10, 18) geführt ist, wobei sich die Führungsbahn (19) in einer zum Hauptströmungskanal senkrechten Richtung in die Ventilkammer (13) erstreckt und die Betätigungsstange (21) in Längsrichtung verschiebbar ist, um mit dem Kugelventil (15) in Kontakt zu treten und dieses aus dem Hauptventilsitz (14) zu verlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (19) Durchgangsmittel (23) umfaßt, die einen Teil eines Umgehungskanals (23, 29) in der Ummantelung (10, 18) bilden, der sich von der Ventilkammer (13) bis zum Auslaßkanal (12) erstreckt, wobei die Betätigungsstange (21) einen Ventilabschnitt (27, 28) zur Steuerung des Umgehungskanals (23, 29) umfaßt und so angeordnet ist, daß sie den Umgehungskanal (23, 29) öffnet, bevor sie das Kugelventil (15) aus dem Hauptventilsitz (14) verlagert.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (19) einen ringförmigen Absatz (24) umfaßt, der einen Nebenventilsitz zum Zusam menwirken mit dem Ventilabschnitt (27, 28) der Betätigungsstange (21) bildet.
Pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, das ein Gehäuse, einen Motor und für ein weiches Anlaufen ein Drosselventil zum Steuern der Druckluftzufuhr zum Motor aufweist, wobei das Drosselventil eine Ummantelung (10, 18) mit einem Lufteinlaßkanal (11), einem Auslaßkanal (12), einem die Ein- und Auslaßkanäle (11, 12) trennenden ringförmigen Hauptventilsitz (14) und einem Kugelventil (15), das mit dem Ventilsitz (14) in geschlossenem Zustand des Drosselventils zusammenwirkt, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange (21) umfaßt, die in einer senkrecht zum Hauptströmungskanal verlaufenden Führungsbahn (19) in der Ummantelung (10, 18) geführt und so angeordnet ist, daß sie das Kugelventil (15) aus dem Hauptventilsitz (14) in einen offenen Zustand des Drosselventils verlagert, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Hauptventilsitz (14) vorbei ein Umgehungskanal (23, 29) erstreckt, in dem ein taillierter Abschnitt (26) der Betätigungsstange (21) liegt, und ein Ventilabschnitt (27, 28) von der Betätigungsstange (21) umfaßt und so angeordnet ist, daß er mit einem am Ende der Führungsbahn (19) angeordneten Nebenventilsitz zusammenwirkt, wobei der Ventilabschnitt (27, 28) so angeordnet ist, daß der Umgehungskanal (23, 29) durch Lösen vom Nebenventilsitz geöffnet ist bevor die Betätigungsstange (21) bei einer Verschiebung mit dem Kugelventil (15) in Kontakt tritt und es aus dem Hauptventilsitz (14) verlagert.
Motorwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilabschnitt (27, 28) eine O-Ring-Dichtung aufweist, die in einer Umfangsnut in der Betätigungsstange (21) gehalten ist.