DE2148416A1

DE2148416A1 - Druckmittelbetätigtes Absperrventil für druckmittelbetätigte Werkzeuge

Info

Publication number: DE2148416A1
Application number: DE19712148416
Authority: DE
Inventors: Robert J Sayre Pa.; Tibbott David W. Phillipsburg N.J.; Catterfeld (V.St.A.)
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1970-09-29
Filing date: 1971-09-28
Publication date: 1972-03-30
Also published as: BE773284A; GB1327700A; CA930263A; FR2108696A5; US3656560A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf kraftbetätiyte Werkzeuge und betrifft insbesondere ein druckmittelbetätigtes Absperrventil für ein druckmittelbetätigtes Werkzeug, z. B. einen kraftbetätigten Schraubenschlüsse, bzw. einen sogenannten Kraftschrauber.

In der U.S.A.-Petentschrift 3 373 824 ist ein druckmittelbetätigtes Absperrventil für ein druckmittelbetätigtes Werkzeug beschrieben. Bei diesem bekannten Ventil ist eine Einschnürung oder Drossel in dem Druckmittel- oder Fludeinlaßkanal des Werkzeugs vorgesehen, um den Bereich des Fluddruckes zu vergrößern, der zum Betätigen des Ventils zur Verfügung steht. Die Verwendung einer solchen Drossel ist jedoch unzweckmäßig, da sie zu einer Verringerung der Leistung des Werkzeugs führt.

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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges, druckmittelbetätigtes Ventil der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei dem die Machteile der bis jetzt bekannten Ventile im wesentlichen ausgeschaltet oder auf ein Minimum verringert sind. Genauer gesagt, schlägt die Erfindung ein neuartiges Absperrventil vor, das durch ein Druckmittel betätigbar ist, und auf die Drehmomentbelastung eines Werkzeugs anspricht,' das zur Wirkung kommt, ohne daß eine Drossel in dem i'ludeinlaßkanal des Werkzeugs vorhanden zu sein braucht, und das von vereinfachter und wirtschaftlicher Konstruktion und außerdem so ausgebildet ist, daß eine Verringerung der Leistung des Werkzeugs nicht erfolgt. .

Zur Erfüllung ihrer Aufgabe sieht die Erfindung zur Verwendung in Verbindung mit einem Werkzeug, das einen druckmittelbetätigten Motor, einen Fludeinlaßkanal und eine.n Fludauslaßkanal umfaßt, ein druckmittelbetätigtes Ventil vor, das in den Einlaßkanal eingeschaltet ist und ein Ventilorgan umfaßt, welches zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, d. h., zwischen einer Öffnungsstellung, bei der das Antriebsdruckmittel zu dem Motor strömen kann, und einer Schließstellung, bei der das Strömen des Antriebsflüdes zu dem Motor verhindert wird, wobei die erfindungsgemäße Anordnung erste Ventilbetätigungsmittel umfaßt, die dem in dem Einlaßkanal herrschenden Druck ausgesetzt sind und das Ventilorgan in Richtung auf seine Schließstellung vorspannen,-sowie zweite Ventilbetätigungsmxttel, die dem Druck in dem Auslaßkanal ausgesetzt sind und bestrebt sind, das Ventilorgan in seine Öffnungsstellung zu bringen, wobei diese Betätigungsmittel Federmittel umfassen, und wobei die ersten und die zweiten Ventilbetatigungsmittel so angeordnet sind, daß sieh das Ventilorgan in Abhängigkeit von dem Druckabfall des Druckmittels in seine Schließstellung bewegt, der in dem Auslaßkanal eintritt, sobald sich die Bewegung des Motors verlangsamt und der Motor schließlich durch die Last zum Stillstand gebracht wird.

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Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafte weitere Einzelheiten derselben sich nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Teilschnitt einen Teil eines kraftbetätigten Werkzeugs, in dem ein erfindungsgemäßes Absperrventil untergebracht ist, das hier seine Öffnungsstellung einnimmt.

Fig. 2 zeigt in einem Ausschnitt aus Fig. 1 das Ventilorgan bzw. den Kolbenschieber des Ventils in seiner Schließstellung.

Fig. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

In Fig. 1 erkennt man den hinteren Teil des Gehäuses 1 eines kraftbetätigten Schraubenschlüssels. Das Gehäuse 1 umfaßt an seinem hinteren Ende einen Schlauchanschluß 2 für einen Druckluftschlauch 3» der zu einem Einlaßkanal 4- führt. Dieser Einlaßkanal enthält ein auf bekannte Weise ausgebildetes, mittels eines Hebels betätigbares Drosselventil 5» das mittels eines Drosselhebels 6 betätigt werden kann, welcher mit einer mit dem Ventilorgan 5 verbundenen Druckstange 7 zusammenarbeitet. Das Drosselventilorgan 5 ist durch eine Feder 8 in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt.

Ferner enthält das Gehäuse 1 einen auf bekannte Weise ausgebildeten drehflügelmotor 10 mit einem Läufer 11, der in einem hinteren Lager 12 gelagert ist und sich in einem ortsfesten Zylinder 15 dreht. Der Läufer 11 stützt sich an einer hintsen Stirnplatte 14- ab. Der Motor umfaßt einen mit dem Einlaßkanal 4- verbundenen Einlaß 15 und einen Auslaßkanal 16.

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In das Gehäuse 1 ist ein neuartiges Absperrventil eingebaut, das in den Einläßkanal 4 zwischen dem Drosselventil 5 und dem Motor 10 eingeschaltet ist. Dieses Absperrventil umfaßt ein an einem Ende geschlossenes Gehäuse bzw. ein Buchsenteil 18, das in eine dazu passende Öffnung des Gehäuses eingebaut ist und sich schwer^zu dem Einlaßkanal 4 erstreckt. Das Ventilgehäuse 18 ist in dem Gehäuse durch einen Spannstift 19 festgelegt. Gemäß Fig. 1 und 2 weist das Ventilgehäuse 18 eine zylindrische Bohrung 20 auf, in der ein Kolbenschieber 21 gleitend geführt ist, und das Ventilgehäuse ist mit einer Einlaßöffnung 22 und einer Auslaßöffnung 23 versehen, die beide mit dem Einlaßkanal 4 in Verbindung stehen.

Der Kolbenschieber 21 ist so geformt und angeordnet, daß der Einlaßkanal 4 offen ist, wenn sich das Ventilorgan in seiner linken Stellung befindet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, und daß das Ventilorgan den Einlaßkanal 4 versperrt, wenn es seine rechte Stellung gemäß Fig. 2 einnimmt. Das linke Ende 24 des Kolbenschiebers 21 weist eine Aussparung auf, die mit dem geschlossenen Ende 25 des Veiitilgehäuses 18 zusammenarbeitet und eine Kammer 26 abgrenzt. Von dem Einlaßkanal 4 aus erstreckt sich auf der Eintrittsseite des Kolbenschieberventils ein kurzer Kanal 27 zu einer öffnung, die in der Bohrung 20 des Ventilgehäuses 18 kurz vor dem geschlossenen Ende 25 des Ventilgehäuses mündet und durch den Kolbenschieber 21 verdeckt ist, wenn sich der Kolbenschieber gemäß Fig. 1 in seiner Öffnungsstellung befindet. Zwischen dem Kolbenschieber 21 und der Gehäuseb ohrung 20 ist ein Spielraum vorhanden, der ausreicht ,um eine Drossel zu bilden, die es einem begrenzten Strom des Druckmittels ermöglicht, über den Kanal 27 zu der Kammer 26 zu gelangen. Auf den Zweck dieser Drossel wird weiter unten näher eingegangen. Der in der Kammer 26 herrschende Druck des Druckmittels ist bestrebt, den Kolbenschieber 21 in Richtung auf seine Schließstellung zu verschieben.

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Das rechte Ende 29 des Kolbenschiebers 21 ist mit einer Aussparung versehen, die mit einem in das Gehäuse 1 eingebauten Gewindestopfen JO zusammenarbeitet, um eine Kammer 31 zu bilden, und in dieser Kammer ist zwischen dem GewindestopfeR 30 und dem Kolbenschieber 21 eine Feder 32 zum Vorspannen des Kolbenschiebers in seine Öffnungsstellung angeordnet. Der Gewindestopfen 30 kann verstellt werden, um die Belastung der Feder 32 zu variieren. Ferner ist gemäß Fig. 1 in dem Gehäuse 1 ein Kanal 33 ausgebildet, der die Kammer 31 mit dem Auslaßkanal 16 verbindet, so daß sich der in dem Auslaßkanal herrschende Druck auf die Kammer 31 auswirken kann, um den Kolbenschieber in Richtung auf seine Öffnungsstellung vorzuspannen.

Das erfindungsgemäße Ventil ist mit Signalgebungsmitteln versehen, damit festgestellt werden kann, ob sich der Kolbenschieber 21 in seiner Öffnungsstellung oder in seiner Schließstellung befindet. Der Kolbenschieber weist an seinem Umfang nahe seinem rechten Ende 29 eine Ringnut 36 auf, in der zwei Kanäle münden, wenn sich der Kolbenschieber in der üffnungsstellung befindet. Hierbei handelt es sich um einen Entlüftungskanal 37 und einen Signalgebungskanal 38. Der Entlüftungskanal 37 ist der Kammer 31 näher benachbart als der Signalgebungskanal 38, und der Kanal 38 ist so angeordnet, daß er freigegeben ist, wenn sich der Kolbenschieber 21 in seiner Schließstellung nach Fig. 2 befindet, so daß Druckluft von dem Einlaßkanal 4 aus zu dem Signalgebungskanal 38 strömen kann, um anzuzeigen, daß sich der Kolbenschieber in seiner Schließstellung befindet. Ist der Kolbenschieber in seine Öffnungsstellung gebracht worden, entlastet der Entlüftungskanal 37 den Signalgebungskanal 38 von einem etwa darin herrschenden Druck. Der Signalgebungskanal 38 kann mit einer von verschiedenen verwendbaren. Vorrichtungen verbunden sein, die dazu dienen, nachzuweisen oder zu registrieren, daß sich das Absperrventil geschlos-

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sen hat, um das kraftbetriebene Werkzeug stillzusetzen.

In der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Absperrventils sei zunächst angenommen, daß das Drosselventil 5 geschlossen ist, daß in dem Schlauch 3 Druckluft zur Verfugung steht, daß sich der Kolbenschieber 21 des Absperrventils in seiner öffnungsstellung nach Fig. 1 befindet, und daß der Motor 11 in Ruhe ist.

Das Öffnen des Drosselventils 5 bewirkt, daß Druckluft zugeführt und der Motor 11 schnell in Betrieb gesetzt wird. Es sei angenommen, daß es sich bei dem Werkzeug um einen

fe Kraftschrauber, z. B. einen V/inkelkraftschrauber handelt, der gerade eine Mutter anzieht, während sich der Motor 11 in Bewegung setzt. Beim Anlaufen des Motors erhöht sich der Druck in dem Auslaßkanal 16 und in der Kammer 51» so daß der Kolbenschieber 21 in Richtung auf seine üffnungsstellung vorgespannt wird. Außerdem tritt ein Teil des Druckmittels von dem Einsatzkanal 4 aus in die Kammer 26 ein, wodurch der Kolbenschieber 21 in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt wird. Die Zufuhr des Druckmittels zu der Kammer 26 ist so gedrosselt, daß der Druck in dieser Kammer nicht bis auf den vollen Betriebsdruck ansteigen kann, bevor sich in der Kammer 31 der Auslaßdruck aufbaut. Während sich der Motor 11 in Betrieb befindet, ist der Druck in dem Einlaßka-

"' nal 4 erheblich niedriger als der Druck des zugeführten Druckmittels, da der Motor je Zeiteinheit ein großes Druckluftvolumen verbraucht. Außerdem ist der Auslaßaruck in dem Auslaßkanal 16 relativ hoch, da Je Zeiteinheit ein großes Druckluftvolumen durch den Motor 11 strömt.

Während die durch den Kraftschrauber angetriebene Mutter festgezogen wird, nimmt die Drehmomentbelastung des Motors zu, bis der Motor schließlich zum Stillstand kommt. ; Hierbei geht der Druckluftverbraueh des Motors zurück, so

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daß der Luftdruck in dem Einlaßkanal 4- und der Ventilbetätigung: skammer 26 ansteigt. Wenn sich der Druckluftdurchsatz des Motors 11 verringert, geht auch der Auslaßdruck in der Ventilbetätigungskammer 31 zurück.

Schließlich verändern sich die unterschiedlichen, auf den Kolbenschieber 21 wirkenden Kräfte derart, daß der Kolbenschieber in Richtung auf seine Schließstellung bewegt wird. Sobald diese Bewegung des Kolbenschiebers einsetzt und der Kolbenschieber den Druckluftstrom drosselt, nimmt der Druck in dem Einlaßkanal 4 weiter zu, so daß sich die Kraft weiter vergrößert, die bestrebt ist, den Kolbenschieber in seine Schließstellung zu bringen. Wenn sich der Kolbenschieber der schließstellung nach Fig. 2 nähert, gibt er den kurzen Kanal"27 frei, so daß Druckluft ungehindert aus dem Einlaßkanal 4- in die Kammer 26 einströmen kann.

Der Kolbenschieber 21 verbleibt in seiner Schließstellung nach Fig. 2, so daß der Motor 11 stillgesetzt bleibt, solange das Drosselventil 5 geöffnet bleibt. Wird das Drosselventil 5 wieder in seine Schließstellung gebracht, wird die Kammer 26 schnell von ihrem Innendruck entlastet, da die Druckluft längs des Kolbenschiebers 21 und der Druckstange 7 des Drosselventils 5 entweichen kann. Sobald der Druck in der Kammer 26 zurückgeht, wird der Kolbenschieber 21 durch seine Vorspannfeder 32 wieder in seine Cffnungsstellung gebracht, so daß er bereit ist, das nächste Arbeitsspiel auszuführen.

Ansprüche:

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Claims

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AKSPHbOHE

S·J Druckmittelbetatigtes Absperrventil für ein druckmittelbetatigtes Werkzeug mit einem einen Motor enthalten-^ den Gehäuse, einem Einlaßkanal zum Zuführen des Antriebsdruckmittels zu dem Motor und einem Auslaßkanal zum Ableiten des verbrauchten Druckmittels aus dem Motor, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil in den Einlaßkanal (4) eingeschaltet ist, daß das Ventil ein druckmittelbetatigtes Ventilorgan (21) umfaßt, daß dieses Ventilorgan zwischen mehreren -Stellungen bewegbar ist, daß diese Stellungen eine Öffnungsstellung:, bei der das Antriebsdruckmittel zu dem Motor (lO) strömen kann, und eine Schließstellung umfassen, bei der das Ausströmen des Antriebsdruckmittels aus dem Motor verhindert wird, daß in dem Gehäuse (l) eine Feder ($2) vorhanden ist, die dac Ventilorgan in Richtung auf die Öffnungsstellung vorspannt, daß eine erste Ventilbetätigungsflache (24·) in Verbindung mit dem Einlaßkanal steht, und beim Beaufschlagen mit dem Druck des Antriebsdruckmittels zur Wirkung, kommt, um. das Ventilorgan entgegen der Kraft der Feder in seine Schließstellung zu bringen, daß eine zweite Ventilbetätir^ungsflache (29) in Verbindung mit dem Auslaßkanal (16) steht und bei ihrer Beaufschlagung mit dem Druck des Druckmittels zur Wirkung kommt, um das Ventilorgan entgegen der durch die erste Ventilbetätigungsflache erzeugten kraft in Richtung auf seine Öffnungsstellung zu bewegen, und daß die Feder sowie die erste und die zv/eite Ventilbetätigungsflache so angeordnet sind, daß sich das Ventilorpan in seine Schließstellung bewegt, wenn der Druck des Druckmittels in dem Auslaßkanal bei einer Verlangsamung der Bewegung des Motors abnimmt.
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilorgan als Kolbenschieber (21) ausgebildet ist, der sich in einer in dem Gehäuse (l)

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vorgesehenen Bohrung (20) hin- und herbewegen kann, daß die erste Ventilbetätigungsfläche (24) eine erste Kammer (26) umfaßt, die teilweise durch ein Ende des Kolbenschiebers abgegrenzt ist, und daß der in dieser ersten Kammer herrschende Druck bewirkt, daß der Kolbenschieber in Richtung auf seine Schließstellung bewegt wird.
3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (26) eine Aussparung in einem Ende des Kolbenschiebers (21) umfaßt.
4. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (26) mit dem Einlaßkanal (4) über einen engen Kanal (27) in Verbindung steht, der die Geschwindigkeit verringert, mit der sich der Druck in der ersten Kammer verändern kann.
5· Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der enge Kanal (27) eine Öffnung aufweist, die durch den Kolbenschieber (21) im wesentlichen geschlossen gehalten ist, wenn sieh der Kolbenschieber ganz in seiner Öffnungsstellung befindet, und die offen ist, wenn der Kolbenschieber seine Schließstellung einnimmt, und daß der Spielraum zwischen dem Kolbenschieber und der ihn enthaltenden Bohrung (20) ausreicht, um es dem in der ersten Kammer (26) enthaltenen Druckmittel zu ermöglichen, über die Öffnung mit einer geregelten Geschwindigkeit zu entweichen.
6. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _T daß die zweite Ventilbetätigungsfläche (29) eine zweite Kammer (31) umfaßt, di© teilweise durch das andere Ende des Kolbenschiebers (21) abgegrenzt ist, und daß der in dieser zweiten Kammer herrschende Druck bewirkt, daß der Kolbenschieber in Richtung auf seine Öffnungsstellung bewegt wird.

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7· Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i chnet , daß die zweite Kammer (31) eine im anderen Ende des Kolbenschiebers (21) ausgebildete Aussparung umfaßt.
8. Absperrventil nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Feder (32) in der zweiten Kammer (31) angeordnet ist, und daß in das Gehäuse (l) ein Gewindestopfen zum Einstellen der Spannung der Feder eingebaut ist.

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