DE2318995A1

DE2318995A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE2318995A1
Application number: DE2318995A
Authority: DE
Inventors: Soeren Kristian Assersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1973-10-31
Also published as: NO145266C; NO145266B; LU67475A1; IE39413B1; NL7305615A; FI59944C; GB1415568A; FR2181397A5; IT983992B; USB351883I5; CA985256A; NL176917C; BE798457A; IE39413L; DE2318995C2; US3924657A; FI59944B; SE396646B

Description

Die Erfindung "betrifft ein Steuerventil zur Fernsteuerung einer Druckmittelzufuhr, insbesondere zur Verwendung in Sandstrahlgebläsen.

Ein Sandstrahlgebläse besteht üblicherweise aus einem den Sand sowie die komprimierte Luft aufnehmenden Vorratsbehälter, der einen Einlaß für die von einem Kompressor kommende Luft aufweist. Außerdem ist eine Vorrichtung zur Mischung der Luft mit dem Erosivmittel, normalerweise Sand, sowie ein Druckschlauch vorgesehen, durch den die Luft-Sand-Mischung zu einem Düsenauslaß gefördert wird, der von einer Bedienungsperson betätigt und überwacht wird.

Aus wirtschaftlichen und Sicherheitsgründen ist es erforderlich, daß bei einem Sandstrahlgebläse die an der Düse austretende Mischung an der Düse selbst unterbrochen werden kann. Die Anordnung einer Ventilvorrichtung direkt an der Düse würde

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nicht zu einer "befriedigenden Lösung führen, da eine solche Vorrichtung extrem schnell verschleißen und außerdem eine störende Luftwelle mit hohem Druck hervorrufen würde, die sich einen Weg zurück in den Sandvorratsbehälter erzwingen würde.

Es ist bekannt, an dem Vorratsbehälter zwei von Hand betätigte Ventile anzubringen, von denen das eine die Druckluftzufuhr zu dem Behälter unterbricht, während das andere eine Öffnung des Behälters steuert, die den Druck zur Atmosphäre ausgleicht. Ist jedoch beispielsweise die Bedienungsperson indisponiert, so erweist sich diese Anordnung als äußerst unzweckmäßig. Überdies ist diese Konstruktion aufgrund der oft großen Entfernungen zwischen Düse und Vorratsbehälter in ihrer Handhabung zeitaufwendig.

Es ist weiterhin bekannt, die Vorrichtung mit elektrisch ge--. steuerten Ventilen zu versehen, für die an der Düse ein Schalter vorgesehen ist. Schalter und Ventile verlangen jedoch eine eigene, teuere Kraftversorgung mit entsprechenden Schaltkreisen, wobei aufgrund des überall, vorhandenen feinkörnigen Staub es vom S-andstrahlen die Funktionssicherheit der Ventile beeinträchtigt ist. ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,· ein Steuerventil zu entwickeln, mit dem die gewünschte Unterbrechung in sicherer Art und ohne Verwendung eines anderen Steuermittels als .die bereits vorhandene Druckluft durchgeführt werden kann. ^;

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Es sind mehrere, unter Beaufschlagung von dem Druckmittel "beidseitig -verschiebbare Steuerkolben vorgesehen j

b) die Steuerkolben ragen mit einem Kopf in eine Steuerkammer j

c) die von dem Druckmittel beaufschlagte Fläche des Kopfes jedes Steuerkolbens ist größer als die entsprechende Fläche am anderen Ende des Kolbens j

d) die Steuerkammer kann auf ihrer einen Seite mit der Druckmittelzufuhr und auf ihrer anderen Seite über ein Ventil mit der freien Atmosphäre verbunden werden;

e) die Steuerkolben beaufschlagen in verschiedenen Druckkammern angeordnete Ventile.

Dieses Steuerventil hat zahlreiche Funktionen, wie z.B. zu unterbrechen, einzuschalten und, falls erwünscht, ein oder mehrere Druckmedien zu steuern.

Das neue Ventil soll zugleich kompakt und einfach 'in der Ausführungsform sein, um den Sicherheitsanforderungen zu entsprechen und eine preiswerte Herstellung zu ermöglichen.

Die Achsen der die einzelnen Funktionen ausführenden Steuerkolben können an sich beliebig angeordnet sein. Die reglerische Funktion der Druckluftzufuhr läßt sich erreichen durch Justierung des Drucks des Ventil-Steuermediums in der Ventilsteuerkämmer. Dabei wird diese Justierung erreicht durch Steuerung der Durch-

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flußmenge dieses Mediums aus der Kammer in die freie Atmosphäre.

Das Steuermedium kann durch einen druckstabilisierenden Akkumulator laufen, bevor es in die Steuerkammer gelangt, um dadurch jede Reaktion des regulierten Mediums auf das regelnde oder steuernde Medium auf ein Minimum zu verringern.

Das neue Steuerventil kann in erster Linie in Verbindung mit einem Sandstrahlgebläse verwendet werden, von dem das Ventil einen Teil bildet und auch zwei Druckwege steuert, nämlich einmal den Einlaß der beispielsweise von einem Kompressor kommenden Druckluft in den "Vorrat sb ehält er und zum anderen den Druckluftauslaß aus diesem Behälter in die Atmosphäre. Das .Ventil öffnet oder unterbricht die Zufuhr zu dem Vorratsbehälter und unterbricht gleichzeitig bzw. öffnet den Druckluft ab laß aus dem Behälter in die Atmosphäre. Diese gleichzeitigen Ventilbewegungen werden durch den Druck in der Steuerkammer gesteuert, wobei dieser Druck wiederum von einem über einen Druckknopf betä-tigten Ventil gesteuert wird, das vorzugsweise an der Düse angeordnet ist, xfobei das Druckknopf betätigte Ventil als'Sicherheitssteuerung für die Bedienungsperson wirkt.

Das Ventilgehäuse weist an seinem einen Ende einen Einlaß für die komprimierte Luft in eine erste Kammer auf,, die sogenannte Vorkammer, in die das eine, als konischer Ventilkörper ausgebildete Ende eines Steuerkolbens ragt, das die Luftzufuhr zu dem Vorratsbehälter in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens freigibt oder unterbricht. Die Vorkammer ist über einen Kanal mit einer zweiten Kammer verbunden, der sogenannten Steuerkammer, so daß in letztere Druckluft strömen kann, deren Durchflußmenge durch eine den Kanal quer schnitt verändernde Ein-

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stellschraube reguliert werden kann. Die Stirnwände der Steuerkammer werden von zwei Korbenköpfen gebildet, von denen der eine das Ende des oben erwähnten Steuerkolbens bildet, während der andere Teil eines zweiten Steuerkolbens ist, der den Auslaß von dem Vorratsbehälter in die Atmosphäre steuert. In der einen Wandung der Steuerkammer ist eine Bohrung vorgesehen, die eine ■Verbindung herstellt mit einem Druckschlauch, der mit einem druckknopf gesteuerten Ventil versehen ist.

Die wesentlichen Merkmale der beiden Steuerkolben sind darin zu sehen, daß die in die Steuerkammer ragenden Druckflächen der Kolbenköpfe größer sind als die entsprechenden Flächen am gegenüberliegenden Kolbenende. Dadurch werden bei gleichem statischen Druck auf beide Kolbenenden die Steuerkolben von der Steuerkammer xveggedrückt.

Das andere Ende des den. Auslaß des Vorratsbehälters steuernden Steuerkolbens beaufschlagt eine flexible Scheibe oder eine Membran, die das Ende eines in den Vorratsbehälter führenden Rohres abdeckt. Bewegt sich dieser Steuerkolben in Richtung auf die Steuerkammer, hebt die Membran unter dem im Vorratsbehälter bestehenden Druck von der Rohröffnung ab, so daß die Druckluft in die Atmosphäre abblasen kann. Die flexible Scheibe besteht aus einem gegen Erosion hoch widerstandsfähigem Material. Durch die Verwendung einer flexiblen Scheibe.bzw. einer Membran als Ventilscheibe werden zwei wesentliche Vorteile erreicht: Einmal ergeben sich längere Haltbarkeit und Lebensdauer dieses Ventilteiles aufgrund der Tatsache, daß bestimmte flexible Materialien erosionsbeständig sind, wobei diese Beständigkeit mehr als das pO-fache der sonst üblicherweise verwendeten Metalle beträgt; zum anderen aber wird durch diese Konstruktion das Eindringen von Erosivpartikeln in den übrigen Teil des Steuerventils durch

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die guten Abdichteigenschaften der Membran verhindert.

Die Vorkammer am Boden des Steuerventils kann außerdem mit einem Entleerungshahn zum Ableiten von Kondensaten ausgestattet sein.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Sandstrahlgebläse bekannter Bauart, das mit einem Steuerventil gemäß der Erfindung ausgestattet ist und

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch das Steuerventil gemäß Fig. 1.

Fig» 1 zeigt einen an sich bekannten Vorratsbehälter_S1 für ^: Erosivmaterial, das über einen Trichter eingefüllt wird. Der Behälter wird über einen Deckel. 2 geschlossen, der sich im unteren Teil des Trichters befindet. Die Versorgung des Behälters 1 mit Druckluft erfolgt beispielsweise durch einen nicht dargestellten Kompressor über einen Einlaß 3, von dem die Luft in den Behälter oberhalb der Sandoberfläche durch ein Abzweigrohr 4- und durch ein Ventil 5 und ein Abzweigrohr 6 in eine Pumpenkammer 7 geführt wird, die unterhalb des Behälters 1 angeordnet ist. In dieser Pumpenkammer 7 drückt die Druckluft den Sandfluß von dem Behälter 1 nach unten durch einen Auslaß 8 in einen nicht dargestellten angeschlossenen Druckschlauch und durch diesen zu einer gleichfalls nicht dargestellten Sandstrahldüse. Die Pumpenkammer 7 ist mit einer Vorrichtung 9 zur Einstellung des Sandstromes von dem darüberliegenden Behälter 1 versehen. Das Ventil 5 ist normalerweise geöffnet, kann jedoch

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im Falle einer Unterbrechung der Sandzufuhr zur Pumpenkammer 7 geschlossen werden, so daß sich im Vorratsbehälter ein hoher Überdruck gegenüber der Pumpenkammer 7 ausbildet, der gewöhnlich ausreicht, Stauungen im Sanddurchfluß zu beseitigen.

In der Druckluftleitung ist vor den Abzweigrohren 4 und 6 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Steuerventil 10 eingebaut. Es steuert das Ein- oder Ausschalten der in den Behälter 1 und in die Sandpumpenkammer 7 einströmenden Druckluft und schaltet gleichzeitig ein Druckausgleichsrohr 11 vom Behälter in die Atmosphäre jeweils aus oder ein.

Das in Fig. 2 dargestellte Steuerventil besteht aus einem Ventilgehäuse mit einem unteren zylindrischen Gehäuseteil 12 und einem oberen zylindrischen Gehäuseteil 13. Der Einlaß 3 ist an der einen Seite^ des unteren Gehäuseteiles 12 angebracht, dessen Boden aus einer Abdeckung 14 mit einem Entleerungshahn 15 besteht. Ein Steuerkolben 16, dessen eines Ende als konischer Ventilteller ausgebildet ist, ist axial beweglich in einer zylindrischen Bohrung 18 im Gehäuseteil 12 gelagert. Abdichtringe 19 verhindern ein Lecken in dem Bereich zwischen Kolben 16 und Bohrung 18. Zwischen dem Ventilteller 17 und der Abdeckung 14 befindet sich eine Vorkammer 20, die mit dem Einlaß 3 in Verbindung steht. Befindet sich der Kolben 16 in seiner in Fig. 2 dargestellten untersten Stellung, dann wird die Vorkammer 20 mit einer Auslaßkammer 21 über einen Ringspalt 22 verbunden, der zwischen Ventilteller 17 und einem diesem angepaßten Ventilsitz 23 gebildet wird. Die Auslaßkammer 21 ist mit dem Vorratsbehälter 1 durch einen Auslaß 24 und das Abzweigrohr 4 und mit der Pumpenkammer 7 durch das Ventil 5 und das Abzweigrohr 6 verbunden (siehe Fig. 1). Der Steuerkolben 16 weist an seinem oberen Ende einen Kolbenkopf 25 auf, dessen Durchmesser größer ist als der des Ventiltellers 17. Der Kolbenkopf 25 ragt in eine Steuerkammer 26 und

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ist dort mit einem Abdichtring 27 versehen. Aufgrund der genannten Durchmesserverhältnisse ergibt sich eine größere effektive Druckfläche des Kolbenkopfes 25 gegenüber der Steuerkammer 26 als jene des Ventiltellers 17 gegenüber der Vorkammer 20.

In ähnlicher Weise ist ein zweiter Steuerkolben 28 innerhalb einer Bohrung 29 im oberen Ventilgehäuseteil 13 angeordnet und mit einem Ring 30 abgedichtet. Der Kopf 31 dieses Steuerkolbens 28 ist gegenüber der Steuerkammer 26 mit einem zusätzlichen Abdichtring 32 versehen· Das andere Ende'des Steuerkolbens 28 liegt an einer flexiblen Scheibe bzw. Membran 33 an, deren Umfang zwischen einem, Abschlußteil 34- und dem oberen Gehäuseteil 13 befestigt ist. Die Membran 33 verschließt mit ihrer Oberseite die Öffnung 35 des Rohres 11 sowie in dem Abschlußteil 34- kreis- . ■ fÖrmig angeordnete Löcher 36. Auch hier weist der Kolbenkopf 31 mit seiner der Steuerkammer 26 zugewandten Druckfläche einen größeren Druckbereich auf als auf seinem anderen, die Membran beaufschlagenden Ende, dessen Durchmesser durch die Öffnung 35 bestimmt wird. Letztere stellt über das Rohr 11 eine· Verbindung mit dem Vorratsbehälter 1 her, während die Löcher 36 in die Atmosphäre führen und über ein pilzförmiges Blech 37 teilweise abgeschirmt sind.

Die Vorkammer 20 steht über einen mit einer Einstellschraube 39 versehenen Kanal 38 mit der Steuerkammer 26 in Verbindung. Letztere ist über eine Bohrung 4-0 mit einem Drei-Wege-Ventil 4-1 verbunden, an das ein nicht dargestellter Druckluftsteuerschlauch angeschlossen ist. Letzterer ist.mit einem nicht dargestellten, über einen Druckknopf zu betätigenden Ventil ausgestattet, das an einer ebenfalls nicht dargestellten Sandstrahl-

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düse sitzt. Dieser Schlauch verläuft parallel zu und ist gewöhnlich "befestigt an dem Druckschlauch, der von der Sandstrahldüse zum Auslaß 8 führt. Das über einen Druckknopf betätigte Ventil an der Sandstrahldüse ist so ausgelegt, daß der Weg aus dem Schlauch für die Druckluft geschlossen ist, solange die Bedienungsperson den Knopf ständig leicht eindrückt, während "beim Loslassen des Knopfes die im Schlauch und damit auch in der Steuerkammer 26 befindliche Druckluft in die Atmosphäre abgeblasen wird.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Norgens, wenn das Sandstrahlgebläse unter Atmosphärendruok steht, wird zum Ingangsetzen der Vorrichtung Druckluft durch den Einlaß 3 in die Vorkammer des. Steuerventils 10 geleitet. Der Steuerkolben 16 wird dadurch so verschoben, daß der Ringspalt 22 geschlossen wird, wodurch die Luftzufuhr zum Vorratsbehälter 1 unterbrochen ist. Gleichzeitig jedoch fließt die Druckluft durch den Kanal 38 an der Einstellschraube 39 vorbei in die Steuerkammer 26. Bleibt das Druckknopf betätigte Ventil an der Strahldüse geschlossen, so bilden Steuerkammer 26 und Steuerschlauch einen geschlossenen Raum, der relativ schnell den statischen Druck der zugeführten komprimierten Luft erreicht. Dadurch werden die beiden Steuerkolben 16,28 von der Steuerkammer 26 weg verschoben, so daß durch Öffnung des Ventiltellers 17 die Luftzufuhr zum Vorratsbehälter 1 freigegeben und die Luftverbindung zwischen Vorratsbehälter und Atmosphäre über die flexible Scheibe 33 » die gegen die Öffnung 35 des Rohres 11 gedrückt wird, unterbrochen. Hat sich im Vorratsbehälter ein ausreichender Betriebsdruck aufgebaut, so schaltet sich die Sandpumpe ein, so daß Sand und Druckluft zur Strahldüse geführt werden.

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Wird jedoch das Druckknopf betätigte Ventil losgelassen, weil die Bedienungsperson den Sandstrahl stoppen will, oder aber auch wegen Indisposition der Bedienungsperson, so entweicht die Druckluft in der Steuerkammer 26 durch den Schlauch. Aufgrund des Druckabfalls in der Steuerkammer 26 bewegen sich die beiden Steuerkolben 16,28 in Richtung auf diese Kammer. Dadurch wird die Druckluftzufuhr zum Vorratsbehälter 1 von dem Ventilteller 17 geschlossen, während die nicht mehr beaufschlagte Membran 33 von der. Eohröffnung 35 weggedrückt wird und somit einen Druckausgleich des Behälters 1 über die Löcher 36 zuläßt.' Der Sandstrahl an der Düse ist somit unterbrochen. .

Das Drei-Wege-Ventil 4-1 kann die Steuerkammer 26 mit dem Steuerschlauch oder aber mit der Atmosphäre verbinden. Die letztere Stellung bewirkt dabei einen sofortigen Abbruch des Sandstrahlens; Ein druckgesteuertes Sicherheitsventil kann mit der Steuerkammer verbunden werden, so daß bei "überschreiten eines bestimmten Druckniveaus in der Steuerkammer sich dieses Sicherheitsventil zur Atmosphäre hin öffnet und dadurch den Sandstrahlprozeß wie oben erläutert unterbricht. .

Patentansprüche

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Claims

231899 M Patentansprüche

1. ^Steuerventil zur Fernsteuerung einer Druckmittelzufuhr, insbesondere zur Verwendung in Sandstrahlgebläsen, gekennzeichnet durch fügende Merkmale:

a) Es sind mehrere, unter Beaufschlagung von dem Druckmittel beidseitig verschiebbare Steuerkolben (16,28) vorgesehen;

b) die Steuerkolben (16,28) ragen mit einem Kopf (25,31) in eine Steuerkammer (26)j

c) die von dem Druckmittel beaufschlagte Fläche des Kopfes (25,31) jedes Steuerkolbens (16,28) ist größer als die entsprechende Fläche am anderen Ende des Kolbens j

d) die Steuerkammer (26) kann,- auf ihrer einen Seite mit der Druckmittelzufuhr (3) und auf ihrer anderen Seite über ein Ventil (41) mit der freien Atmosphäre verbunden werden j

e) die Steuerkolben (16,28) beaufschlagen in verschiedenen Druckkammern angeordnete Ventile (17»33)·

2. Steuerventil nach Anspruch 1, .dadurch.gekennzeichnet, daß zwei koaxial angeordnete Steuerkolben (16,28) vorgesehen sind, zwischen denen die Steuerkammer (26) liegt.

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3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t_s daß bei einem Steuerkolben (16) das der Steuerkammer (26) abgewandte Ende als Ventilteller (17) mit flacher Bodenfläche und einem mit einem Ventilsitz (23) zusammenwirkenden Ventilkonus ausgebildet ist, während das entsprechende Ende des anderen Steuerkolbens (28) eine flexible, vorzugsweise erosionsbeständige Scheibe (33) beaufschlagt, die das Ende (35) eines Rohres (11) abdeckt.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennz eichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Verbindung (38) der Steuerkammer (26) mit der Druckmittelzufuhr (3) über eine Einstellschraube (39) steuerbar ist.-

3» Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a durch gekennz e lehnet, daß das die Steuerkammer (26) mit der Atmosphäre verbindende Ventil (41) als Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist, das die St euer kammer sowohl direkt als auch über einen ein Druckknopf-Steuerventil aufweisenden Schlauch, oder aber über ein Überdruck-Sicherheitsventil mit. der freien Atmosphäre verbindet. . ■

6. Steuerventil nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmales

a) Die in die Steuerkammer (26) ragende Druckfläche des die flexible Scheibe (33) beaufschlagenden Steuerkolbens (28) ist zehnmal so groß wie die Fläche am gegenüberliegenden Ende;

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b) das Druckmedium gelangt über eine druckstabilisierte Zufuhr in die Steuerkammer (26) und weist keine Verbindung auf mit dem Einlaß für das regulierte Druckmittel!

c) außer dem Druckknopf-Steuerventil ist ein Hegelventil ,. zum Abblasen des Steuermediums in die Atmosphäre vorgesehenj

d) die Vorrichtung ist so dimensioniert, daß in der Steuerkammer (26) ein konstanter statischer Druck in einer Größe von 10 - 100 % des Eegeldrucks des Mediums aufrechterhalten wird.

DiplL-Ing. Werner Gramm

Patentanwalt

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