DE2630549C3

DE2630549C3 - Pneumatisches Drucküberwachungsventil, insbesondere für handbediente Maschinenwerkzeuge

Info

Publication number: DE2630549C3
Application number: DE2630549A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Christer Dipl.-Ing. Stockholm Hansson
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1981-08-27
Also published as: DE2630549B2; DE2630549A1; US4097184A; FR2317579B1; JPS603959B2; JPS5224330A; GB1554937A; FR2317579A1; SE402812B; SE7507972L

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Drucküberwachungsventil zum selbsttätigen Absperren der Zufuhr von Arbeitsdruckluft zu einem Gerät oder einer

ίο Maschine, insbesondere einem handbedienten Maschinenwerkzeug, beim Unterschreiten des Arbeitsdrucks, mit innerhalb eines Ventilgehäuses zwischen einer Offenstellung und einer Absperrstellung verschieblichen kolbenartigen Absperrelement mit zwei Stirnflächen, wobei die in Absperrichtung weisende Stirnfläche ständig von Arbeitsdruckluft beaufschlagt ist, sowie auf das Absperrelement in Absperrichtung wirkenden Federmitteln.

Handgeführte pneumatische Schrauber, die mit drehmomentbegrenzenden Kupplungen versehen sind, werfen ein besonderes Problem auf. Für das einwandfreie Arbeiten solcher Kupplungen ist es Vorausbedingung, daß das Antriebsmoment einen bestimmten Wert überschreitet Wenn das Antriebsmoment zu niedrig ist kann die Kupplung überhaupt nicht ausrücken. Als Ergebnis hiervon wird anstelle eines dem gewünschten Festziehmoment entsprechenden kurzen Drehmomentimpulses ein andauerndes hohes Reaktionsmoment auf das Schraubergehäuse übertragen, das bei einem handgeführten Maschinenwerkzeug sowohl das Personal als auch das Werkzeug selbst ernsthaft gefährden kann. Da die Drehzahl und das Drehmoment einer Schraubverbindung vom Druck der antreibenden Luft abhängig sind, ist es deshalb äußerst wichtig, daß ein bestimmter Mindestdruck zur Verfügung steht. Ähnliche Probleme treten auch in anderen Fällen der Zufuhr von Druckluft zu Geräten und Maschinen auf.

Bei einem bekannten pneumatischen Drucküberwachungsventil der eingangs genannten Art (US-PS 27 33 729) schließt das Absperrelement entgegen der Strömungsrichtung der Luft durch das Ventil, was zur Folge hat, daß die in Absperrichtung wirkenden Federmittel eine größere Kraft aufbringen müssen, als die auf die in Absperrichtung weisende Stirnfläche des Absperrelements vom normalen Eingangsdruck der Arbeitsdruckluft ausgeübte Kraft beträgt. Um das Ventil geöffnet zu halten, sind deshalb mechanische Mittel in Gestalt von Verriegelungskugeln vorhanden, von denen die eine das Absperrelement in dessen

so Offenstellung festhält, solange die zweite Kugel nicht von einer besonderen auf den Arbeitsdruckluft ansprechenden Membraneinrichtung in eine Stellung gedrängt wird, in welcher sie die erstgenannte Kugel aus der Verriegelungsstellung bringt.

Der Aufbau des vorbekannten Drucküberwachungsventils ist demgemäß äußerst kompliziert und infolge der vielen mechanischen Teile zugleich störanfällig, ganz abgesehen von der durch die vielen Teile bedingten großen Ansprechzeit bis zum Schließen des

⁶" Ventils beim Abfallen des Eingangsdruckes.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber ein pneumatisches Drucküberwachungsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei äußerst einfachem Aufbau mit einem Minimum an beweglichen Teilen

^h5 gegenüber Verschmutzungen weitgehend unempfind- ! h ist und beim Abfallen des Eingangsdrucks der Arbeitsdruckluft äußerst schnell schließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch

einen von dem Absperrelement in dessen Offenstellung verschließbaren Durchlaß zum Zuführen von Arbeitsdruckluft gegen die andere, in Öffnungsrichtung weisende Stirnfläche, wobei die Kraft der Federmittel in der Offenstellung des Absperrelements geringer ist als die vom Arbeitsdruck auf die in Absperrichtung weisende Stirnfläche des Absperrelemunts ausgeübte Kraft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, in denen u. a. auch eine besonders voi teilhafte Ausgestaltung zum erneuten öffnen des Drucküberwachungsventils durch Entlüften der Rückseite des Absperrelements mit Hilfe eines Druckentlastungsventils unter Schutz gestellt ist, auf welche jedoch die Erfindung nicht beschränkt ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen pneumatischen Schrauber wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines pneumatischen Winkelschrauber mit einem Drucküberwachungsventil nach der Erfindung.

F i g. 2a und 2b in größerem Maßstab Längsschnitte durch das Drucküberwachungsventil nach F i g. 1 mit dem Ventil in Offenstellung bzw. Schließstellung.

In der Zeichnung ist mit 10 das Gehäuse eines pneumatischen Winkelschraubers gezeigt Das Gehäuse enthält einen (nicht gezeigten) Druckluftmotor, der antriebsmäßig mit einer als Vierkant ausgebildeten Abtriebswelle 11 verbunden ist. Am hinteren Ende ist das Gehäuse 10 mit einem Einlaßkanal 12 für die Arbeitsdruckluft versehen.

In dem Einlaßkanal 12 befindet sich ein Speiseventil 13 zum Steuern der Arbeitsdruckluft mit einem Ventilkörper 14, der von einem Handhebel 15 verschieblich ist. Der Ventilkörper 14 hat einen vergrößerten Kopf 16, der dichtend mit einem Ringsitz 17 zusammenarbeitet Der Ringsitz 17 ist von einem elastischen Dichtungselement gebildet.

Koaxial zu dem Speiseventil 13 ist in das Gehäuse 10 ein mit einer zylindrischen Bohrung 20 versehenes becherförmiges Ventilgehäuse 19 eingesetzt. Innerhalb der Bohrung 20 ist ein rohrförmiges Absperrelement 21 verschieblich geführt. An seinem in Öffnungsrichtung weisenden Ende, welches nachstehend als hinteres Ende bezeichnet wird, ist das Absperrelement 21 mit einem ringförmigen Endabschnitt 22 versehen, der in dichtende Anlage gegen einen Sitz 23 an der Endwand des Ventilgehäuses 19 gelangt, wenn das Absperrelement 21 seine Offenstellung einnimmt In ähnlicher Weise ist das Absperrelement 21 an seinem in Schließrichtung weisenden Ende, das nachstehend als vorderes Ende bezeichnet wird, mit einem ringförmigen Endabschnitt

24 versehen, der in dichtende Anlage gegen einen Sitz

25 zu kommen vermag, welcher von dem elastischen Dichteiement 18 gebildet ist.

Der Durchmesser der Bohrung 20 übersteigt den Durchmesser des Absperrelements 21 und bildet dadurch einen Ringspalt 26, der zur Bildung eines Durchlasses für Druckluft zum hinteren Ende 22 des Absperrelements 21 dient.

Das Absperrelement 21 ist, wie bereits erwähnt, rohrförmig ausgebildet und mit einer Querwand 27 versehen. Zwischen dieser Wand 27 und der Endwand des Ventilgehäuses 19 stützt sich eine Schraubendruckfeder 28 ab, die das Absperrelement 21 ständig in Schließrichtung gegen den Sitz 25 vorspannt.

An seinem vorderen Ende 24 ist das Absperrelement 21 mit einem radialen Durchlaß 29 versehen, durch welchen Druckluft ständig dem vorderen Ende 24 des Absperrelements 21 zugeführt wird, auch wenn letzteres seine Schließstellung einnimmt.

Die Endwand des Ventilgehäuse* 19 enthält eine Lecköffnung 30 von geringem Querschnitt die ständig die Bohrung 20 zur umgebenden Atmosphäre entlüftet Die Endwand ist ferner mit einer zentralen Druckentlastungsöffnung 31 von großem Durchmesser versehen.

ίο Die öffnung 31 wird normalerweise vor; einem Ventil 32 geschlossen gehalten, das gegen die Endwand des Gehäuses 19 von einer Feder 33 vorgespannt und mit einem Druckknopf 34 für Handbetätigung in entgegengesetzter Richtung versehen ist An ihrem entgegengesetzten Ende stützt sich die Feder 33 gegen die Querwand 27 des Absperrelernents 21 ab. Der Querschnitt der Druckentlastungsöffnung 31 ist beträchtlich größer als der Querschnitt des Ringspaltes 26 zwischen dem Absperrelement 21 und der Oberfläche der Bohrung 20.

Wenn der Schrauber mit seinem Einlaßkanal 12 an eine Drucklufiquelle angeschlossen ist, überwacht das Drucküberwachungsventil ständig den Druck der Arbeitsluft und ist bestrebt, selbsttätig die Druckluftversorgung zum Werkzeug abzusperren, wenn der Luftdruck unter einen vorbestimmten Wert abfällt.

In seiner normalen Öffnungsstellung wird das Absperrelement 21 von dem auf sein vorderes Ende 24 wirkenden Luftdruck beeinflußt, der eine Öffnungskraft hervorruft, welche die Gesamtbelastung der Federn 28 und 33 übersteigt. Diese Öffnungskraft läßt das Absperrelement 21 seine voll geöffnete Stellung einnehmen, in welcher sein hinteres Ende 22 gegen den Sitz 23 abdichtet In dieser Stellung ist das hintere Ende 22 des Absperrelements 21 vom Ringspalt 26 und vom Einlaßkanal 12 abgedichtet. Dadurch kann die Druckluft das hintere Ende 22 des Absperrelements 21 nicht erreichen, und die Lecköffnung 30 verhindert einen Druckaufbau an diesem Ende des Absperrelements 21 als Folge der an dem Sitz 23 vorbeitretenden Leckströmung.

Diese Stellung des Absperrelements 21 ist stabil und wird solange aufrechterhalten, wie der Arbeitsluftdruck ein gewünschtes Minimalniveau übersteigt, das von der Vorspannkraft der Federn 28, 33 bestimmt ist. Wenn jedoch der Druck der Arbeitsluft unter dieses Niveau abfällt, bekommt die auf das Absperrelement 21 wirkende Federbelastung die Überhand, und der Ventilkörper beginnt sich nach vorwärts in Schließrichtung zu bewegen. Als Folge dieser Bewegung wird die dichtende Anlage zwischen dem Absperrelement 21 und dem Ventilsitz 23 aufgehoben, und der Luftdruck vermag das hintere Ende des Absperrelements 21 über den Ringspalt 26 zu erreichen, wodurch die auf den Ventilkörper 21 wirkende Schließkraft weiter anwächst. Die Lecköffnung 30 hat einen beträchtlich kleineren Querschnitt als der Ringspalt 26 und wird deshalb den Druckluftaufbau an diesem Ende des Absperrelements nicht beeinflussen.

bo Somit nimmt also das Absperrelement 21 bei zu niedrigem Druck seine Schließstellung ein, in welcher er den Einlaßkanal 12 vom Schrauber absperrt. In seiner Schließstellung liegt das Absperrelement 21 dichtend gegen den Sitz 25 an. Durch die Radialöffnung 29

i>5 verbleibt das vordere Ende 24 des Absperrelements ständig in Verbindung mit der Druckluftquelle.

Die Schließsteilung des Absperrelements ist dadurch stabilisiert, daß beide Enden des Absperrelements unter

gleichem Druck stehen. Ein Druckanstieg kann daher diese Stellung nicht ändern. Die Schließstellung wird durch die Federn 28 und 33 aufrechterhalten. Die Hauptaufgabe der Feder 33 besteht darin, das Druckentlastungsventil 32 zu beaufschlagen. Da jedoch die Feder 33 sich andererseits gegen die Querwand 27 des Absperreleuents 21 abstützt, muß ihre Kraft der Belastung der Feder 28 zuaddiert werden.

Wenn der Luftdruck den vorbestimmten Minimalwert erneut übersteigt, kann das Ventil durch manuelle Betätigung des mit dem Druckentlastungsventil 32 verbundenen Druckknopfes 34 wieder geöffnet werden.

Letzteres hebt dann die Abdeckung der Druckentlastungsöffnung 31 auf, und der Luftdruck am hinteren Ende 22 des Absperrelements sinkt schnell auf ein Niveau ab, das im wesentlichen dem Aimosphärendruck entspricht. In dem Augenblick, in dem der Druck am hinteren Ende 22 des Absperrelements 21 entlastet wird und das vordere Ende 24 des Absperrelements dem vollen Druck über die Radialöffnung 29 unterworfen bleibt, wird das Absperrelement 21 nach hinten gegen die Wirkung der Federn 28 und 33 in seine Öffnungsstellung gedruckt.

Wenn das hintere Ende 22 des Absperrelements 21 zur dichtenden Anlage gegen den Sitz 23 gelangt, wird die Verbindung zwischen diesem Ende des Absperrelements 21 und dem Ringspalt 26 unterbrochen, und das > Druckentlastungsventil 32 kann wieder geschlossen werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Lecköffnung 30 ständig geöffnet ist, kann Luft, die an dem Sitz 23 vorbeiströmt, keinen Druck am hinteren Ende 22 des Absperrelements 21 aufbauen.

i» Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann ein erneutes öffnen des Drucküberwachungsventils 21 auf andere Weise als durch ein Druckentlastungsventil vorgenommen werden. Letztc-

n res ist jedoch darin vorteilhaft, daß ein unkorrektes Betätigen das Absperrelernent 21 nicht beeinflussen kann, wenn sich dieses in Offenslellung befindet.

Die Erfindung ist auch nicht auf die gezeigte Ausführungsform des Dichtelementes 18 beschränkt,

:» das dem Drucküberwachungsventil und dem Speiseventil 13 gemeinsam ist. Das Drucküberwachungsventil nach der Erfindung kann auch vollständig unabhängig von dem Speiseventil 13 eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatisches Drucküberwachungsventil zum selbsttätigen Absperren der Zufuhr von Arbeitsdruckluft zu einem Gerät oder einer Maschine, insbesondere einem handbedienten Maschinenwerkzeug, beim Unterschreiten des Arbeitsdrucks, mit einem innerhalb eines Ventilgehäuses zwischen einer Offenstellung und einer Absperrstellung verschieblichen kolbenartigen Absperrelement mit zwei Stirnflächen, wobei die in Absperrichtung weisende Stirnfläche ständig von Arbeitsdruckluft beaufschlagt ist, sowie auf das Absperrelement in Absperrichtung wirkenden Federmitteln, gekennzeichnet durch einen von dem Absperrelement (21) in dessen Offenstellung verschließbaren Durchlaß (26) zum Zuführen von Arbeitsdruckluft gegen die andere, in Öffnungsrichtung weisende Stirnfläche, wobei die Kraft der Federmittel (28,33) in der Offenstellung des Absperrelements (21) geringer ist als die vom Arbeitsdruck auf die in Absperrichtung weisende Stirnfläche des Absperrelements (21) ausgeübte Kraft.

2. Drucküberwachungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (21) zylindrisch ausgebildet und in einer zylindrischen Bohrung (20) innerhalb des Ventilgehäuses (19) geführt ist, wobei der Durchmesser dieser Bohrung (20) den Durchmesser des Absperrelements (21) unter Bildung des Durchlasses (26) in Form eines Ringspaltes zwischen der Bohrungsoberfläche und dem Absperrelement (21) übersteigt.

3. Drucküberwachungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (21) mit von einer Querwand (27) ausgehenden rohrförmigen Endabschnitten (22, 24) versehen ist, die alternativ mit ringförmigen Ventilsitzen (23, 25) im Ventilgehäuse (19) in dichtende Anlage gelangen.

4. Drucküberwachungsventil nach Anspruch 3 mit einem in Strömungsrichtung folgenden handbetätigten Steuerventil für das Gerät bzw. die Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der in Absperrichtung vorn liegende rohrförmige Endabschnitt (24) des Absperrelements (21) mit einer radialen Drosselbohrung versehen ist.

5. Drucküberwachungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (19) mit einer die in Öffnungsrichtung weisende Stirnfläche des Absperrelementes (21) ständig zur Atmosphäre entlüftenden Lecköffnung (30) versehen ist, deren Querschnitt beträchtlich geringer als der Querschnitt des Durchlasses (26) ist.

6. Drucküberwachungsventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein von Hand betätigbares Druckentlastungsventil (31—34) zur Beaufschlagung der in Öffnungsrichtung weisenden Stirnfläche (22) des Absperrelements (21) mit dem Atmosphärendruck, wobei dieses Druckentlastungsventil (31 -34) einen beträchtlich größeren Öffnungsquerschnitt als der Durchlaß (26) aufweist und von einer Feder (33) in Schließrichtung vorgespannt ist.

7. Drucküberwachungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Anwendung bei einem mit einem Speiseventil versehenen pneumatischen Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucküberwachungsventil, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem Speiseventil (13) angeordnet ist und das Ventilgehäuse (19) ein integrierter Teil des Schraubengehäuses (10) ist