DE2730567C3 - Ventilanordnung für Druckluftschlagwerke - Google Patents
Ventilanordnung für DruckluftschlagwerkeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für Druckluftschlagwerke, bestehend aus einem als
Ringelement ausgebildeten Ventil und einem Ventilsitzkörper mit radialen öffnungen für das Einströmen von
Druckluft in die Arbeitshubkammer, die an ihren radial äußeren Enden in sitzförmige Vertiefungen münden,
wobei das Ventil die öffnungen und Vertiefungen umgibt.
Aus der US-PS 19 31 042 ist eine Ventilanordnung mit einem als zylindrischer Ring ausgebildeten Ringelement
bekannt, der in eine exzentrische Ausnehmung eines zylindrischen Ventilkörpers derart eingesetzt ist, das er
jeweils eine von zwei einander gegenüberliegend angeordneten Ventilöffnungen schließt und gleichzeitig
die andere öffnet, d. h. drucktechnisch den Zulauf zwischen zwei öffnungen kommutiert.
Es ist auch beispielsweise aus der DE-AS 14 50671
ein Rückschlagventil mit ringförmigen Verschlußstück bekannt, das beim Fehlen eines Druckgefälles oder bei
geringem Druckgefälle zwischen dem Innenhohlraum des Gehäuses und dem Raum der das Gehäuse von
außen umgibt, die Ringnut dicht abschließt, wahrem! bei
einer Vergrößerung des Druckgefälles das ringförmige elastische Ventilverschlußstück auseinandergezogen
wird und die Ringnut öffnet
Schließlich sind aus der US-PS 17 70 676 Ventilmechanismen mit einer Anordnung mehrerer bogenförmiger
Ventilteile in einem Ventilkorb bekannt die sich zwischen gegenüberliegenden krummlinigen Stützflächen
des Ventilkorbes hin- und herbewegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ίο Ventilanordnung für Druckluftschlagwerke der eingangs
erwähnten Art anzugeben, die bei fehlender oder geringer Druckdifferenz ein schnelles Zuströmen von
Druckmittel ermöglicht während bei Vorliegen einer größeren Druckdifferenz das federelastische Ringelement
die betreffende Eintrittsöffnung verschließt
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das
Ringelement aus elastischem Werkstoff besteht und den Ventilsitzkörper umspannend angeordnet ist und daß
die Vertiefungen in Achsrichtung über die axiale Höhe des Ringelements hinaus offen sind.
Durch diese Ausbildung mit über die axialen Höhe des Ringelementes hinaus offenen Vertiefungen ergeben
sich Kanäle durch die die Druckluft von beiden Seiten schnell einströmen kann.
Vorteilhaft ist der Ventilsitzkörper als Verteilerblock
ausgebildet
Eine andere bevorzugte Weiterbildung besteht nach
der Erfindung darin, daß am Ringelement in dem den radialen öffnungen im Ventilsitzkörper gegenüberliegenden
Bereich als Wülste ausgebildete Verstärkungen vorgesehen sind.
Wenn für Ventilanordnungen für die keine hohe Lebensdauer gefordert ist, die Ausbildung des Ventilsitzkörpers
vereinfacht werden soll, werden vorzugsweise die Vertiefungen in die die radialen öffnungen
münden, von Längsausnehmungen im Ringelement gebildet.
Zur axialen Fixierung des Ringelementes weist vorzugsweise die Oberfläche des Verteilerblockes
Vorsprünge auf.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Ringelement aufgeschlitzt ausgebildet und mit
seinen aufgeschlitzten Enden am Ventilsitzkörper bzw. Verteilerblock befestigt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Druckluftschlagwerk mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Einströmöffnung der Kammer einer Ausführungsvariante des Ventils mit mehreren Einströmöffnungen,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Einströmöffnung der Kammer einer Ausführungsvariante des Ventils mit mehreren Einströmöffnungen,
F i g. 3 einen Querschnitt durch die Einströmöffnung der Kammer einer weiteren Ausführungsvariante des
Ventils, bei dem die Einlaßkanäle durch Längsausnehmungen auf der Innenfläche des Ringelementes gebildet
sind,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein Ventil, bei dem die Oberfläche der zylindrischen Bohrung des Verteilerblocks
die des zylinderförmigen Innenhohlraumes des Gehäuses fortsetzt,
F i g. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in F i g. 4,
Fig.6 einen Längsschnitt durch ein Ventil, bei dem
das Ringelement zur Zufuhr von Druckluft in die Arbeitshub- und Leerlaufkammer dient,
Fig. 7 einen Querschnitt durch die Einströmöffnung
der Kammer einer Ausführungsvariante des Ventils mit zwei Seitenkanälen,
F i g. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der F i g. 7,
F i g. 9 einen Längsschnitt durch ein Ventil, bei dem das Ringelement in Form eines aufgeschlitzten Ringes
ausgeführt ist,
F i g. 10 einen Schnitt nach Linie X-X der F i g. 9,
F i g. 11 einen Schnitt durch die Einströmöffnung der
Kammer einer weiteren Ausführungsvariante des Ventils,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein Ventil, bei dem
die Eintrittsöffnungen des Verteilerblocks, die die Zufuhr von Druckluft an eine der Kammern des
Druckluftschlagwerkes gewährleisten, einander gegenüber angeordnet sind, nach Linie XII-XII in F i g. 13,
Fig. 13einen Schnitt nach Linie XIH-XIII inFig. 12, Fig. 14einenSchiiittnach LinieXIV-XIVinFig. 13. Bei pneumatischen Tauchschlaggeräten, die beim Sprengbohren eingesetzt werden, kann eine Ventilanordnung, im folgenden kurz Ventil genannt, Verwendung finden, wie es in F i g. 1 dargestellt ir*, und eine Leistungserhöhung des pneumatischen Schlaggerätes ermöglicht.
Fig. 13einen Schnitt nach Linie XIH-XIII inFig. 12, Fig. 14einenSchiiittnach LinieXIV-XIVinFig. 13. Bei pneumatischen Tauchschlaggeräten, die beim Sprengbohren eingesetzt werden, kann eine Ventilanordnung, im folgenden kurz Ventil genannt, Verwendung finden, wie es in F i g. 1 dargestellt ir*, und eine Leistungserhöhung des pneumatischen Schlaggerätes ermöglicht.
In einem Hohlgehäuse 1 (Fig. 1) ist ein Kolben 2, der
den Innenhohlraum des Gehäuses 1 in eine Arbeitshubkammer 3 und eine Leerlaufkammer 4 trennt, hin- und
herverschiebbar angeordnet Das Gehäuse 1 enthält einen Ventilsitzkörper in Form eines Verteilerblocks 5,
an dem ein Sitz 6 ausgebildet und eine Kupplung 7 zum Anschluß des Druckluftschlagwerkes an eine Druckluftquelie.
Am freien Ende ist im Gehäuse 1 eine Aussparung 8 ausgeführt, in der ein Arbeitsorgan 9 befestigt ist. hn
mittleren Teil des Gehäuses 1 sind Auspufföffnungen 10, 11 zum Ableiten der verbrauchten Druckluft aus den
Kammern 3 und 4 des Schlagwerkes angeordnet. Der Kolben 2 weist eine Durchgangsbohrung 12, auf, die sich
im mittleren Teil zu einem Hohlraum 13 erweitert. In die Durchgangsbohrung 12 des Kolbens 2 ragt ein
Verteilungsstab 14 hinein, der im Verteilerblock 5 befestigt ist und einen nichtdurchgehenden Axialkanal
15 enthält, der einerseits zu einem im Verteilerblock 5 ausgebildeten Ausgabehohlraum 16 und andererseits
mit einer radialen Bohrung 17 zum Hohlraum 13 des Kolbens 2 hin geöffnet ist. Das freie Ende des
Verteilungsstabes 14 ist mit einer Stange 18 zum Überdecken der Bohrung 12 des Kolbens 2 versehen. Im
mittleren Teil des Verteilungsstabes 14 ist ein Außenkanal 19 zum Verbinden der Arbeitshubkammer
3 mit dem Hohlraum 13 bei maximaler Entfernung des Kolbens 2 vom Arbeitsorgan 9 ausgebildet. Zwischen
Gehäuse 1 und Verteilerblock 5 ist ein Ventilhohlraum 20 ausgeführt, der über einen Seitenkanal 21 mit dem
Ausgabehohlraum 16 in Verbindung steht. Auf der Seitenfläche des Verteilerblocks 5 sind Vertiefungen in
Form von Längsausnehmungen 22 eingearbeitet, deren Oberflächen Eintrittsöffnungen 23 aufweisen, die zur
Arbeitshubkammer 3 hin offen sind. Auf der Seitenfläche des Verteilerblocks 5 ist gegenüber den Eintrittsöffnungen
23 ein aus elastischem Werkstoff bestehendes Ringelement 24 mit Übermaß angeordnet, das mit den
Längsausnehmungen 22 Einlaßkanäle 25 bildet, die eo beiderseits zum Ventilhohlraum 20 und in ihrem
mittleren Teil zu den Eintrittsöffnungen 23 hin offen sind. Durch das Vorhandensein der Einlaßkanäle 25 auf
beiden Stirnflächen des Ringelements 24 des Ventils wird der Gesamtdurchgangsquerschnitt des Ventils
vergrößert. Auf der Außenfläche des Ringelements 24 sind Wülste 26 zum Schutz (k-s Ringelements 24 des
Ventils vor einem übermäßigen Eindrücken in die Eintrittsöffnungen 23 in der den Öffnungen 23
gegenüberliegenden Zone vorgesehen. Zum Schutz des Ringelements 24 des Ventils vor Längsverschiebung
weist die Oberfläche des Verteilerblocks 5 Vorsprünge 27 auf. Als Werkstoff für das Ringelement können
übliche öl- und benzinbeständige Gummisorten Verwendung finden.
Bei einer praktischen Ausführungsvariante des Ventils können im Verteilerblock 5' (Fig. 2) mehrere
Eintrittsöffnungen 23 angeordnet werden. Dabei ist es wünschenswert, daß diese öffnungen einander gegenüber
angeordnet sind wie es F i g. 2 zeigt Dadurch wird die Bewegungsstabilität des Ringelements 24 des
Ventils erhöht
Bei Schlagwerken, die eine kurze Lebensdauer besitzen, wird es bevorzugt die Einlaßkanäle 25
(F i g. 3), durch die Druckluft den Eintrittsöffnungen 23 des Verteilerblocks 5" zugeführt wird, mit Hilfe von
Längsausnehmungen 28 auf der Innenfläche des Ringelements 29 an Stellen, die den Eintrittsöffnungen
23 gegenüberliegen, auszubilden. Dadurch wird die Konstruktion des Verteüerblocks 5" und des Schlagwerkes
vereinfacht Dabei muß das Federungselement 29 gegen eine Verschiebung in bezug auf den
Verteilerblock 5" gesichert werden.
Bei dem über die Kupplung 7 (Fig. 1) erfolgenden Anschluß des Schlagwerkes an die Druckluftquelle wird
Druckluft dem Ausgabehohlraum 16 und ferner über den Seitenkanal 21, den Ventilhohlraum 20, die
Einlaßkanäle 25, die Eintrittsöffnungen 23, die Arbeitshubkammer 3, die Auspufföffnung 10 dem umgebenden
Raum und über den Axialkanal 15, die radiale Bohrung 17, den Hohlraum 13 der Bohrung 12 zugeführt. Unter
dem Einfluß eines Druckgefälles im Ventilhohlraum 20 und in der Arbeitshubkammer 3 werden die den
Eintrittsöffnungen 23 gegenüberliegenden Abschnitte des Ringelements 24 des Ventils verformt und
überdecken die Einlaßkanäle 25. Die Zufuhr der Druckluft in die Arbeitshubkammer 3 bricht ab, und die
Druckluft die gerade noch Zeit hatte, vor diesem Augenblick in die Arbeitshubkammer 3 einzuströmen,
wird durch die Auspufföffnung 10 in die Umwelt entfernt. Zu dieser Zeit sickert Druckluft aus der
Bohrung 12 des Kolbens 2 durch die Spalte zwischen dem Kolben 2 und dem Arbeitsorgan 9 in die
Leerlaufkammer 4 durch und füllt sie an. Der Kolben 2 läuft vom Arbeitsorgan 9 weg und die Bohrung 12 öffnet
sich vollständig. Der Druck in der Leerlaufkammer 4 nimmt rasch zu, und der Kolben 2 führt einen Leerlauf
aus. Beim Überdecken der Bohrung 12 durch die Stange 18 bricht die Zufuhr der Druckluft in die Kammer 4 ab,
und im weiteren wird die verbrauchte Druckluft beim öffnen der Auspufföffnung 11 durch den Kolben 2 aus
dieser Kammer in den umgebenden Raum entfernt. Bei der Weiterbewegung des Kolbens 2 verbindet sich sein
Hohlraum 13 über den Außenkanal 19 mit der Arbeitshubkammer 3 und füllt sie an. Das Druckgefälle
zwischen Ventilhohlraum 20 und Arbeitshubkammer 3 nimmt ab, und bei einer bestimmten Größe biegen sich
die an die Eintrittsöffnungen 23 gedrückten Abschnitte des Ringelementes 24 des Ventils unter dem Einfluß von
inneren elastischen Kräften gerade und öffnen die Einlaßkanäle 25. Der Druck in der Arbeitshubkammer 3
wird schnell durch den im Ausgabehohlraum 16 ausgeglichen. Der Kolben 2 bleibt stehen und führt dann
einen Arbeitshub aus. Nach dem Austritt des Außenkanals 19 aus dem Hohlraum 13 des Kolbens 2 bleibt die
Arbeitshubkammer 3 nur über das Ventil an den
Ausgabehohlraum 16 angeschlossen. Durch den großen Durchgangsquerschnitt der Einlaßkanäle 25 wird ein
hoher Druck in der Arbeitshubkammer 3 gewährleistet. Nach dem Austritt der Absperrstange 18 aus der
Bohrung 12 wird die Leerlaufkammer 4 mit Druckluft gefüllt. In diesem Augenblick beginnt der Kolben 2 die
Auspufföffnu g 10 zu öffnen. Der Durchsatz an
Druckluft durch die Einlaßkanäle 25 erreicht einen kritischen Wert, der Zustand des Ringelements 24 wird
instabil, und die weitere unerhebliche Druckminderung in der Arbeitshubkammer 3 verursacht eine jähe
Zunahme des Druckgefälles zwischen Ventilhohlraum 20 und Arbeitshubkammer 3. Das läßt sich dadurch
erklären, daß der Zustrom der Druckluft in den Ventilhohlraum 20 in diesem Augenblick den Durchsatz
durch die Einlaukanäle 25 zu überschreiten anfängt, was
zum Ausgleich des Drucks im Ventilhohlraum 20 durch den im Ausgabehohlraum 16 führt. Die kleine Masse des
Ringelements 24 und die große Oberfläche, die unter dem Einfluß des erwähnten Druckgefälles steht, trägt
zum schnellen Überdecken der Einlaßkanäle 25 durch das Ringelement 24 bei. Fernerhin wird die verbrauchte
Druckluft durch die Auspufföffnung 10 in den umgebenden Raum entfernt. Der Kolben 2 versetzt
einen Schlag auf das Arbeitsorgan 9 und führt danach einen Leerlauf aus.
Die weiteren Bewegungsspiele des Kolbens 2 sind genauso wie beschrieben.
Ein anderes Beispiel, das die vorliegende Erfindung erläutert, bildet das in F i g. 4, 5 dargestellte Ventil. Das
hier vorliegende Prinzip kann bei der Entwicklung von Betonbrechern und Perforatoren ausgenutzt werden.
Im Innenhohlraum des Gehäuses 30 (Fig.4), das Auspufföffnungen 31,32 aufweist, ist ein Kolben 33, der
diesen Hohlraum in eine Arbeitshubkammer 34 und eine Leerlaufkammer 35 trennt, hin- und herverschiebbar
angeordnet.
Im Gehäuse 30 ist an der Leerlaufkammer 35 eine Aussparung 36 ausgebildet, in der ein Arbeitsorgan 37
befestigt ist, und an der Arbeitshubkammer 34 ist das Gehäuse 30 mit einem Deckel 38 (F i g. 4, 5) abgeschlossen,
der eine Kupplung 39 zum Anschluß des Druckluftschlagwerkes an eine (nicht dargestellte)
Druckluftquelle aufweist An der Arbeitshubkammer 34 (Fig.4) hat der Deckel 38 einen zylinderförmigen
Vorsprung 40, an dem ein Verteilungsstab 41 befestigt ist, welcher einen Axialkanal 42, eine radiale Bohrung
43, einen Außenkanal 44, und eine den Axialkanal abschließende Stange 45 enthält.
Zwischen dem Gehäuse 30 und dem Deckel 38 ist ein Verteilerblock 46 angeordnet Am Verteilerblock 46 ist
ein z. B aus Gummi bestehendes Ringelement 48 den Eintrittsöffnungen 47 gegenüber mit Übermaß angeordnet
Gemeinsam mit dem Deckel 38 bildet der Verteilerblock 46 einen Ausgabehohlraum 49, der mit
einem im Deckel 38 ausgeführten Kanal 50 mit dem Axialkanal 42 des Verteilungsstabes 41 verbunden und
zur Bohrung der Kupplung 39 hin geöffnet ist
Die zylindrische Bohrung 51 des Verteilerblocks 46 ist im Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Kolbens 33 ausgeführt und gestattet es dem
Kolben 33 am Ende des Leerlaufs in sie hineinzuragen. Bei einigen Schlagwerken ist es erwünscht, den
Verteilerblock 46 aus einem Stück mit dem Gehäuse 30 auszuführen.
Dieses Prinzip des Ventils bietet die Möglichkeit, seine Länge zu verkürzen und die Konstruktion zu
vereinfachen.
Die Arbeit des beschriebenen Schlagwerkes erfolgt auf genau dieselbe Weise wie die des in F i g. 1 gezeigten
Schlagwerkes und wird daher an dieser Stelle nicht behandelt.
Bei pneumatischen Schlaggeräten mit großem Kolbengang und begrenztem Verbrauch an Druckluft kann
ein Ventil Verwendung finden, wie es als weiteres Beispiel in F i g. 6 dargestellt ist, das die vorliegende
Erfindung erläutert.
ίο Im Hohlgehäuse 52 (F i g. 6), das einen Verteilerblock
53 aufweist, ist ein Kolben 54, der den Innenhohlraum des Gehäuses 52 in eine Arbeitshubkammer 55 und eine
Leerlaufkammer 56 trennt, hin- und herverschiebbar angeordnet. Das Gehäuse 52 ist mit einer Aussparung 57
versehen, in der ein Arbeitsorgan 58 befestigt ist, und weist Auspufföffr.ungen 59, 60 auf. Ir. der Wand des
Gehäuses 52 können zwei Seitenkanäle 61, 62 (Fig. 7)
zur Zufuhr von Druckluft in die Leerlaufkammer 56 oder ein Kanal 61 (F i g. 6) ausgeführt werden. Zwischen
dem Gehäuse 52 und dem Verteilerblock 53 ist ein Ventilhohlraum 63 ausgebildet, der über Öffnungen 64
mit einem Ausgabehohlraum 65 in Verbindung steht Der Verteilerblock 53 enthält Sitze 66 und eine
Kupplung 67 zum Anschluß des Schlagwerkes an eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle. Auf der Seitenfläche
des Verteilerblocks 53 können eine Längsausnehmung 68 oder mehrere Längsausnehmungen 68, 69, 70
(F i g. 7) ausgeführt werden, wobei die Tiefe der Ausnehmung 68 etwas kleiner ist als die der
Ausnehmungen 69. Die Ausnehmungen 68 und 69 weisen auf ihrer Oberfläche Eintrittsöffnungen 71 zur
Zufuhr von Druckluft in die Arbeitshubkammer 55 (Fig. 6)auf.
Die Ausnehmung 70 (F i g. 7,8) hat keine Öffnung. Die
Innenfläche des Gehäuses 52 weist eine Längsausnehmung 72 auf, die mit dem Seitenkanal 62 in Verbindung
steht. Auf der Seitenfläche des Verteilerblocks 53 ist gegenüber dem Einlaßkanal 61 und der Eintrittsöffnung
der Kammer 55 ein Rtngelement 73 (F i g. 6) oder 74
(F i g. 7, 8) mit Übermaß angeordnet, das mit den Ausnehmungen einen Einlaßkanal 75 (Fig.6) oder
Kanäle 75, 76, 77 (F i g. 7) bildet die beiderseits zum Ventilhohlraum 63 offen sind. Ein weiterer Einlaßkanal
78 ist mit Hilfe einer Längsausnehmung auf der Außenfläche des Ringelements 73 (Fig.6) oder 74
(Fig. 7) gegenüber der Eintrittsöffnung des Kanals 61 ausgebildet Zum Schutz des Ringelements 74 des
Ventils vor einem Eindrücken in die Eintrittsöffnung des Kanals 62 ist am Ringelement 74 eine Vertiefung 79
eingearbeitet die eingangsseitig die Form der erwähnten Eintrittsöffnung des Kanals 62 aufweist aber etwas
größer ist Gegen Längsverschiebung ist das Ringelement 73 (F i g. 6) mit am Verteilerblock 53 ausgebildeten
Vorsprüngen 80 gesichert
Als Werkstoff für das Ringelement 73 oder 74 (F i g. 7, 8) können übliche öl- und benzinbeständige Gummiscrten Verwendung finden.
Bei dem über die Kupplung 67 (F i g. 6) erfolgenden Anschluß an die Druckluftquelle wird letzteres durch
den Ausgabehohlraum 65 und die Öffnungen 64 dem Ventilhohlraum 63 und ferner durch den Einlaßkanal 75
die Arbeitshubkammer 55 und die Auspufföffnung 59 der Umwelt und durch den Einlaßkanal 78 und den
Seitenkanal 61 oder die Einlaßkanäle 77, 78 und die
Seitenkanäle 61, 62 (Fig.7) der Leerlaufkammer 56
(F i g. 6) zugeführt Unter dem Einfluß eines Druckgefälles zwischen Ventilhohlraum 63 and Arbeitshubkammer
55 wird der der Eintrittsöffnung 71 gegenüberliegende
Abschnitt des Ringelements 73 verformt und überdeckt den Einlaßkanal 75. Dabei wird der Durchgangsquerschnitt
des Einlaßkanals 78 größer. Die Einheit, die den Verteilerblock 53 mit den Seitenkanälen 61, 62 und das
Ringelement 74 einschließt, die als Variante in F i g. 7, 8 dargestellt sind, arbeitet ähnlich weshalb im folgenden
die Arbeit des in Fig.6 gezeigten Schlagwerkes beschrieben wird. Unter der Druckwirkung in der
Leerlaufkammer 56 führt der Kolben 54 einen Leerlauf aus. Die Leerlaufkammer 56 bleibt über den Einlaßkanal
78 an den Ventilhohlraum 63 angeschlossen, und der Druck in der erwähnten Kammer 56 fällt daher schnell
ab. Durch die Verdichtung der Druckluft nimmt der Druck in der Arbeitshubkammer 55 zu. Bei einer
bestimmten Größe der Druckdifferenz zwischen Arbeitshubkammer 55 und EiniaBkanai 78 verschiebi sich
der Abschnitt des Ringelements 73, der den erwähnten Kanal bildet, in Richtung der Eintrittsöffnung des
Seitenkanals 61 überdeckt ihn und öffnet gleichzeitig den Einlaßkanal 75, durch den die Druckluft in die
Arbeitshubkammer 55 einzuströmen beginnt. Die Zufuhr der Druckluft in die Leerlaufkammer 56 bricht
ab, und fernerhin wird die verbrauchte Druckluft aus dieser in den umgebenden Raum entfernt.
In dieser Periode erhöht sich der Druck in der Arbeitshubkammer 55, und das Druckgefälle zwischen
dem Ventilhohlraum 63 und der erwähnten Kammer 55 nimmt ab.
Bei einer bestimmten Höhe des Druckgefälles biegen sich die an die Ausnehmungen 68 (F i g. 7) gedrückten
Abschnitte des Ringelements 73 unter dem Einfluß von inneren elastischen Kräften gerade und öffnen die
Einlaßkanäle 76. Der Druck in der Kammer 55 (F i g. 6) nimmt schnell zu. Der Kolben 54 bleibt stehen und führt
danach einen Arbeitshub aus. Im Anfangszeitpunkt des öffnens der Auspufföffnungen 59 durch den Kolben 54
erreicht der Durchsatz von Druckluft durch die Einlaßkanäle 76 einen kritischen Wert, was zum
schnellen Überdecken der erwähnten Kanäle führt. Die Arbeitshubkammer 55 bleibt durch den Einlaßkanal 75
mit dem Ventilhohlraum 63 verbunden, und der Druck in der Kammer fällt schnell ab. Aufgrund der Verdichtung
der Druckluft durch den Kolben 54 nimmt der Druck in der Leerlaufkammer 56 in dieser Periode zu, was zur
Verschiebung des der Längsausnehmung 69 gegenüberliegenden
Abschnitts des Ringelements 73, zur Überdekkung des Kanals 75 und zum öffnen des Einlaßkanals 78
führt. Der Druck in der Leerlaufkammer 56 nimmt zu. Der Kolbenversetzt einen Schlag auf das Arbeitsorgan
und führt dann einen Leerlauf aus.
Die weiteren Bewegungsspiele des Kolbens sind genau dieselben wie das beschriebene.
Die interessanteste Besonderheit der Arbeit des in F i g. 7 gezeigten Ventils besteht darin, daß ein
Abschnitt des Ringelements 74 (Ventils) und zwar der, der die Einlaßkanäle 75, 78 mit kleiner Größe der
Durchgangsquerschnitte bildet, die Arbeit der Abschnitte des Ringelements 74 steuert, die die Einlaßkanäle 76
mit erheblicher Größe des Durchgangsquerschnitts bilden. Das bietet die Möglichkeit, die Leistung des
Schlagwerkes unter angemessenem Verbrauch an Druckluft zu steigern.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung bildet ein in F i g. 9 dargestelltes Ventil Es ist
vorteilhaft, diese Ausbildung bei druckluftbetätigten Handschlagwerken, z. B. Betonbrechern auszunutzen.
Im Hohlgehäuse 81, das einen Verteilerblock 82 und einen Deckel 83 aufweist ist ein Kolben 84, der den
Innenhohlraum des Gehäuses 81 in eine Arbeitshubkammer 85 und eine Leerlaufkammer 86 trennt, hin- und
herverschiebbar angeordnet. Das Gehäuse 81 enthält Auspufföffnungen 87, 88 zum Entfernen der verbrauchten
Druckluft aus den erwähnten Kammern und eine Aussparung 89, in der ein Arbeitsorgan 90 befestigt ist.
Der Kolben 84 weist einen Kopf 91 und einen Schaft 92 auf und ist mit einem nichtdurchgehenden Axialkanal 93
versehen, der mittels eines Radialkanals 94 nach der
ίο Seitenfläche des Schaftes 92 hin offen ist und zur Zufuhr
von Druckluft in die Leerlaufkammer 86 dient. Am Schaft 92 des Kolbens 84 ist ein Außenkanal 95 zur
Zufuhr von Druckluft in die Arbeitshubkammer 85 während der maximalen Entfernung des Kolbens 84
's vom Arbeitsorgan 90 ausgebildet. Der Deckel 83 ist mit
einer Kupplung zürn Anschluß des Schlagwerkes an eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle versehen und
bildet mit dem Verteilerblock 82 einen Ausgabehohlraum 96. Der Verteilerblock 82 weist eine zentrale
Bohrung 97 auf, die den Schaft 92 des Kolbens 84 aufnimmt. Auf der Innenfläche der Bohrung ist eine
ringförmige Ausdrehung 98 ausgebildet, die durch einen Kanal 99 zum Ausgabehohlraum % hin offen ist. Die
zentrale Bohrung 97 des Verteilerblocks 82 und die Arbeitshubkammer 85 sind durch einen Längskanal 100
miteinander verbunden.
Die Mantelfläche des Verteilerblocks 82 enthält eine Menge von Sitzen in Form von Längsausnehmungen
101, in denen zu den Längskanälen 100 hin offene Eintrittsöffnungen 102 angeordnet sind. Auf der
erwähnten Außenfläche des Verteilerblocks 82 ist ein Ringelement 103, das in Form eines aufgeschlitzten
Ringes ausgeführt ist, dessen Enden im Verteilerblock 82 befestigt sind, mit Übermaß angeordnet. Als
Werkstoff für das Ringelement 103 des Ventils können übliche öl- und benzinbeständige Gummisorten Verwendung
finden. Mit den Längsausnehmungen 101 bildet das Ringelement 103 Einlaßkanäle 104. Die
Längsverschiebungen des Ringelements 103 sind durch Vorsprünge 105 begrenzt. Die Befestigungsteile des
Ringelements 103 sind als Abschlußstöpsel 106 (F i g. 10)
ausgeführt, die an den Enden des Ringelements 103 auf
dessen Innenfläche angeordnet und zusammen mit Spreizstiften 107 in öffnungen 108 des Verteilerblocks
eingesetzt sind. Eine andere Befestigungsvariante des Ringelements 103 zeigt Fig. 11, wo die Enden des
Ringelements 103 mit Angüssen 109 versehen sind, die in Längsnuten 110 des Verteilerblocks 82 eingebracht
sind.
Beim Anschluß des Schlagwerkes an eine Druckluftquelle wird letztere dem Ausgabehohlraum 96 (F i g. 9)
und ferner durch die F.inlaßkanäle 104. die Eintrittsöffnungen
1OZ die Längskanäle 100, die Arbeitshubkammer 85 und die Auspufföffnung 87 dem umgebenden
Raum und durch den Kanal 99, die ringförmige Ausdrehung 98 und den Radialkanal 94 dem Axialkanal
93 zugeführt Unter dem Einfluß eines Druckgefälles zwischen dem Ausgabehohlraum 96 und der Arbeitshubkammer 85 werden die den Eintrittsöffnungen 102
gegenüberliegenden Abschnitte des Ringelements 103 verformt und überdecken die Einlaßkanäle 104. Die
Zufuhr von Druckluft in die Arbeitshubkammer 85 bricht ab, und die Drackiuft die gerade noch Zeit hatte,
in die Kammer einzuströmen, wird durch die Auspuff öffnung 87 in den umgebenden Raum entfernt Unter
dem Einfluß der Druckluft im Axialkanal 93 bewegt sich der Kolben 84 vom Arbeitsorgan 90 weg, der Kanal 93
öffnet sich total und gewährleistet die Zufuhr von
Druckluft in die Leerlaufkammer 86. Der Kolben 84 führt einen Leerlauf aus. Beim Überdecken der
ringförmigen Ausdrehung 98 durch den Schaft 92 des Kolbens 84 bricht die Zufuhr von Druckluft in die
Kammer 86 ab, und im weiteren wird die verbrauchte Druckluft beim öffnen der Auspufföffnung 88 durch den
Kopf 91 des Kolbens 84 aus dieser Kammer in den umgebenden Raum entfernt. Beim Fluchten des
Außenkanals 95 mit der ringförmigen Ausdrehung 98 wird die Druckluft der Arbeitshubkammer 85 und der
zentralen Bohrung 97 zugeführt. Das Druckgefälle zwischen dem Ausgabehohlraum 96 und der erwähnten
Kammer nimmt ab, und die den Eintrittsöffnungen 102 gegenüberliegenden Abschnitte des Ringelements 103
biegen sich unter dem Einfluß von inneren elastischen Kräften gerade und öffnen die Einlaßkanäle 104. Der
Druck in der Arbeitshubkammer 85 und der zentralen Bohrung 97 nimmt schnell zu. Der Kolben 84 bleibt
stehen und führt danach einen Arbeitshub aus. Beim Austritt des Außenkanals 95 aus der ringförmigen
Ausdrehung 98 bleiben die Arbeitshubkammer 85 und zentrale Bohrung 97 nur über das Ventil mit dem
Ausgabehohlraum 96 verbunden. Im Anfangszeitpunkt des öffnens der Auspufföffnung 87 durch den Kopf 91
des Kolbens 84 erreicht der Durchsatz von Druckluft durch die Einlaßkanäle 104 einen kritischen Wert, und
die weitere geringe Verschiebung des Kolbens 84 führt zur plötzlichen Zunahme des auf das Ringelement 103
einwirkenden Druckgefälles und zur schnellen Überdekkung der Einlaßkanäle 104. Die Zufuhr des gasförmigen
Mediums in die Arbeitshubkammer 85 und zentrale Bohrung 97 bricht ab, und die verbrauchte Druckluft
wird aus diesen durch die Auspufföffnung 87 in den umgebenden Raum entfernt. Bei der Vereinigung des
Radialkanals 94 mit der ringförmigen Ausdrehung 98 wird die Druckluft der Leerlaufkammer 86 zugeführt.
Nach einem Schlag auf das Arbeitsorgan 90 führt der Kolben 84 einen Leerlauf aus. Die weiteren Bewegungsspiele
des Kolbens 84 sind genau die gleichen wie das beschriebene.
Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung bildet das in F i g. 12 dargestellte Ventil. Es ist
zweckmäßig, diese Ausbildung bei Schlag- und Niethämmern auszunutzen.
Im Hohlgehäuse 111 (Fi g. 12) ist ein Kolben 112, der
den Innenhohlraum des Gehäuses 111 in eine Arbeitshubkammer 113 und eine Leerlaufkammer 114 trennt,
hin- und herverschiebbar angeordnet Das Gehäuse 111 enthält Auspufföffnungen 115, 116 zum Entfernen der
verbrauchten Druckluft aus den erwähnten Kammern, eine Aussparung 117, in der ein Arbeitsorgan 118
befestigt ist, und Seitenkanäle 119 zur Zufuhr der Druckluft in die Leerlaufkammer 114. An der Arbeitshubkammer
113 ist das Gehäuse 111 mit einem Deckel 120 abgeschlossen, der eine Kupplung 121 zum
Anschluß des Schlagwerkes an eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle und einen Ausgabehohlraum 122
enthält Das Gehäuse 111 weist einen Verteilerblock 123 mit Eintrittsöffnungen 124, 125 auf. Zwei Eintrittsöffnungen
124 sind einander gegenüber angeordnet und zur Arbeitshubkammer 113 hin offen, und zwei andere
öffnungen 125, die ebenfalls einander gegenüberliegen,
sind zu den Seitenkanälen 119 hin offen, wobei die Achsen der Eintrittsöffnungen 124 und 125 gegenseitig
senkrecht sind An der Außenseite des Verteilerblocks 123 ist ein Ringelement 127, das mit dem Verteilerblock
123 Einlaßkanäle 128 und 129 bildet, an im Verteilerblock
123 angeordneten abnehmbaren Befestigungsteilen 126 (Fig. 13) angeordnet. Die Befestigungsteile
haben Vorsprünge 130 (Fig. 14), die das Ringelement 127 vor Längsverschiebung schützen. Bei einigen
Schlagwerken ist es wünschenswert, die abnehmbaren Befestigungsteile als Wälzkörper auszuführen. Als
Werkstoff für das Ventil können Federstahl, manche Bronzesorten und Kapralon Verwendung finden. Zur
Erhöhung der Zuverlässigkeit ist es wünschenswert, die Oberflächen des Ventils mit einem elastischen Werkstoff
Typ Gummi zu beschichten.
Bei dem über die Kupplung 121 (F i g. 12) erfolgenden
Anschluß des Schlagwerkes an die Druckluftquelle wird Druckluft dem Ausgabehohlraum 122 und ferner durch
die Einlaßkanäle 128, die Eintrittsöffnung 124, die Arbeitshubkammer 113 und die Auspufföffnung 115
dem umgebenden Raum und durch die Einlaßkanäle 129, die Eintrittsöffnungen 125 und die Seitenkanäle 119 der
Leerlaufkammer 114 zugeführt. Unter dem Einfluß eines
Druckgefälles werden die den Eintrittsöffnungen 124 gegenüber angeordneten Abschnitte des Ringelements
127 (Fig. 13) verformt und eng an diese öffnungen gedrückt. Dadurch, daß die Eintrittsöffnungen 124
einander gegenüber angeordnet sind und der Werkstoff, aus dem das Ventil besteht, genügende Steifigkeit
besitzt, wird die Form des Ringelements 127 bei der Verformung elliptisch sein.
Die dem zweiten Paar Eintrittsöffnungen 125 gegenüber angeordneten Abschnitte des Ringelements
127 werden sich in Richtung des Gehäuses 111
verschieben und der Durchgangsquerschnitt der Einlaßkanäle 129 wird größer. Unter der Druckwirkung in der
Leerlaufkammer 114 (Fig. 12) führt der Kolben 112 einen Leerlauf aus. Im Anfangszeitpunkt des öffnens
der Auspufföffnung 116 durch den Kolben 112 erreicht
der Durchsatz von Druckluft durch die Einlaßkanäle 129 einen kritischen Wert, und die weitere geringe
Verschiebung des Kolbens 112 führt zur plötzlichen Zunahme des Druckgefälles, das auf die den Eintrittsöffnungen
125 (Fig. 13) gegenüber angeordneten Abschnitte des Ringelements 127 einwirkt. Die erwähnten
Abschnitte des Ringelements 127 werden verformt und an die Eintrittsöffnungen 125 gedrückt In diesem
Zeitpunkt bewegen sich die an die Eintrittsöffnungen 124 gedrückten Abschnitte des Ringelements 127 unter
dem Einfluß von inneren elastischen Kräften und dem Druck der Luft in der Arbeitshubkammer 113, der
infolge der Verdichtung durch den Kolben 112 entsteht, von den erwähnten öffnungen 124 weg und Öffnen die
Einlaßkanäle 128. Der Druck in der Arbeitshubkammer 113(Fi g. 12) nimmt zu, und die verbrauchte Druckluft
wird aus der Leerlaufkammer 114 in den umgebenden Raum entfernt Der Kolben 112 bleibt stehen und führt
dann einen Arbeitshub aus. im Anfangszeitpunkt des öffnens der Auspufföffnung 115 durch den Kolben 112
erreicht der Durchsatz an Druckluft durch die Einlaßkanäle 128 einen kritischen Wert, und die weitere
geringe Verschiebung des Kolbens 112 führt zur plötzlichen Zunahme des Druckgefälles, das auf die den
Eintrittsöffnungen 124 (Fig. 13) gegenüber angeordneten
Abschnitte des Ringelements 127 einwirkt Die erwähnten Abschnitte des Ringelements 127 werden
verformt und an die Eintiittsöffnungen 124 gedruckt In
diesem Augenblick bewegen sich die an die Eintrittsöffnungen 125 gedrückten Abschnitte des Ringelements
127 unter dem Einfluß von inneren elastischen Kräften und dem Druck der Druckluft in der Leerlaufkammer
114 von den erwähnten Eintrittsöffnungen 125 weg. Der
Druck in der Leerlaufkammer 114 nimmt zu, und die
verbrauchte Druckluft wird aus der Arbeitshubkammer 113 durch die Auspufföffnung 115 in den umgebenden
Raum entfernt. Nach einem Schlag auf das Arbeitsorgan 118 führt der Kolben 112 einen Leerlauf aus. Die
weiteren Bewegungsspiele des Kolbens 112 sind genau so wie das beschriebene.
Die beschriebene Konstruktion des Ventils gestattet
es, die Federungseigenschaft des Ringelements 127 zur Ausführung einer Rückkopplung zwischen Zufuhr von
Druckluft in die Kammer 113 von Druckluft in die Leerlaufkammer 114 auszunutzen. Das erhöht die
Sicherheit des Ventils und bietet die Möglichkeit, die Zufuhr von Druckluft in die erwähnten Kammern
rechtzeitig abzubrechen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Ventilanordnung für Druckluftschlagwerke, bestehend aus einem als Ringelement ausgebildeten
Ventil und einem Ventilsitzkörper mit radialen öffnungen für das Einströmen von Druckluft in die
Arbeitshubkammer, die an ihren radial äußeren Enden in sitzförmige Vertiefungen münden, wobei
das Ventil die öffnungen und Vertiefungen umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement
(24, 29, 48, 73, 74, 103, 103a, 127) aus elastischem Werkstoff besteht und den Ventilsitzkörper
(5, 5', 5", 46, 53, 82, 123) umspannend angeordnet ist und daß die Vertiefungen (6, 28, 68,
69, 70,104,128,129) in Achsrichtung über die axiale
Höhe des Ringelements hinaus offen sind.
2 Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkörper als Verteilerblock
(5,46,53,82,123) ausgebildet ist
3. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am
Ringelement (24) in dem den radialen öffnungen (23) im Ventilsitzkörper (5) gegenüberliegenden Bereich
als Wülste (26) ausgebildete Verstärkungen vorgesehen sind.
4. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vertiefungen, in die die radialen öffnungen münden, von Längsausnehmungen (28) im Ringelement (29)
gebildet sind.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche des Verteilerblocks (5) Vorsprünge (27) aufweist, die das Ringelement (24) in axialer
Richtung fixieren.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ringelement (103, I03a) aufgeschlitzt ausgebildet und mit seinen aufgeschlitzten Enden ar.t Ventilsitzkörper
bzw. Verteilerblock (82) befestigt ist.
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US4266465A (en) | 1981-05-12 |
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