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Entwässerungsventil für Druckluftversorgungsanlagen
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Die Erfindung betrifft ein Entwässerungsventil für Druckluftversorgung
saril agen insbesondere von Fahrzeug-Druckluftbremsen, mit einem eine Wassersammelkammer
und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltenden Gehäuse, wobei die Betätigungsvorflchtung
einen von Druckluftimpulsen gegen Federkraft beaufschlagbaren Steuerkolben aufweist,
welcher in einer ersten, fehlendem Druckluftimpuls entsprechenden Schaltstellung
eine erste, nahe dem Kondensateintritt in das Gehäuse angeordnete Absperreinrichtung
zwischen einer Eingangsöffnung und der Wassersammelkammer geöffnet sowie eine zweite,
nahe dem Kondensatzaustritt angeordnete, als Schieberventil mit ausgebildete Absperreinrichtung
geschlossen und in einer zweiten, vorhandenem Druckluftimpuls entsprechenden Schaltstellung
die erste und die zweite Absperreinrichtung in vertauschten Stellungen hält.
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Mit der DT-AS 1 675 415 ist ein Entwässerungsventli der vorstehend
genannten Art bekannt geworden, bei welchem die zweite Absperreinrichtung als Rundschieberventil
mit einem mit dem Steuerkolben verbundenen Rundschieber und einem diesen umfassenden,
gehäusefesten Dichtring ausgebildet ist.
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Der Rundschieber ist hierbei in einem Abschnitt seiner Längserstreckung,
welcher nur in der zweiten Schaltstellung in dem Bereich des zu ihm gleichachsigen
Dichtringes gelangt, mit Längsnuten versehen, durch welche in dieser zweiten Schaltstellung
das Kondensat aus der Wassersammelkammer am
Dichtring vorbei zur
Atmosphäre abfließen kann. Bei diesem Abfließen können im Kondensat befindliche
Feststoffpartikel die frei vor der Längsnut befindliche Dichtfläche des Dichtringes
beschädigen. Außerdem ergeben sich im Bereich der Seitenkanten der Längsnut örtlich
hohe Flächenpressungen zwischen dem Dichtring und dem Rundschieber, welche während
des Einführens der Längsnut in den Dichtring einen örtlich übermäßig großen Verschleiß
der Dichtfläche des Dichtringes bewirken können. Die beiden vorerwähnten Gegebenheiten
führen zu einer alsbaldigen Undichtheit der zweiten Absperreinrichtung in der ersten
Schaltstellung des Entwässerungsventils, in welcher der Dichtring an einem längsnutfreien
Abschnitt des Kolbenschiebers anliegt und die erste Ventileinrichtung geöffnet ist.
In der ersten, mitunter längere Zeit anstehenden und eine Art Ruhestellung darstellenden
Schaltstellung kann das bekannte Entwässerungsventil somit alsbald, bereits nach
kurzer Betriebszeit, eine Undichtigkeit aufweisen, welche zu einem ständigen Druclrluftverlust
aus der Druckluftversorgungsanlage fährt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein EnaasserunCsventil der eingangs
genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß es auch bei mit Feststoffen
versetztem Kondensat über lange Betriebszeiten sicher und wartungsfrei zu arbeiten
lterma-.
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Diese Aufhabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß
der
Schieber als eine Durchbrechung aufweisender Flachschieber ausgebildet ist, an dessen
ebener, die Mündung der Durchbrechung aufweisenden Schieberfläche eine in der zweiten
Schaltstellung die Durchbrechung umschließende Stirnfläche eines im Gehäuse mit
zur Schieberfläche senkrechter Achsrichtung gehaltenen, ringförmigen Dichtkörpers
elastisch angedrückt ist, wobei der Innenraum des Dichtkörpers in ständiger Verbindung
zur Wassersammelkammer und die Durchbrechung in ständiger Verbindung zur Atmosphäre
bzw. umgekehrt steht.
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Durch diese Ausbildung liegt in beiden Schaltstellungen die stirnseitige
Dichtfläche des Dichtringes vollständig an der Schieberfläche mit überall gleicher
Pressung an, weist also keine Stellen auf, welche einem besonderen Verschleiß oder
einer besonderen Beanspruchung unterworfen werden. Während des Schaltvorganges gleitet
die Schieberfläche an der Stirnfläche des Dichtringes vorbei, wobei an ihr haftende
Kondensatreste abgestreift werden und sie somit gereinigt wird. In seltenen Fällen
kann es vorkommen, daß ein Koniensatpartikel zwischen die Schieberfläche und die
Stirnfläche des Dichtringes gelangt; die beim Arbeiten des Entwässerungsventils
auftretende Verschiebung zwischen diesen beiden Flächen entfernt den Kondensatpartikel
jedoch alsbald wieder von der Stirnfläche des Dichtringes, so daß diese wieder dicht
auf der Schieberfläche aufzuliegen vermag. Das Schieberventil des Entwässerungsventils
weist also eine Art Selbstreinigungseffekt auf, so daß es höchstens für kurze Zeitspannen
sich dann wieder selbsttätig behebende, geringe Undichtigkeiten zeigt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ergibt sich eine konstruktiv
vorteilhafte Ausbildung des Entwässerungsventils, wenn im Gehäuse einander gleichachsig
gegenüberstehend zwei ringförmige Dichtkörper angeordnet sind, zwischen welche der
prismatisch geformte Flachschieber mit zwei an gegenüberliegenden Seiten befindlichen
Schieberflächen eingreift, und wenn der Flachschieber eine axiale, an ihrem einen
Ende zur Atmosphäre offene Ausnehmung aufweist, in welche die Durchbrechungen münden.
Die einander entgegenwirkenden Andrückkräfte der beiden Dichtkörper bewirken hierbei
eine Selbstführung des Flachschiebers, so daß besondere Führungsmittel für diesen
entfallen können.
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Weiterhin kann es zur guten Führung des Steuerkolbens und Abdichtung
des von den Druckluftimpulsen beaufschlagbaren Raumes zweckmäßig sein, zwischen
dem Flachschieber und dem wie bekannt gleichachsig zu diesem angeordneten Steuerkolben
ein mit diesen beiden Teilen verbundenes, abgedichtet verschieblich im Gehäuse geführtes
Rohrteil einzuordnen, dessen auch den Steuerkolben durchsetzender Innenraum einerseits
in die Ausnehmung im Flachschieber und andererseits in einen ansonsten abgeschlossenen
Zylinderraum des Gehäuses mündet.
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Hierdurch ergibt sich zugleich eine Entlüftung des federkraftseitigen
Beaufschlagungsraumes des Steuerkolbens.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann sich eine konstruktiv vorteilhafte
Ausbildung des Entwässerungsventils ergeben, wenn eine den Zylinderraum abschließende
Zwischenwand
des Gehäuses abgedichtet axialverschieblich von einem
Stößel durchbrochen ist, dessen eines Ende einen Verschlußkörper des ersten Absperrorganes
und dessen anderes, in das Rohrteil eintauchendes Ende einen Anschlagteller bildet,
wenn ein auf dem Stößel verschieblich geführter Ringkörper mit seinem radialinneren
Bereich auf den Anschlagteller und mit seinen radialäußeren Bereich auf eine Anschlagfläche
am Ubergang vom Rohrteil zum Flachschieber aufsetzbar ist, und wenn zwischen åeweils
dem Zwischenring und der Zwischenwand bzw. einer Widerlagerfläche am Stößel je eine
Druckfeder eingespannt ist.
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Ein wartungsfreundlicher Aufbau des Entwässerungsventils ist nach
weiteren Merkmalen der Erfindung dadurch erreichbar, daß sich der Flachschieber
mit den Dichtkörpern, das Rohrteil, der Steuerkolben, der Zylinderraum und der Stößel
bei vertikaler Achsrichtung des Entwässerungsventils in einem nach oben mit der
Gehäusezwischenwand endenden, mit dem restlichen Gehäuse lösbar verbundenen und
aus diesem vertikal nach unten herausnehmbaren Einsatzteil befinden. Bei Herausnehmen
des Einsatzteiles sind dann die Dichtflächen des ersten Ventils frei zugänglich
und sämtliche Funktionsteile des Entwässerungsventils mit Ausnahme dessen Gehäuses
können beispielsweise in Art eines Austauschteiles gewartet werden.
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Unter besonders schwierigen Umstanden kann es nach der Erfindung schließlich
auch zweckmäßig sein, das erste Absperrorgan im wesentlichen gleichartig zum zweiten
Absperrorgan
als Schieberventil mit einem mit dem Stößel verbundenen
Flachschieber auszubilden und diesem somit auch die bereits eingange geschilderten
Vorteile zu verleihen.
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In der Zeichnung Fig. 1 und Fig. 2 sind zwei unterschiedlidie Ausführungsbeispiele
für nach der Erfindung ausgestaltete Entwässerun0-sventile daroestellt.
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Nach Fig. 1 weist das Entwässerungsventil ein Gehäuse 1 auf welches
an seiner Oberseite mit einem Gewindenlppel 2 zum Einschrauben in einen nicht dargestellten
Druckluftbehälter versehen ist, in welchem sich das auszuscheidende Kondensat ansnmmelt.
Aus dem Gewindenippel 2 ragt nach oben ein Siebansatz 3, welcher groce Verunreinigungen
vom Entwässerungsventil fernhält.
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Im Gehäuse 1 befindet sich eine Wassersammelkammer 4, deren Wandung
am Kondensateintritt aus dem Gewindenippel 2 bzw.
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den Siebansatz 3 zu einem Ventilsitz 5 ausgebildet ist. Der Boden
6 und eine durchbrochene Zwischenwand 7 des Gehäuses 1 sind mit Öffnungen versehen,
in welche abgedichtet ein durch Vorschraubungen 3 am Gehäuse 1 gehaltenes Einsatzteil
9 eingreift. In einer nach unten zur Atmosphäre offenen Bohrung 10 des Einstatzteiles
9 ist abgedichtet verschieblich ein Rohrteil 11 gelagert. Das Rohrteil 11 trägt
an seinem oberen Ende einen ringförmigen Steuerkolben 12, welcher einen auf Seiten
des Rohrteiles 11 befindlichen, ringförmigen Beaufschlagungsraum 13 von einem im
Einsatzteil 9 befindlichen
Zylinderraum 14 abtrennt. In den Beaufschlagungsraum
13 mündet ein die Zwischenwand 7 durchsetzender und abgedichtet in den Einsatzteil
übergehender Steuerktnal 15 ein, welcher von der nicht dargestellten Druckluftversorgungsanlage
in üblicher Weise, beispielsweise en deren Druckregler aus, mit Druckluftimpulsen
beaufschlagbar ist.
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Am unteren Ende des Rohrteiles 11 ist unter Bildung einer Anschlagfläche
16 das obere Ende eines Flachschiebers 17 gekalten. Der Flachschieber 17 weist an
geUenüberlieger.den Seiten zwei Schieberflächen 18 auf und ist mit einer axialen
Ausnehmung 19 versehen, welche nach oben in den Innenraum des Rohrteiles 11 und
nach unten in die Atmosphäre mündet.
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Nahe des unteren Endes ist der Flachschieber 17 mit Durchbrechungen
20 versehen, welche einerseits in den Schieberflächen 18 und andererseits in der
Ausnehmung 19 münden. Im Einsatzteil 9 sind einander gegenüberstehend zwei ringförmige
Dichtkörper 21 mit zu den Schieberflächen 18 senkrechter Achsrichtung derart gehalten,
daß ihre Stirnflächen elastisch an die Schieberflächen 18 angedrückt werden. Die
Innenräume 22 der Dichtkörper 21 stehen über Querbohrungen im Einsatzteil 9 mit
der Wassersammelkammer 4 in Verbindung.
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Auf der Anschlagfläche 16 liegt ein im Rohrteil 11 verschieblich geführter
Rikörper 23 auf, der verschieblich von einen Stößel 24 durchsetz ist. er Stößel
24 endet unterhalb des Ringkörpers 23 mit einem Anschlagteller 25 und durchragt
andererseits das Rohrteil 11 sowie den Zylinderraum 14, ist abgedichtet
verschieblich
in der eine Gehäusezwischenwand bildenden, oberen Abschlußwandung 26 des Einsatzteiles
9 gelagert und endet in der Wassersammelkammer 4 mit einem dem Ventilsitz 5 gegenüberstehenden
Ventilverschlußkörper 27.
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Zwischen der Abschlußwandung 26 bzw. einer durch eine Verstärkung
des Stößels 24 im Zylinderraum 14 gebildeten Widerlagerfläche 28 und den Ringkörper
23 ist je eine Druckfeder 29 bzw. 30 eingespannt.
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Im Ruhezustand bei fehlendem Druckluftimpuls nimmt das Entwässerunsventil
die in Fig. 1 dargestellte Schaltlage ein.
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Das aus dem Ventilsitz 5 und dem Ventilverschlußkörper 27 gebildete,
erste Absperrorgan ist geöffnet, so daß durch den Siebansatz 3 Kondensat aus dem
nicht dargestellten Druckluftbehälter durch den Gewindenippel 2 in die Wassersammelkaminer
4 einfließen und sich auf deren Boden 6 ansammeln kann. Der Steuerkolben 12 befindet
sich mitsamt den Flachschieber 17 il.
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der unteren Stellung, in welcher die Dichtkörper 21iangeschlossensen
Schicberflächenabschnitten anliegen und die Durchbrechungen 20 sich unterhalb der
Dichtkörper 21 befinden.
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Gelangt über den Steuerkanal 15 ein Druckluftimpuls in den Leau£schlaCungsraum
13, so wird der Steuerkolben 12 gegen den Atmosphärendruck im Zylinderraum 14 unter
Kompression der Druckfeder 29 nach oben verschoben. Über die Anschlag fläche 16
wird dabei der Ringkörper 23 mi-gewlonsen und die Druc:cwieder 30 verschiebt den
Stößel 24 auswärts, bis der Ventilverschlußkörper 27 an Ventilsitz 5 arliegt und
somit die erste
Absperreinrichtung 5, 27 schließt, wodurch die
Wassersammelkammer 4 vom Druckluftbehälter abgesperrt wird. Bei weiterer Aufwärtsbewegung
des Steuerkolobens 12, wobei nunmchr auch die Druckfeder 30 komprimiert wird, gelangt
der über das Rohrteil 11 mit dem Steuerkolben 12 gekuppelte Flachschieber 17 in
eine Hubstellung, in welcher die D'urchbrechunen 20 die Stirnflächen der Dichtltörper
21 überschleifen und in den Bereich deren Innenräume 22 gelangen. Aus der Wassersammelkammer
4 kann das angesammelte Kondensat durch die Innenräume 22 der Dichtkörper 21 sowie
die Durchbrechungen 20, die Ausnehmung 19 und die Bohrung 10 zur Atmosphäre ablaufen.
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Beim Abklingen des Druckluftimpulses im Beaufschlagungsraum 13 drücken
die Druckfedern 29 und 30 alle Teile des Entwässerungsventils wieder in die dargestellten
Lagen zurück, wobei zuerst die Durchbrechungen 20 aus dem Bereich der Dichtkörper
21 nach unten austreten und damit die Wassersammelkammer 4 von der Verbindung zur
Atmosphäre absperren und anschließend sich der Ventilverschlußkörper 27 unter Öffnung
der ersten AbsperreinrichtunC 5, 27 vom Ventilsitz 5 absenkt.
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Die Stirnflächen der Dichtkörper 21 liegen in beiden Schaltstellungen
des Entwässerungsventils vollständig an den Schieberflächen 18 mit am ganzen Umfang
gleichmäßiger Flächenpressung an und sie werden nicht vom ausfließenden Kondensat
umspült. Beim Verschieben des Flachschiebers 17 werden zudem dessen Schieberflächen
13 sowie die an diesen anliegenden
Stirnflächen der Dichtkörper
21 unter Abstreifen von etwa vorhandenem Kondensat bzw. Festkörperpartikoln gereinigt.
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Hieraus ergibt sich eine uoer lanÕe Betriebszeiten des Entwässerungsventils
gute Dichtigkeit des aus dem Flachschieber 17 und den Dichtkörpern 21 gebildeten,
zweiten Absperrorgans 17, 21; sollten doch einmal zwischen die Dichtflächen dieses
zweiten Absperrorgans Fremdkörper eingedrungen sein und eine geringe Undichtigkeit
bewirken, so werden diese bei den folgenauen Arbeitsspielen des Entwässerungsventils
selbsttätig von den Dichtflächen entfernt, das heißt, das zweite Absperrorgan regeneriert
sich selbst.
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Das erste Absperrorgan ist infolge seires Aufbaues relativ unempfindlich
gegen Verschmutzungen, da das in das Gehäuse 1 durch den Ge':indenppel 2 einströmende
Kondensat Feststoffpartikel vom Ventilverschlußkörper 27 bzw. den Ventilsitz 5 hier
geringe Undichtheiten abspült. Außerdem sind infolge der relativ hurzen Standzeiten
des Entwässerungsventils in der Stellung mit geschlossenem ersten Absperrorgan -ritisch
und körben ohne weiteres in Kauf genommen werden.
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Ds ist jedoch auch möglich, das erste Absperrorgan analog zum zweiten
Ab sperror0-- an mit einem Flachschieber auszustatten und somit auch für dieses
erste Absperrorgan die vorstehend zum zweiten Absperrorgan geschilderten Vorteile
zu erzielen.
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Nach Fig. 2 ist der einen vergrößerten Durchmesser aufweisonde
Gewindenippel
2' in Anschluß an den Siebansatz 3 mit einem gegabelten hanal 31 versehen, welcher
an seinen Enden in die Innenräume 32 zweier einander mit waagrechter Achsrichtung
gegenüberstchend angeordneter Ringkörper 33 übergeht. Zwischen die beiden Ringkörper
33 greift mit seinen beidseitigen Schieberflächen ein Flachschieber 34 ein, welcher
anstelle des Ventilverschlußkörpers 27 nac Fig. 1 am oberen Ende des Stößels 24'
befestigt ist. Der in einer entsprechend geformten Ausnehmung 35 des Gewindenippels
2' verschiebliche Flachschieber 34 ist nahe seines oberen Endes mit zwei Durchbrechungen
36 versehen, welche in der unteren, dargestellten Stellung des Stößels 24' mit den
Innenräumen 32 der Ringkörper 33 kommunizieren. Nahe seines unteren Endes ist der
Flachschieber 34 mit Öffnungen 37 versehen, welche seinen Innenraum 33 ständig mit
der Wassersammelkammer 4 verbinden.
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Der übrige Aufbau des Entwässerungsventils nach Fig. 2 entspricht
völlig desjenigen nach Fig. 1.
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Der Flachschieber 34 stellt zusammen mit den stirnseitig elastisch
an ihn angedrückten Ringkörpern 33 das erste Absperrorgan 33, 34 dar, welches bei
fehlendem Druckluftimpuls in der in Fig. 2 gezeigten Schaltstellung geöffnet ist:
Durch den Sieb ansatz 3 kann Kondensat durch den Kanal 31, die Innenräume 32 der
Ringkörper 33, die Durchbrechungen 36, den Innenraum j3 und die Öffnungen 37 in
die llasscrsÔmnclkanner 4 gelangen und sich vor dem geschlossenen, zweiten Absperrorgan
17, 21 sammeln.
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Bei anstehendem Druckluftimpuls und somit angehobenem Steuerkolben
12 befinden sich die Durchbrechungen 36 in einer zu den Ringkörpern 33 nach oben
versetzten Lage und die Ringkörper 33 liegen an einem geschlossenen Wandungsabschnitt
der Dichtflächen des Flachschiebers 34. Damit ist das erste Absperrorgan 33, 34
geschlossen und über das wie zu Fig. 1 beschrieben geöffnete zweite Absperrorgan
17, 21 vermag das sich in der Wassersainnelkammer 4 angesammelte Kondensat zur Atmosphäre
auszufließen.
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Es ist auch möglich, das Entwässerungsventil' nach Fig. 1 oder 2 mit
waagrechter Achsrichtung liegend zu betreiben; hierbei ist es jedoch zweckmäßig,
insbesondere die Flachschieber dieser Betriebsart konstruktiv anzupassen. Dabei
kann es zweckmäßig sein, wenn die Innenräume der Dichtringe ständig an die Atmosphäre
und die Durchbrechuag des Flachschiebers ständig an die Wassersammelkammer angeschlossen
ist.