DE2813090A1

DE2813090A1 - Absperrventil fuer hohe und hoechste druecke, insbesondere fuer spritzpistolen

Info

Publication number: DE2813090A1
Application number: DE19782813090
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl Ing Huperz; Wolfgang Maasberg
Original assignee: Woma Apparatebau GmbH
Current assignee: Woma Apparatebau GmbH
Priority date: 1978-03-25
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2017266A; JPS54131111A

Description

Woma-Apparatebau Wolfgang Maasberg & Co. GmbH Werthauser Straße 77 - 79 4100 Duisburg. .14. .......

Absperrventil für hohe und höchste Drücke insbesondere .für .Spritzpistolen

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritzpistolen, bestehend aus einem durch das abzusperrende Druckmedium angetriebenen Steuerkolben, welcher in einem Zylinder des Ventilgehäuses unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes zwischen einem Eintrittsstutzen und einem Äustrittsstutzen für das Druckmedium mit einem Dichtkolben gegen einen dem Austrittsstutzen zugeordneten

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Andrefewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Dichtsitz arbeitet, und aus einem Betätigungsmechanismus für den Steuerkolben zur Auslösung einer öffnungs- oder Schließbewegung .

Es ist ein Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritzpistolen bekannt, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem durch das abzusperrende Druckmedium angetriebenen Differentialkolben besteht, welcher in einem Zylinder des Ventilgehäuses zwischen einem Eintrittsstutzen und einem Austrittsstutzen für das Druckmedium gegen einen dem Austrittsstutzen zugeordneten Dichtsits arbeitet, ferner aus einem In Strömungsrichtung vor dem Differentialkolben in einer gemeinsamen Druckkammer angeordneten Steuerkolben mit zugeordneter Betätigungsvorrichtung, wobei zwischen der Außenv/and des Differentialkolbens und der Innenwand des Zylinders eine ans dem Eintrittsbereich des Druckmediums in die Druckkammer führende Brosselstrecke gebildet ist. Der Differentialkolben ist bei dieser bekannten Konstruktion durch die Druckkammer von dem Steuerkolben getrennt, wobei sich der Steuerkolben wie der Differentialkolben infolge Druckbeaufschlagung durch das Druckmedium von dar Druckkammerseite her in Schließstellung befindet und nach Z-urückdrücken in Offenstellung mittels der Betätigungsvorrichtung einen in dera Ventilgehäuse angeordneten sowie in Strömungsrichtung vor dem Dichtsitz für den Differentialkolben in den Austrittsstutzen mündenden Bypaß¹-Iianal freigibt, - Bisse bekannte Ausführungsform ist in bautechnischer Hinsicht verhältnismäßig aufwendig, schon weil getrennt voneinander ein Differentialkolben und ein Steuerkolben sc-.-jie darüber hinaus sin Bypaßkanal vorgesehen sind. Kleine Ventilquerschnitte sind die Folge« Darüber hinaus ist ein kontrolliertes Übergangsfunktionsverhalten beim offnen des Absperr-

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte on Essen

ventils ebenso wie ein exaktes Schließen nicht unbedingt gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritzpistolen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches sich durch ein exaktes Schließen und kontrolliertes Übergangsfunktionsverhalten im Zuge des Öffnens ebenso auszeichnet wie durch Leichtgängigkeit bei der Betätigung und einfache Montage.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Absperrventil dadurch, daß der Steuerkolben in Strömungsrichtung vor dem Dichtkolben einen verjüngten Kolbenschaft und vor dem verjüngten Kolbenschaft einen Gegenhaltekolben und einen einerseits in den Austrittsstutzen mündenden, andererseits in Strömungsrichtung vor dem Gegenhaltekolben aus dem Kolbenschaft austretenden Druckausgleichskanal aufweist, und daß bei in Schließstellung befindlichem Steuerkolben die von dem Druckmedium wirksam beaufschlagte Kolbenfläche des Dichtkolbens gleich groß oder größer als die wirksam beaufschlagte Schaftfläche des verjüngten Kolbenschaftes und diese Schaftfläche gleich groß oder größer als die wirksam beaufschlagte Kolbenfläche des Gegenhaltekolbens gewählt ist.

Die hydraulische Öffnungs- und Schließkraft bzw. neutrales Verhalten bei dem erfindungsgemäßen Absperrventil werden durch folgende Flächenverhältnisse erzielt:

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a) Unterstützung der Schließkraft

F >· F
*1 ^ 2

b) Unterstützung der Öffnungskraft

F *> F - F

c) Neutrales Verhalten

F = F = F — F *1 2 3 4

Bevorzugt wird die Kombination

> F = F - F 2 *3 4

Es bedeuten:

F = wirksam beaufschlagte Kolbenfläche des Dichtkolbens,

F„ = Schaftfläche des verjüngten Kolbenschaftes ,

F^ - F = wirksam beaufschlagte Kolbenfläche des Gegenhaltekolbens.

Durch die Kombination hydraulischer Schließ- und Öffnungseffekte wird in Verbindung mit einer nachgeschalteten Feder im Betätigungsmechanismus für den Steuerkolben ein Flipflop-Verhalten erzielt. Daraus resultiert ein festes Schließen am Dichtsitz durch Hydrokraft. I\-ach dem Öffnen des Absperrventils ist lediglich eine geringe Haltekraft am Abzugshebel des Betä-

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tigungsmechanismus erforderlich, nämlich infolge einer hydraulischen Entlastungskraft am Gegenhaltekolben- Insoweit wird eine Gegenhaltung durch einen hydraulischen Kolbenantrieb verwirklicht, die zur Kompensierung der hydraulischen Kraft bei und nach dem öffnen des erfindungsgemäßen Absperrventils dient.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung nach einem Vorschlag mit besonderer Bedeutung vor, daß der Steuerkolben im Bereich des Eintrittsstutzens einen Drosselkolben mit positiver überdeckung eines den Drosselkolben umgebenden, an den Eintrittsstutzen angeschlossenen Ringkanals aufweist und zwischen der äußeren ümfangsfläche des Drosselkolbens und der inneren Umfangsflache des Zylinders eine Drosselstrecke vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist der Drosselkolben umfangsseitig sich in Strömungsrichtung erweiternde Steuernuten auf» Durch die Drosselstrecke zwischen dem Drosselkolben und dem Zylinder und der Steuernuten wird das Dämpfungsverhalten bei der Funktion des erfindungsgemäßen Absperrventils bestimmt. Dadurch ist zugleich ein kontrolliertes Übergangsfunktionsverhalten gewährleistet. Ferner empfiehlt die Erfindung, daß zwischen dem Dichtkolben bzw. Drosselkolben und dem Gegenhaitekolben eine Lagerbuchse für den Kolbenschaft in den Zylinder mit Dichtwirkung eingesetzt ist und der Zwischenraum zwischen der Lagerbuchse und dem Gegenhaltekolben eine Entlüftungsbohrung aufweist. Die Lagerbuchse begrenzt den mit Druckmedium gefüllten Zwischenraum, in welchem der Dichtkolben arbeitet. Weitere Lagerbuchsen sind vorzugsweise in Strömungsrichtung vor dem Gegenhaltekolben in den Zylinder bzw. das Ventilgehäuse eingesetzt» Das Ventilgehäuse kann auch unmittelbar zur Lagerung

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S;, Gssfeyssa Bi MascSi, P-sfenfenwälte in Essen

des Steuerkolbsns herangesogen werden» Der Druckaiisgleichskanal ist vcrsugsweise als Zentralbohrung in dem Steuerkolben ausgebildet und mvndet mittels eiiier Querbohrung in eine Gegenhaltekainraer vor dem Gegenhaitekolben. Die Gegenhaltekammer ist ihrerseits wiederum durch eine Lagerbuchse für den Kolbenschaft begrenzt.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritspistolen, verwirklicht wird, welches sich einerseits duroh ein exaktes Schließen des Dichtkolbens mit hydraulischem Schließeffekt auszeichnet, andererseits ein kontrolliertes Übergangsfunktionsverhalten gewährleistet. Ein hydraulischer öffnungseffekt unterstützt die Haltekraft am Äbsugshebel des Betätigungsmechanismus, während darü- ?::sr hinaus Lsichtgängigkeit durch den Aufbau des Steuerkolbens mit "lachgeschalteter hydraulischer Gegenhaltung garantiert ist. Die Montage des erfindungsgemäßen Absperrventils ist verhältnismäßig einfach, weil sich praktisch eine Steckkonstruktion verwirklichen läßt, denn der Steuerkolben kann in vormontiertem Zustand in den abgesetzten Zylinder eingesetzt werden. Anschließend wird der Dichtsits eingeführt und bei einer Spritzpistole mit dem Pistolenrohr bzw. Austrittsstutzen verschraubt. - Endlich läßt die erfindungsgemäße Konstruktion große Ventilquerschnitte zu, so daß mit großen Förderinengen bei geringem Druckabfall gearbeitet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh.""ungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen

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Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil mit angedeutetem Betätigungsmechanismus in Schließstellung,

Fig. 2 eine andere Ausfuhrungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 und

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 1 in Offenstellung.

In den Figuren ist ein Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritzpistolen dargestellt, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem durch das abzusperrende Druckmedium sekundär angetriebenen abgestuften Steuerkolben 1 besteht, welcher in einem Zylinder 2 des Ventilgehäuses 3 unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes 4 zwischen einem Eintrittsstutzen 5 und einem Austrittsstutzen

6 für das Druckmedium mit einem konischen Dichtkolben 7 gegen einen dem Austrittsstutzen 6 zugeordneten Dichtsitz 8 arbeitet. Ferner weist das Absperrventil einen Betätigungsmechanismus 9 für den Steuerkolben zur Auslösung einer öffnungs- oder Schließbewegung auf. Der Steuerkolben 1 weist in Strömungsrichtung vor dem Dichtkolben 7 einen verjüngten Kolbenschaft 10 und vor dem verjüngten Kolbenschaft 10 einen Gegenhaltekolben 11 auf. Ferner besitzt der Steuerkolben 1 einen einerseits in den Austrittsstutzen 6 mündenden, andererseits in Strömungsrichtung vor dem Gegenhaitekolben 11 aus dem Kolbenschaft 10 austretenden Druckausgleichskanal 12 auf. Bei in Schließstellung befindlichem Steuerkolben 1 ist die von dem Druckmedium wirksam beaufschlagte Kolbenfläche F. des Dichtkolbens

7 gleich groß oder größer als die v/irksam beaufschlagte Schaftfläche F₂ des verjüngten Kolbenschaftes 10, während diese

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Schaftfläche F- gleich groß oder größer als die wirksame beaufschlagte Kolbenfläche F_ - F des Gegenhaltekolbens 11 gewählt ist. Dadurch wird ein hydraulischer Schließeffekt erreicht. - Nach einer abgewandelten Ausfuhrungsform kann der Steuerkolben 1 im Bereich des Eintrittsstutzens 5 einen Drosselkolben 13 mit positiver Überdeckung eines den Drosselkolben 13 umgebenden, an den Eintrittsstutzen 5 angeschlossenen Ringkanals 14 besitzen, während zwischen der äußeren Umfangsfläche des Drosselkolbens 13 und der inneren Umfangsflache des Zylinders 2 eine Drosselstrecke 15 vorgesehen ist. Der Drosselkolben 13 weist umfangsseitig sich in Strömungsrichtung erweiternde Steuernuten 16 auf. - Zwischen dem Dichtkolben 7 bzw. Drosselkolben 13 und dem Gegenhaltekolben 11 ist eine Lagerbuchse 17 für den Kolbenschaft 10 in den Zylinder mit Dichtwirkung eingesetzt. Der Zwischenraum 17 zwischen der Lagerbuchse 17 und dem Gegenhaltekolben 11 weist eine Entlüftungsbohrung 19 auf, die gleichzeitig zum Dämpfen und Ablassen von Leckwasser dient. Die Lagerbuchse 17 begrenzt den mit Druckmedium gefüllten Zwischenraum zwischen Dichtkolben 7 und Zylinder 2. Der Druckausgleichskanal 12 ist als Zentralbohrung in dem Steuerkolben 1 ausgebildet und mündet mittels einer oder mehrerer Querbohrungen 20 in eine Gegenhaltekammer vor dem Gegenhaltekolben 11.

Beim Öffnen des Absperrventils wird der Steuerkolben 1 mittels des Betätigungsmechanismus 9 zurückgezogen, so daß der Dichtkolben 7 von dem Dichtsitz 8 abhebt. Dadurch strömt das Druckmedium in den Austrittsstutzen 6, staut sich dort infolge einer düsenartigen Verengung auf und strömt teilweise über den Druckausgleichskanal 12 in die Gegenhaltekammer 21 vor den Gegenhaltekolben 11, bis praktisch Druckausgleich hergestellt ist.

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Folglich lassen sich die Öffnungs- und Schließbewegungen beliebig schnell oder langsam auslösen, sind darüber hinaus die von der Bedienungsperson manuell aufzubringenden Haltekräfte bzw» Betätigungskräfte für den Betätigungsmechanismus 9 verhältnismäßig gering. Die Wahl der wirksamen Querschnitte von Dichtkolben 7, Kolbenschaft 10 und Gegenhaltekolben 11 ermöglichen jeweils eine Unterstützung der Schließkraft bzw. Öffnungskraft oder der Einrichtung eines neutralen Verhaltens=

Aus sicherneitstechnischen Gründen ist es notwendig, daß die Rückstoßkraft des Druckmediums beim öffnen der Spritzpistole langsam und stetig - also analog zur Bewegung des Äbzugshebels aufgebaut x-jird»

Beim Auftreten äußerer, gegen die nicht gezeigte Ventilfeder gerichteter Kräfte verhindert der Dämpfungswiderstand am Steuerkolben ein ungeteiltes Öffnen der Spritzpistole«

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Claims

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Patentansprüche :

My Absperrventil für hohe und höchste Drücke, insbesondere für Spritzpistolen, bestehend aus einem durch das abzusperrende Druckmedium angetriebenen Steuerkolben, welcher in einem Zylinder des Ventilgehäuses unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes zwischen einem Eintrittsstutzen und einem Austrittsstutzen für das Druckmedium mit einem Dichtkolben gegen einen dem Austrittsstutzen zugeordneten Dichtsitz arbeitet, und aus einem Betätigungsmechanismus für den Steuerkolben zur Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (1) in Strömungsrichtung vor dem, Dichtkolben (7) einen verjüngten Kolbenschaft (10) und vor dem verjüngten Kolbenschaft (10) einen Gegenhaltekolben (11) und einen einerseits in den Austrittsstutzen (6) mündenden, andererseits in Strömungsrichtung vor dem Gegenhaltekolben (11) aus dem Kolbenschaft (10) austretenden Druckausgleichskanal (12) aufweist, und daß bei in Schließstellung befindlichem Steuerkolben (1) die von dem Druckmedium wirksam beaufschlagte Kolbenfläche (F^) des Dichtkolbens (7) gleich groß oder größer als die wirksam beaufschlagte Schaftfläche (F„) des verjüngten Kolbenschaftes (10) und diese Schaftfläche (F„) gleich groß oder größer als die wirksam beaufschlagte Kolbenfläche (F₃ F₄) des Gegenhaltekolbens (11) gewählt ist.
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (1) im Bereich des Eintrittsstutzens (5) einen Drosselkolben (13) mit positiver Überdeckung eines den

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ORIGINAL INSPECTED

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Drosselkolben umgebenden, an den Eintrittsstutzen (5) angeschlossenen Ringkanals (14) aufweist und zwischen der äußeren Umfangsflache des Drosselkolbens (13) und der inneren ümfangsfläche des Zylinders (2) eine Drosselstrecke (15) vorgesehen ist.
3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (13) umfangsseitig sich in Strömungsrichtung erweiternde Steuernuten (16) aufweist.
4. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtkolben (7) bzw. Drosselkolben (13) und dem Gegenhaitekolben (11) eine Lagerbuchse

(17) für den Kolbenschaft (10) in den Zylinder (2) mit Dichtwirkung eingesetzt ist und der Zwischenraum (18) zwischen der Lagerbuchse (17) und dem Gegenhaltekolben (11) eine Entlüftungsbohrung (19) aufweist.
5. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal (12) als Zentralbohrung in dem Steuerkolben (1) ausgebildet ist und mittels einer oder mehrerer Querbohrungen (20) in eine Gegenhaltekammer (21) vor dem Gegenhaltekolben (11) mündet.

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