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Ventil
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Drucflüssigkeitsleitung,
mit einem Ventilgehäuse, welches zwischen einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung
für die Druckflüssigkeit ein Absperrorgan enthält.
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Ein solches Ventil kann beispielsweise als Bypäßventil im Zusammenhang
mit einer Spritzpistole zum Reinigen von Gegenständen verwendet werden. Das von
einer Pumpe aus einer Saugleitung angesaugte Spritzwasser wird dabei über das Ventil
zu der Spritzpistole geleitet und mit hohem
Druck dort ausgespritzt.
Um die Leistung der Pumpe möglichst niedrig zu halten, wenn die Spritzpistole geschlossen
ist, also in den Zeiträumen, wenn kein Spritzwasser ausgespritzt wird, soll das
Ventil das angelieferte Druckwasser über eine Bypaßleitung automatisch wieder in
die Saugleitung einströmen lassen. Diese Bypaßleitung soll von dem Ventil automatisch
verschlossen werden, wenn die Spritzpistole geöffnet wird, um Druckflüssigkeit auszuspritzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsttätig arbeitendes
Ventil zu schaffen, welches die von einer Pumpe angelieferte Druckflüssigkeit je
nach der Abnahme am Verbraucher entweder in die Verbraucherleitung oder zurück in
die Saugleitung strömen läßt. Außerde-m soll dieses Ventil die Funktion eines Sicherheitsventils
übernehmen, welches bei abgeschaltetem Verbraucher verhindert, daß die Verbraucherleitung
unter unzulässig hohem Druck steht. Die selbsttätige Arbeitsweise soll sich bei
dem Ventil in einfacher Weise in bestimmten Grenzen des Druckes der Druckflüssigkeit
einstellen lassen. Bei hierfür verwendeten Druckfedern sollen schon geringe Federkräfte
genügen, um die Verhaltensweise des Ventils einzustellen, so daß für die Druckfedern
geringe Abmessungen gewählt werden können.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß eine mit der Eintrittsöffnung
unmittelbar verbundene Druckkammer mit einer zweiten absperrbaren Austritt.söffnung
verbunden ist. Das Absperrorgan der zweiten Austrittsöffnung ist bevorzugt mit einem
in dem Ventilgehäuse verschiebbar gelagerten, an beiden Stirnseiten von der Druckflüssigkeit
beaufschlagten Kolben verbunden. Auf diese Weise wirkt sich der hohe Druck der Druckflüssigkeit
an dem Absperrorgan der zweiten Austrittsöffnung praktisch nicht aus.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen
enthalten. Der Schutzumfang erstreckt sich nicht nur auf die beanspruchten Einzelmerkmale,
sondern auch auf deren Kombination.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig.l eine schematische Ansicht
des zu einer Spritzpistole als Verbraucher führenden Fördersystems mit eingebautem
Ventil; Fig.2 einen Längsschnitt durch das Ventil; Fig.3 den Kolben des Ventils
mit den daran fest angeordneten Zugstangen und einem an einer der Zugstangen angreifenden
Betätigungsorgan in einer gegenüber Fig.2 abgewandelten Ausführungsform.
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Das Ventil ist aus mehreren Drehteilen aufgebaut. In ein Ventilgehäuse.
10 ist eine durchgehende koaxiale Bohrung 11 eingearbeitet. Eine zweite Bohrung
des Ventilgehäuses 10,. deren Achse zur Achse der Bohrung 11 im rechten Winkel angeordnet
ist und diese schneidet, enthält ein Einsatzstück 12, welches passend eingesetzt,
mit mehreren Dichtungsringen abgedichtet und mit Hilfe eines Stiftes. 13 in dem
Ventilgehäuse 10 .befestigt ist. Koaxial zu der Bohrung 11 enthält das Einsatzstück
12 eine durchgehende Bohrung, die eine Druckkammer 14 bildet. Senkrecht zu dieser
Bohrung sind in das Einsatzstück 12 von den Stirnseiten her weitere Bohrungen eingearbeitet,
eine Eintrittsöffnung 15 und eine Austrittsöffnung 16. Die Eintrittsöffnung 15 verbindet
die Druckkammer 14 nach außen, während ihre Verlängerung jenseits der Druckkammer
als zentrale Bohrung 17 die Verbindung der Druckkammer 14 mit der Austrittsöffnung
16 herstellt.
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Die Bohrung der Austrittsöffnung 16 hat einen größeren Durchmesser,
als die zentrale Bohrung i7 im Inneren des Einsatzstückes 12. Auf diese Weise entsteht
ein konischer Übergang dieser beiden Bohrungen, der als Ventilsitz eines Rückschlagventils
dient. Der Ventilkörper ist eine Kugel 18, die von der Seite der Austrittsöffnung
16 her mittels einer Druckfeder 19 an den Ventilsitz angedrückt wird. Die Druckfeder
19 wird dabei an ihrem von der Kugel 18 abgewandten Ende von einer Gewindehülse
20 gehalten, die in die mit einem Innengewinde versehene Bohrung der Austrittsöffnung
16 eingeschraubt ist..
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Innerhalb der Bohrung 11 des Ventilgehäus.es lO ist ein Kolben 21
angeordnet, an dessen einer Stirnseite eine durch die Druckkåmmer 14 hindurch verlaufnde
Zugstange 22 befestigt ist. An der anderen Stirnseite des Kolbens 21 ist eine zweite
Zugstange 23 befestigt. Diese feste Verbindung zwischen dem Kolben 21, der ersten
Zugstange 22 und der zweiten Zugstange 23 kann eine Schraubverbindug sein, wobei
die- den Kolben 21 tragende erste Zugstange 22 in eine Gewindebohrung der zweiten
Zugstange 23 eingeschraubt ist.
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Am von dem Kolben 21 abgewandten Ende ist an der Zugstange 22 außerhalb
der Druckkammer 14 ein Ventilkegel 24 ausgebildet, der bei Verschiebung des Kolbens
21 innerhalb der Bohrung 11 und damit bei Verschiebung der Zugstange 22 an einen
den Ventilsitz bildenden Ring 25 anlegbar ist. Dieser stützt sich in axialer Richtung
an dem Einsatzstück 12 ab und ist von einer Hülse 26 abgestützt, die innerhalb des
Ventilgehäuses 10 von einer Gewindebuchse 27 gehalten wird. Die zu der Bohrung 11
koaxiale Bohrung der Gewindebuchse 27 bildet eine zweite Austrittsöffnang 28 des
den tils, über welche die Druckkammer 14 ebenfalls nach außen
geöffnet
ist und mittels des aus dem Ventilkegel 24 und dem Ring 25 bestehenden Absperrventilsgeschlossen
werden kann.
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An dem von der zweiten Austrittsöffnung 28 abgewandten Ende des Ventilgehäuses
lO:ist dieses mit Hilfe eines in die Bohrung 11 stirnseitig eingesteckten Stopfens
29 verschlossen, durch den die zweite Zugstange 23 hindurch verläuft.
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Der Stopfen 29 und die zweite Zugstange 23 sind innerhalb des Ventilgehäuses
durch einen in entsprechenden gemeinsamen Ausnehmungen angeordneten Stift 30 gegen
Verdrehung gesichert. Dabei ist die Ausnehmung innerhalb der zweiten Zugstange 23
so lang, daß das Öffnen und Schließen des aus Ventilkegel 24 und Ring 25 gebildeten
Absperrventils nicht behindert wird. Der Stopfen 29 ist mit einem an der äußeren
Stirnseite des Ventilgehäuses anliegenden Flansch versehen, welcher von einer Gehäusemutter
31 an die Stirnseite des Ventilgehäuses 10 angedrückt wird.
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Die zweite Zugstange 23 verläuft durch die -Gehäusemutter 31 hindurch
und endet außerhalb des Ventilgehäuses 10 in einem Außengewinde. Auf die Gehäusemutter
31. ist-eine zylindrische Druckfeder 32 aufgesteckt, die die zweite Zugstange 23
umgibt. Sie stützt sich also mit einem Ende an der Gehäusemutter 31 ab. Für die
Abstützung ihres anderen Endes ist eine Flanschmutter 33 vorgesehen, die auf das
Gewindeende der zweiten Zugstange 23 aufgeschraubt ist und mit einem Stützflansch
34 an der Druckfeder 32 anliegt.
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Eine das außerhalb des Ventilgehäuses 10 befindliche Ende der Zugstange
23 und die Druckf-der 32 einschließlich-der Flanschmutter 33 umgebende zylindrische
Kappe 35 ist mittels einer Schraube 36 an der Flanschmutter 33 befestigt.
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Zwischen der Bohrung der Austrittsöffnung 16 und dem von der Bohrung
11 und der Stirnseite des Kolbens 21 gebildeten Raum, an der die zweite Zugstange
23 befestigt ist, ist eine Verbindung für die Druckflüssigkeit hergestellt. Zu diesem
Zweck weist das Einsatzstück 12 eine radiale Bohrung 37 auf, die in einem in das
Einsatzstück 12 von außen in Umfngsrichtung eingearbeiteten Ringkanal 38 innerhalb
des Ventilgehäuses IO.endet. Über einen Verbindungskanal 39 innerhalb des Ventilgehäuses
10 ist der Ringkanal 38 mit der Bohrung 11 an der der zweiten Zugstange 23 zugee
wandten Stirnseite des Kolbens 21 verbunden.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 der Zeichnung die
Kappe 35 als Betätigungsorgan dient, in-dem durch ihre Drehung um ihre Achse die
Flanschmutter 33 mehr oder weniger auf die zweite Zugstange 23 aufgeschraubt werden
und dabei die Druckfeder 32 mehr oder weniger zusammengedrückt werden kann, ist
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 der Zeichnung als Betätigungsorgan an einer
der Flanschmutter 33 entsprechenden Flanschhülse 40 eine Kappe 41 aufgeschraubt.
Die Flanschhülse hat einen Stützflansch 42, an dem sich an einer Stirnseite die
Druckfeder 32 abstützt, während die andere Stirnseite die Begrenzung für die Kappe
41 bildet. In eine zentrale stirnseitige Gewindebohrung 43 ist ein durch die Kappe
41 hindurch verlaufender Stift 44 eingeschraubt. Die Kappe 41 ist mit dem Schlauch
eines Bowdenzuges und der Stift 44 ist mit dem Seil dieses Bowdenzuges, der jedoch
nicht dargestellt ist, verbunden.
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Das Ventil ist gemäß .Fig.1 der Zeichnung in ein Fördersystem eingebaut,
welches eine innerhalb eines Maschinengehäuses 45 angeordnete Pumpe 46 enthält.
Über eine Saug-
leitung 47 saugt die Pumpe 46 Flüssigkeit an und
fordert sie über eine Druckleitung 4d zu dem Ventil 10. Von dort strömt die Druckflüssigkeit
entweder über eine Verbraucherleitung 49, die als Schlauch ausgebildet sein kann,
zu einer Spritzpistole 50 mit einer Spritzlanze 51 und einer Spritzdüse 52, oder
sie strömt, wenn die Spritzpistole 50 geschlossen ist, von dem Ventil 10 über eine
Bypaßleitung 53 zurück in die Saugleitung 47. In die Bypaßleitung 53 ist ein Rückschlagventil
54 eingebaut.
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Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet wird folgt. Die von der Pumpe
46 geförderte Druckflüssigkeit gelangt über die Eintrittsöffnung 15 in das Einsatzstück
12, strömt von dort in die Druckkammer 14-und durch die zentrale Bohrung 17 zu dem
Rückschlagventil. Gegen die Wirkung der Druckfeder 19 verschiebt die Druckflüssigkeit
die Kugel 18 und öffnet dabei das Ventil, sie strömt weiter durch die Austrittsöffnung
16 in die Verbraucherleitung 49 und gelangt zur Spritzpistole 50, wo sie über die
Spritzlanze 51 und die Spritzdüse 52 ausgespritzt wird.
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Während diese Strömungsverhältnisse bestehen, ist der Weg der Druckflüssigkeit
aus der -Druckkammer 14 über die zweite Austrittsöffnung 28 in die Bypaßleitung
53 verschlossen, weil die Ventilkegel 24 infolge der Wirkung der Druckfeder 32 an
dem Ring 25 anliegt, so daß das Absperrorgan der zweiten Austrittsöffnung 28 verschlossen
ist. Auf beiden Seiten des Kolbens 21 herrscht, von geringfügigen Druckverlusten
abgesehen, derselbe -Flüssigkeitsdruck, weil Druckflüssigkeit auc.h über die radiale
Bohrung 37, den Ringkanal 38 ud den Verbindungskanal 39 in den von der zweiten Zugstange
23 durchdrungenden Teil der Bohrung 11 hineingelangen kann.
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Sobald nun die Spritzpistole 50 geschlossen wird, so daß Druckflüssigkeit
aus der Spritzdüse 52 nicht mehr ausgespritzt wird, werden von der Spritzpistole
50 aus die Strömungsverhältnisse unterbrochen. Nun baut sich in der Verbraucherleitung
49 eine Druckspitze auf, die bis in das Ventil 10 zurückwirkt. Hier wird nun das
Rückschlagventil mit der Kugel 18 geschlossen und gleichzeitig gelangt der höhere
Druck durch den Verbindungskanal 39 an die der zweiten Zug stange 23 zugewandte
Stirnseite des Kolbens 21 in der Bohrung 11. Die Druckdifferenz zwischen dem hier
anstehenden Flüssigkeitsdruck und dem innerhalb der Druckkammer 14 an der der Zugstange
22 zugewandten Stirnseite des Kolbens 21 anstehenden Druck bewirkt nun eine Schubkraft
des Kolbens 21, die vermindert um die.Kraft der Druckfeder 32 die Zugstange 22 zur
zweiten Austrittsöffnung 28 hin verschieb-t und dabei -den Ventilkegel 24 von seinem
Ring 25 abhebt, dieses Absperrventil also öffnet.
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Die Druckflüss-igkeit kann nun von der Eintrittsöffnung 15 über die
Druckkammer 14 durch die zweite Austrittsöffnung 28 in die Bypaßleitung 53 strömen
und wieder in die Saugleitung 47 gelangen. Wenn die Spritzpistole 50 -geschlossen
ist, kann die Pumpe 46 also bedenkenlos weiterarbeiten, ohne -daß ein zu hoher Druck
aufgebaut wird und ohne daß zu viel Pumpenenergie verbraucht wird.
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Wird die Spritzpistole 50.nun wieder geöffnet, so fällt der Druck
in der Verbraucherleitung 49 und in der Bohrung der Austrittsöffnung 16 des Ventils
ab, so daß auch an der der zweiten Zugstange 23 zugewandten Stirnseite des Kolbens
21 ein geringerer Druck besteht. Der höhere Druck in der Druckkammer 14 bewirkt
nun gemeinsam mit der Druck-Reder 32 eine Verschiebung des Kolbens.21 zurück, wobei
der Ventilkegel 24 wieder an den King 25 angelegt und
und dieses
Absperrventil geschlossen wird. Gleichzeitig bewirkt der höhere Druck in der Druckkammer
14 ein Öffnen des Rückschlagventils der Kugel 18, so daß nun wieder neue Druckflüssigkeit
über die Eintrittsöffnung 15 durch die Druckkammer 14 und die zentrale Bohrung 17
in die Bohrung der Austrittsöffnung 16 und von dort über die Verbraucherleitung
49 zur Spritzpistole 50 gelangen kann.
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Das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils der zweiten Austrittsöffnung
28 läßt sich durch mehr oder weniger starkes Vorspannen der Druckfeder 32 beeinflussen.
Zu diesem Zweck wird gemäß Fig.2 der Zeichnung die Kappe 35 in Umfangsrichtung gedreht,
wobei die Flanschmutter 33 auf das Außengewinde der Zugstange 23 aufgeschraubt bzw.
von dort abgesdaubt wird. Gemäß Fig.3 der Zeichnung wird die Druckfeder 32 über
die Kappe 41 und den Stift 44 des Bowdenzuges in ihrer Vorspannung verändert. Diese
Ausführung ermöglicht es, das Betätigungsorgan am anderen Ende des Bowdenzuges an
einer beliebigen Stelle anzuordnen, so daß für die Anordnung des Ventils 10 im Bereich
der Pumpe 46 konstruktive Freiheit besteht. Gemäß Fig.1 der Zeichnung muß das Ventil
10 gemäß Fig.2 der Zeichnung dort angebra-cht werden, wo die Kappe 35 an der Außenseite
des Maschinengehäuses 45 betätigt werden soll.
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Ein besonderer, mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin,
daß der Kolben 21 als "schwimmender KOlben" an beiden Stirnseiten mit Flüssigkeitsdruck
beauf$chlagt ist, so daß schon allein die Druckdifferenz.genügt, um über den Kolben
21 das Ventil der zweiten Austrittsöffnung 28 mit dem Ventilkegel 24 und dem Ring
25 zu betätigen. Um die von der Druckdifferenz an beiden Kolbenseiten herrührende
Kraft zur Steuerung des Ventilverhaltens zu
beeinflussen, genügt
schon eine kleine Druckfeder 32 mit geringer Federkraft. Ein weiterer Vorteil besteht
in der Möglichkeit der Verwendung eines Bowdenzuges zur Verstellung der Druckfeder
32, so daß das Ventil auch an nicht gut zugänglicher Stelle der Pumpe eingebaut
werden kann, beispielsweise um Platz zu sparen, und trotzdem bequem von auß.en betätigt
werden kann.
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