DE3239668C2 - Atmosphärisch gesteuertes pneumatisches Zeitventil - Google Patents

Abstract

Bei dem vorliegenden Zeitventil wird ein mit seinem einen Ende gegen eine ständig mit der Atmosphäre kommunizierende Kammer hineinragender Stößel fluidisch gegen eine Rückstellfederkraft in seine Arbeitslage verstellt, wobei ein ankommendes pneumatisches Drucksignal zunächst über die Kammer entlüftet wird. Ein in der Kammer angeordneter, durch eine weitere Federkraft und eine Drosseleinrichtung zeitlich gesteuerter Schließkörper unterbindet die Entlüftung des Drucksignals nach Ablauf einer eingestellten Verzögerungszeit, um ein Steuersignal zu erzeugen. Die Drosseleinrichtung kommuniziert gesondert mit der Atmosphäre und weist eine in ihrer wirksamen Länge einstellbare Drosselstrecke auf. Um kleinere Zeitverzögerungen innerhalb eines relativ großen Verzögerungsbereiches genau einstellen zu können, ist die Arbeitslage des Stößels einstellbar ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein atmosphärisch gesteuertes pneumatisches Zeitventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Zeitventilen dieser Art wird die jeweils eingestellte Zeitverzögerung mit Hilfe der Atmosphäre, einer rillenförmigen, längeren Drosselstrecke und einer Unterdruckkammer mit einer federbelasteten Wandfläche, die einen Schließkörper trägt, gesteuert. Bei Entlastung der Wandfläche infolge Verschiebung des genannten Stößels um einen bestimmten Hub strömt aufgrund der auf die Wandfläche wirkenden Federkraft und des so entstehenden Ur.terdruckes in der Kammer atmosphärische Luft über die Rillendrossel in die Kammer. Daliirnh tu ι

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unabhängige Zeitverzögerung erzielt. Ferner ist es möglich, durch einen entsprechend großen Hub des genannten Stößels eine relativ große Zeitverzögerung zu erreichen, die z. B. 180 Sekunden betragen kann.

Ein Nachteil dieses Zeitventils ist es jedoch, daß Zeitverzögerungen, die beträchtlich geringer sind als die größtmögliche Verzögerung des betreffenden Ventils, nur ungenau eingestellt werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei geringeren Zeitverzögerungen die wirksame Strömungsstrecke der Rillendrossel erheblich kleiner eingestellt werden muß, um die Untcrdruckkammer schnell mit atmosphärischer Luft zu füllen, damit der unveränderliche Hubweg des in Arbeitslage gebrachten Stößels durch den nachfolgenden Schließkörper zwecks Beendigung der eingestellten Zeitverzögerung schnell zurückgelegt werden kann. Somit ist es erforderlich, daß für Anwendungsfälle mit relativ geringen Zeitverzögerungen Zeitventile mit maximal kleinerem Verzögerungseinstellbereich gewählt werden müssen; woraus sich die Notwendigkeit mehrerer Zeitventilgrößen ableitet

Ferner ist in der US-Patentschrift 35 43 792 ein pneumatisch gesteuertes Zeitventil beschrieben, bei dem ein mit einem fluidischen Steuerdruck zu beaufschlagender Faltenbalgballon eine Steuereinheit betätigt, um den an dieser anstehenden Systemdruck nach einer gewünschten Verzögerungszeit als Arbeitssignal durchzuschalten. Zur Erzielung verschiedener Verzögerungszeiten ist die Entfernung zwischen der Steuereinheit und der Ausgangslage des Ballons einstellbar. Der Faltenbalgballon wird aus einer Druckquelle mit überatmosphärischem Druck fluidisch gespeist, um sich auszudehnen und dadurch die Steuereinheit zu betätigen.

In dem Zuleitungsweg zu dem Ballon ist eine Drosseleinrichtung von der Art eingegliedert bei der ein Kegelkörper oder dergleichen in dem Zuleitungsweg quer zur Strömung bewegt wird, um die Strömung des in den Ballon eintretenden Fluids zu vergleichmäßigen. Mit diesem Zeitventil ist es jedoch nicht möglich, insbesondere kleine Verzögerungszeiten, z. B. im Bereich bis zu 30 Sekunden, mit großer Genauigkeit einzustellen. Dies ist zum einen auf den überatmosphärischen Steuerdruck zurückzuführen, der nicht in dem erforderlichen Maß konstant gehalten werden kann, und zum anderen auf die Bauart der Drosseleinrichtung, mit der lediglich der Durchströmungsquerschnitt verändert werden kann, nicht aber ein veränderbarer Drosselweg zur Verfügung gestellt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines atmosphärisch gesteuerten pneumatischen Zeitventils mit insbesondere relativ großer Verzögerungszeit in der Hinsicht, daß die Einstellgenauigkeit für Zeitverzögerungswerte unterhalb der maximal möglichen Zeitverzögerung des Ventils wesentlich gesteigert ist
Die Lösung der Aufgabe geht von dem angegebenen

so Zeitventil aus und kennzeichnet sich dadurch, daß die axiale Arbeitslage des Stößels einstellbar ist.

Vorzugsweise Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zeitventiles sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Zeitventil können auch Verzögerungswerte, die beträchtlich unterhalb der maximal möglichen Zeitverzögerung, insbesondere im Anfangsbereich der Einstellmöglichkeit des jeweiligen Ventiles liegen, mit wesentlich gesteigerter Genauigkeit eingestellt werden. Es ist nun nicht mehr erforderlich, daß der SchucSkurpcf ucä ZciigiicdcS für jcuc eingestellte Verzögerungszeit dieselbe Wegstrecke bis zu seiner Anlage am Stößel zurücklegen muß, sondern durch Einstellung des verstellbaren Anschlages wird der Hubweg des Stößels und damit die jeweilige Wegstrecke des Schließkörpers entsprechend verkürzt oder verlängert, so daß jedem Hubweg des Stößels jeweils die gesamte Drosselstrecke der Drosselrille der Drosseleinrichtune

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zugeordnet werden kann. Hieraus ergibt sich eine Fein- Beaufschlagung der Membran 15 gegebenenfalls hy-

einstellmöglichkeit für kurze Verzögerungszeiten bei draulisch mit einem anderen fluidischen Medium als am

den fraglichen Ventilen, insbesondere bei Ventilen mit Anschluß 6 erfolgen kann.

großem Einstellbereich für die Verzögerungszeiten, Die ringförmige Umfangsnut 11 des Stößels 12 kom-

z. B. für 180 Sekunden und mehr. In der Praxis wird man 5 muniziert mit einem den Stößel durchdringenden Quer-

so vorgehen, daß die Einstellskala für die Verzögerungs- kanal 20, von dem ein axial im Stößel verlaufender

zeiten als Mehrfachskala ausgebildet wird, z. B. als Drei- Längskanal 21 ausgeht, der an dem Ende des Stößels,

fachskala, deren Anfangswerte jeweils bei Null begin- das in eine weitere Kammer 22 hineinragt, ausmündet

nen und deren Endwerte beliebig gewählt werden kön- Von der Umfangsnut 11 führt ferner ein strichpunk-

nen. Diesen Skalen ist dann eine entsprechende Stellung io tiert angedeuteter Kanal 23 zu einer weiteren Membran

des Stößels durch Einstellung eines Anschlages für den 24 in der oberen Abschlußplatte 5. Diese Membran

Stößel zugeordnet drückt bei vorhandendem Steuersignal Px in dem Kanal

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den 23 mit seiner Betätigungsplatte 25 gegen den federbela-

anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungs- steten Ventilkörper 26 des Ventils 8 (Figur 3), um letzte-

beispieles näher erläutert Die Fig. 1 bis 3 zeigen das 15 res zu öffnen.

Ausführungsbeispiel im wesentlichen im Axialschnitt, Die weitere Kammer 22, die über eine öffnung 27

wobei jede Figur einen verschiedenen Betriebszustand ständig mit der Atmosphäre kommuniziert, enthält den

darstellt einen Teil einer Zeitverzögerungseinrichtung. Dieser

Gemäß der F i g. 1 sind auf einer Grundplatte 1 ver- Teil besieht aus einer zwischen den Gehäusebauteilen 2

schiedene, einzelne Funktionsglieder enthaltende Ge- 20 und 3 eingespannten Membran 28 und aus einer daran

häusebauteile 2,3 und 4 montiert, die durch eine obere zentral befestigten Rückschlagventilanordnung. Letzte-

Abschlußplatte 5 mit weiteren Teilen der Funktionsglie- re besteht aus einem beidseitig der Membran 28 vorste-

der geschützt sind. Die Grundplatte 1 kann außer dem henden Schließkörper 29, dessen eines Ende 29a mit

Eingang 6 für das nach einer gewünschten Zeitverzöge- dem in die Kammer 22 hineinragenden Ende des Stößels

rung weiterzuleitende fluidische Steuersignal Px noch 25 12 zusammenarbeitet und dessen anderer Endbereich in

weitere Anschlüsse aufweisen, z. B. einen Anschluß 7 für einer Bohrung 30 des Bauteiles 2 gleitend geführt ist

das dem Systemdruck entsprechende Signal P, das ei- Eine Feder 31 im hohlen anderen Endbereich des

nem Ventil 8 zugeführt wird, das im vorliegenden Bei- Schließkörpers 29 sorgt dafür, daß der Schließkörper

spiel in dem hier erläuterten Zeitventil integriert ist, und ständig in Richtung auf den Stößel 12 gedrückt wird,

einen Anschluß 7a für das Signal A, das bekanntlich das 30 Der Schließkörper besitzt ferner einen Bund 296, mit

nach der gewünschten Zeitverzögerung durchgeschal- dem die Ausgangslage des Schließkörpers festgelegt ist,

tete Signal Pist indem der Bund am Bauteil 2 anliegt, wenn der Stößel 12

An den Anschluß 6 schließt sich im Bauteil 3 ein Kanal auf den Schließkörper 29 drückt Auf der der Kammer

9 mit einer Blende 10 an, der in eine Umfangsnut 11 22 zugewandten Seite der Membran 28 sitzt ein gering-

eines quer zum Kanal 9 beweglichen Stößels 12 einmün- 35 fügig axial beweglicher Ringkörper 32 auf dem Schließ-

det Vom Kanal 9 geht ein Seitenkanal 13 ab, der in eine körper 29, was durch einen flexiblen Verbindungsstift 33

im Bauteil 4 ausgebildete Kammer 14 einmündet, die erzielt ist, der fest im Endbereich 29a des Körpers 29

eine Membran 15 enthält. Die Membran 15 wird einer- sitzt und an seinen Enden am Ringkörper 32 befestigt

seits über den Seitenkanal 13 beaufschlagt und unter- ist. Normal klemmt der Ringkörper 32 die Membran 28

liegt andererseits einer Gegenkraft durch eine Rück- 40 zwischen sich und dem Bund 296 dichtend ein.

stellfeder 16. Die Membran 28 teilt die weitere Kammer 22 in zwei

Das Bauteil 4 enthält ferner einen Anschlag 17 für den Räume. Der gemäß den Figuren links von dieser Mem-

stangenförmigen Stößel 12, wobei der Anschlag z. B. aus bran befindliche Raum kommuniziert über einen Ver-

einem Gewindekörper besteht, der in einer Gewinde- bindungskanal 34 mit dem anderen Teil der Zeitverzö-

bohrung 18 des Bauteiles 4 sitzt und je nach gewünsch- 45 gerungseinrichtung. Dieser Teil ist in seinem Aufbau an

ter Arbeitslage des Stößels in eine entsprechende Stel- sich bekannt, so daß er nur knapp erläutert ist.

lung verstellt wird. Der Anschlag 17 weist eine stößel- Mit dem Verbindungskanal 34 kommuniziert eine

seitig offene Sacklochbohrung 19 auf, in der sich das kreisbogenförmige Drosselrille 35 in einer drehfesten

andere Ende der Rückstellfeder 16 abstützt. Der Grund Scheibe 36, wobei die Drosselrille durch eine verdrehba-

19a der Bohrung 19 dient gleichzeitig auch als Anschlag- 50 re Einstellscheibe 37 mit einem Zutrittsloch 38 für atmo-

fläche für den Stößel 12. sphärische Luft im übrigen abgedeckt ist Die beiden

Alternativ kann die Sacklochbohrung 19 auch entfal- Scheiben 36, 37 sind durch zwei Dichtungsscheiben 39

len, so daß dann die stößelseitige Kreisfläche des Ge- begrenzt. Über einen Scheibenteil 40 eines Schaftes 41,

windekörpers die Anschlagfunktion und die Federab- der mit einem von Hand einstellbaren Drehknopf 42

Stützfunktion übernimmt. In weiterer Änderung kann 55 verbunden ist, und einen im Scheibenteil 40 gelagerten

eine Ringnut im Gewindekörper vorgesehen sein, die und in die Scheibe 37 eingreifenden Zapfen 43 wird die

die Federabstützfunktion übernimmt, während der Einstellscheibe durch Drehung eingestellt. Der Schei-

durch die Nut gebildete, zentrale Mittelteil des Anschla- benteil 40 weist noch einen Filter 44 auf, um den Eintritt

ges 17 die Anschlagfunktion übernimmt. von Schmutzteilchen in das Zutrittsloch 38 zu vermei-

In vorteilhafter Ausgestaltung des Anschlags 17 kann 60 den. Dem Drehknopf 42 ist ferner ein Skalenring 45 auf

dieser rastbar ausgebildet sein, um den Anschlag in vor- der oberen Platte 5 zugeordnet,

bestimmten Stellungen, die entsprechenden Zeitverzö- Dieser Skalenring kann aufgrund der weiter vorste-

gerungseinslellbereichen zugeordnet sind, schnell und hend beschriebenen Einstellmöglichkeit des Stößels 12

sicher arretieren zu können. Die Rastausbildung ist übli- beispielsweise drei Skalen enthalten, wobei jede Skala

eher Art und vorzugsweise federelastisch gestaltet. 65 einem gewünschten, von Null beginnenden Zeitverzö-

Hinsichtlich des Seitenkanals 13 kann auch so vorge- gerungseinstellbereich entspricht und wobei jede Skala

gangen werden, daß dieser mit einem eigenen Anschluß gleich lang ist. Die Länge der Skalen nutzt dabei im

in der Grundplatte 1 in Verbindung steht, so daß die wesentlichen die gesamte Bogenlänge der Drosselrille

35 aus.

Das beschriebene Zeitventil funktioniert auf folgende Weise:

Es sei angenommen, daß die längstmögliche Zeitverzögerung genutzt werden soll, was bedeutet, daß der Anschlag 17 so weit nach rechts eingestellt ist, daß der Stößel 12 um seinen größten Hub verschoben wird.

F i g. 1 zeigt die Ausgangsstellung des Zeitventils. Wenn ein pneumatisches Drucksignal Px am Anschluß 6 ansteht, wird die Membran 15 über den Seitenkanal 13 beaufschlagt, so daß sich der Stößel 12 gegen den Bohrungsgrund 19a des Anschlages 17 verstellt Diesen Zustand zeigt Fig.2. Das Signal gelangt dann über die Umfangsnut 11, die Bohrungen 20 und 21 in die Kammer 22 und entlüftet zunächst über die öffnung 27 in die Atmosphäre. Gleichzeitig bewegt die Feder 31 den Schließkörper 29 unter Bildung eines Unterdrucks im Raum links von der Membran 28 in Richtung auf den Stößel 12. Die Schließgeschwindigkeit des Schließkörpers 29 und damit die Verzögerungszeit bis zur Anlage des Schließkörpers am Stößelende wird dabei von der maximal eingestellten Strömungsstrecke der Rillendrossel 35 bestimmt Hat der Schließkörper seine Anlage am Stößelende erreicht (F i g. 3), verschließt er die Bohrung 21, so daß das Steuersignal Px nun über den Kanal 23 auf die Membran 24 und damit auf den Ventilkörper 26 gegeben wird,wodurch das Ventil 8 öffnet und das über den Anschluß 7 am Ventil 8 anstehende Signal P nun durchgeschaltet wird, und zwar als Signal A zu dem Anschluß 7a, von wo es zu der gewünschten Arbeitsstelle geleitet wird.

Fällt das extern gesteuerte Signal Px, das wenigstens während der gewünschten Verzögerungszeit ansteht, am Anschluß 6 ab, bringt die Feder 16 den Stößel 12 in seine Ausgangslage zurück, wobei er den Schließkörper 29 gegen dessen erheblich schwächere Feder 31 zurückschiebtDabei hebt sich der Bund 296 etwas von der Membran 28 ab, was durch den Luftdruck im Raum links neben der Membran 28 unterstützt wird, da dieser Luftdruck zunächst ein gewisses Widerlager bildet Durch das Abheben des Bundes 296 kann jedoch die Luft in dem eben erwähnten Raum durch die zentrale öffnung der Membran 28 in die Kammer 22 eintreten und weiter über die öffnung 27 in die Atmosphäre entweichen.

Soll eine beträchtlich kleinere als die maximal mögliche Zeitverzögerung eingestellt werden, so wird der Anschlag 17 im Sinne einer Bereichsumschaltung bis zu einer Markierung weiter hineingeschraubt, so daß nun für den Stößel 12 und damit auch für den Schließkörper 29 ein kleinerer Hub zur Verfügung steht, dem aber zur genauen Zeiteinstellung wieder die maximale Strömungsstrecke der Rillendrossel 35 zugeordnet ist

Innerhalb des jeweiligen Zeitverzögerungsbereiches wird in üblicher Weise lediglich die Strömungsstrecke der Rillendrossel 35 durch Verstellung der Einstellplatte 37 verkürzt wodurch sich eine kleinere der Zeitverzögerung ergibt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen ω

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Atmosphärisch gesteuertes pneumatisches Zeitventil, bei dem ein mit seinem einen Ende in eine ständig mit der Atmosphäre kommunizierende Kammer hineinragender Stößel fluidisch gegen eine Rückstellfederkraft in eine Arbeitslage verstellt wird, wobei ein ankommendes fluidisches Drucksignal zunächst über die Kammer entlüftet wird, und bei dem ein in der Kammer angeordneter, durch eine weitere Federkraft und eine Drosseleinrichtung zeitlich gesteuerter Schließkörper die Entlüftung des Drucksignales nach Ablauf einer eingestellten Verzögerungszeit unterbindet, um ein Steuersignal zu erzeugen, wobei die Drosseleinrichtung eine mit der Atmosphäre gesondert kommunizierende, ;n ihrer wirksamen Länge einstellbare Rillendrosselstrecke umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Arbeitslage des Stößels (12) einstellbar ist

2. Zeitventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Gehäuse ein von Hand einstellbarer Anschlag (17) vorgesehen ist, gegen die das andere Ende des Stößels zur Anlage kommt

3. Zeitventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (17) aus einem in das Gehäuse eingeschraubten Gewindekörper besteht

4. Zeitventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (17) eine zentrale Sacklochbohrung (19) aufweist, die das eine Ende der den Stößel (12) zurückstellenden Feder (16) aufnimmt und daß das andere Ende des Stößels (12) gegen den Grund (19a,) der Sacklochbohrung (19) zur Anlage kommt.

5. Zeitventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (17) stößelseitig eine Ringnut aufweist, die das eine Ende der den Stößel (12) zurückstellenden Feder (16) aufnimmt und daß der zentrale, von der Ringnut umgebene Teil des Anschlages als Anschlagfläche dient

6. Zeitventil nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Anschlag (17) rastbar ausgebildet ist.