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Ventil
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Druckflüssigkeitsin leitung
mit einem Ventilgehäuse, welches ein Einsatzstück mit einer Eintrittsöffnung, einer
Austrittsöffnung und einem dazwischen angeordneten Rückschlagventil für die Druckf,lü-ssigkeit
eingesteckt ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P32 39 255.9).
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Ein splches Ventil kann beispielsweise als Bypassventil im Zusammenhang
mit einer Spritzpistple zum Reinigen von Gegenständen verwendet werden. Das von
einer Pumpe aus einer
Saugleitung angesaugte Spritzwasser wird dabei
über das Ventil zu der SpritzpistPle geleitet und mit hohem Druck dort ausgespritzt.
Um die Leistung der Pumpe möglichst niedrig zu halten, wenn die Spritzpistole geschlossen
ist, also in 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.
Das Ventil hat somit auch die Funktion eines Sicherheitsventils, welches verhindert,
daß in den Flüssigkeitsleitungen ein zu hoher Druck entsteht. Das Ventil ist geeignet,
auch an anderer Stelle als Sicherheitsventil zur -Verhinderung der Entstehung unzulässig
hoher Drücke eingesetzt zu werden.
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Das für Reinigungszwecke benutzte Spritzwasser wird durch Betätigung
des Bedienungshebels der Spritzpistple bei Bedarf an die verschmutzten Stellcn der
zu reinigenden Gegcnstände gespritzt. Dabei ist es erwünscht, sowohl klares Spritzwasser,
beispielsweise zum Einweichen und zum späteren Abspülen der Gegenstände, als auch
Spritzwasser mit einem Zusatzstoff, wie einem Reinigungsmittel, zur Verfügung zu
haben. Dieses mit dem Reinigungsmittel versetzte Spritzwasser kann dann für den
Hauptreinigungsvorgang verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil so weiterzuentwickeln,
daß es die Einspeisung eines Zusatzstoffes, beispielsweise eines Reinigungsmittels,
in den Druckflüssigkeitskreislauf in frei wählbarer Menge ermöglicht. Das Ventil
soll eine einfache Verstellbarkeit
erhalten, um sowohl nur Druckflüssigkeit
zur Spritzpistole strömen zu, lassen, als auch Druckflüssigkeit, die mit einem Zusatzstoff
angereichert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Einsatzstück
eine aus einer Düse und einem Diffusor bestehende Saugvorrichtung angeordnet ist,
die mit einer an der Außenseite des Einsatzstücks befindlichen Dosiervorrichtung
für einen in die Druckflüssigkeit einzuspeisenden Zusatzstoff verbunden ist. Auf
diese Weise kann die aus Düse und Diffusor bestehende Saugvorrichtung aus der Dosiervorrichtung
den Zusatzstoff ansaugen. Die Saugwirkung entsteht dabei durch Unterdruckbildung
zwischen der Düse und dem Diffusor infolge der Strömungsverhältnisse der Druckflüssigkeit.
Ein solches, einen Zusatzstoff in eine Druckflüssigkeitsleitung einspeisendes Gerät
wird auch Injektor genannt.
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Bevorzugt sind die Düse und der Diffusor in dem Einsatzstück in Strömungsrichtung
hinter dem Rückschlagventil angeordnet-. Wenn der Druck in diesem Teil- der Druckflüssigkeitsleit-uhg
ansteigt, weil beispielsweise die Spritzpistole geschlossen wird, so verhindert
das Rückschlagventil den Rückfluß der mit dem Zusatzstoff versetzten Druckflüssigkein.
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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, die einen
Längsschnitt durch das Ventil zeigt, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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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
ist, mit mehreren Dichtungsringen abgedichtet und mit Hilfe eines Stiftes 17 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,
nämlich 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 17 im Inneren des Einsatzstückes 12. Der Ubergang dieser
beiden Bohrungen ist konisch ausgeführt und dient als Ventilsitz eines Rückschlagventils.
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 einem Stützkörper 20 gehalten,
der in die rnit einem Innengewinde versehene Bohrung der Austrittsöffnung 16 eingeschraubt
ist.
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Innerhalb der Bohrung 11 des Ventilgehäuses lO ist ein Kolben 21 angeordnet,
an dessen einer Stirnseite eine durch die Druckkammer 14 hindurch verlaufende 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 Schraubverbindung 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.
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Dieser sützt 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 de-r Bohrung 11 koaxiale Bohrung der Gewindebuchse
27 bildet eine zweite Austrittsöffnung 28-des Ventils, über welche die Druckkammer.
14 ebenfalls nach außen geöffnet ist und mittels des aus dem Ventilkegel 24 und
dem Ring 25'bestehenden Absperrventils geschlossen werden kann.
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An dem von der zweiten Austrittsöffnung 28 abgewandten Ende des Ventilgehäuses
10 :ist dieses mit Hilfe eines in die Bohrung 11 stirnseitig eingesteckten Stopfens
29 verschlossen, durch den die zweite Zugstange 23 hindurch verläuft,. Der Stopfen
29 und die zweite Zugstange 23 sind innerhalb des Ventilgehäuses durch einen in
entsprechenden gemeinsamen Ausnehmungen angeordneten Stift 30 gegen Ver-
drehung
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. Die Druckfeder 32 stützt sich also mit einem Ende an der Gehäusemutter 31
ab. Für die Abstützung ihres anderen Endes ist eine Flanschmutter 55 vorgesehen,
die auf das Gewindeende der zweiten Zugstange 23 aufgeschraubt ist und mit einem
Stützflansch 56 an der Druckfeder 32 anliegt. Eine das außerhalb des Ventilgehäuses
10 befindliche Ende der Zugstange 23 und die Druckfeder 32 einschließlich der Flanschmutter
55 umgebende zylindrische Kappe 57 ist an dem Stützflansch 56 befestigt.
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Der Stützflansch 56- liegt mit seinem äußeren zylindrischen Mantel
an der inneren Oberfläche der Kappe 57 an. Mehrere radiale Stift schrauben 58 sind
von außen in fluchtende Bohrungen der Kappe 57 und des Stützflansches 56 eingeschraubt.
Mit seiner Drehung der Kappe 57 um die Achse der Zugstange 23 ist somit zwangsläufig
eine Drehung der an der Kappe 57 befestigten Flanschmutter 55 verbunden.
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Die auf die Zugstange 23 aufgeschraubte Flanschmutter 55 weist eine
zu-sätzliche Gewindebohrung 59 auf, die an der von dem Ventilgehäuse 10 abgewandten
Stirnseite des Stützflanschs 56 nach außen geöffnet ist. In diese Gewindebohrung
59
ist eine Anschlagbuchse 60 eingeschraubt, die mit einer Stirnseite an der Stirnseite
der Zugstange 23 anschlagen kann. Die Anschlagbuchse 60.weist eine Umfangsnut 61
auf, in die ein gummielastxscher Ring 62 eingelegt wurde, bevor die Anschlagbuchse
60 in die Gewindebohrung 59 eingeschraubt wurde. Der Ring 62 verhindert nach dem
Einschrauben der Anschlagbuchse 60 ein Zurückschrauben, weil er selbsthemmend wirkt.
Das Herausdrehen der Anschlagbuchse 60:aus der Gewindebohrung 59 ist daher nur unter
großer Kraft aufwendung und unter Zerstörung des Ringes 62 möglich.
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Mit der Anschlagbuchse 60kann eine bestimmte eingestellte Vorspannung
der Druckfeder 32, die einem bestimmten Maximalwert des Betriebsdruckes des Ventils
entspricht, fest eingeste-llt werden. Die Flanschmutter 55 läßt sich nach dem Einschrauben
der Anschlagbuchse 60.wohl von der Zugstange 23 zurückschrauben, jedoch immer nur
soweit wieder vorschrauben, bis die Anschlagbuchse 60 an der Stirnseite der Zugstange
23 anliegt. Die dieser Stellung entsprechende Vorspannung der Druckfeder:32 kann
daher nicht überschritten werden.
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Um die rückwärtige Bewegung der Flanschmutter 55 beim Abschrauben-von
der Zugstange 23 zu begrenzen, ist in eine zentrale Gewindebohrung 63 der Zugstange
23 eine Anschlagschraube 64 fest eingeschraubt. Diese ist durch die Anschlagbuchse
60 hindurchgesteckt, so daß beim Zurückschrauben der Flanschmutter 55'von der Zugstange
23 die von der Flanschmutter 55 mitgeführte Anschlagbuchse 60 mit ihrer von der
Zugstange 23 abgewandten Stirnseite an dem Schraubenkopf der Anschlagschraube 64
anschlägt, wenn die Flanschmutter 55 ihre vom Ventilgehäuse 10 am weitesten
entfernte
Stellung auf der Zugstange 23 eingenommen hat.
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In diesem Fall ist die geringste Vorspannung der Druckfeder 32 er-reicht,
sie entspricht dem geringsten Betriebsdruck des Ventils, da die Druckfeder 32 auf
den Ventilkörper 24 einwirkt. Durch die Wahl unterschiedlich-langer Anschlagschrauben
64 kann die Stellung der Flanschmutter 55, die die geringste Vorspannung der Druckfeder
32 bewirkt, verändert werden. Zwischen den beiden Grenzstellungen für die Vorspannung
der Druckfeder 32:lassen sich beliebige Vorspannungen durch Verdrehen der Kappe'
57 um die Achse der Zugstange 23 einstellen. Jede einzelne Stellung der Kappe 57
entspricht dabei eines Betriebsdrucks des Ventils.
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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.
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Zu diesem Zweck weist das Einsatzstück 12 eine radiale Bohrung 77
auf, die in einem in das Einsatzstück 12 von außen in Umfangsrichtung eingearbeiteten
Ringkanal 38 innerhalb des Ventilgehäuses 10.endet. Uber einen Verbindungskanal
39 innerhalb des Ventilgehäuses 10;ist der Ringkanal 38 mit der Bohrung 11 an der
der zweiten Zugstange 32 zugewandten Stirnseite des Kplbens 21 verbunden.
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Der in dem Einsatzstück 12 angeordnete Stützkörper 20:enthält eine
zentrale Bohrung- 70, die in einen zur Außenseite hin offenen Diffusor 71 übergeht.
Von der Seite der Druckfeder 19 des Rückschlagventils aus ist in die Bohrung 70
eine Düse 72 eingesetzt, die zu dem Diffusor 71 koaxial liegt und kurz vor dem Diffusor
71 innerhalb der Bohrung 70 endet. Die von dem Rückschlagventil freigegebene Druck-
flüssigkeit
strömt also zunächst durch die Düse 72, wo sich ihre Geschwindigkeit erhöht, anschließend
durch einen Teil der Bohrung 70:und von dort durch den Diffusor 71, wo sich ihre
Strömungsgeschwindigkeit wieder verringert.
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Im Bereich der höchsten Strömungsgeschwindigkeit in der Bohrung 70
ist somit der geringste Druck vorhanden, so daß hier eine Saugwirkung e'ntsteht.
Die Bohrung 70 ist hier durch eine radiale Stichbohrung 73 mit einem als äußere
Umfangsnut des Stützkörpers 20 ausgebildeten Ringkanal 74 verbunden, der wiederum
durch eine Radialbohrung 75 mit der Außenseite des Einsatzstücks 12 verbunden ist.
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Von hier aus kann also ein Zusatzstoff in den Druckmittelstrom angesaugt
werden.
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Konzentrisch zu der Radialbohrung 75'weist der Stützkörper 20 eine
nach außen offene Gewindebohrung auf, in die ein Rotationskörper 76 eingeschraubt
ist. Dieser bildet gemeinsam mit einer auf ihn aufgeschraubten Dosiermutter 77 eine
Dosiervorrichtung 78 für den Zusatzstoff. Der einstückige Rotationskörper 76 weist
zwei hintereinander angeordnete Axialbohrungen 79 und 80:auf, die etwa in der Mitte
des Rotationskörpers 76 voneinander getrennt sind.
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Für die Trennung sorgt ein in der Zeichnung als Verschlußscheibe 81
erscheinender massiver Bereich des Rotationskörpers 76.
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Die dem Einsatzstück 12 zugewandte Axialbohrung 79 geht in ein Rückschlagventil
über, welches sich mit einer Druckfeder 82 und einer Kugel 83 als Absperrkörper
an der Radialbohrung 75'des Einsatzstücks 12 anschließt. Mit ihrem von dem Einsatzstück
12 entfernten Ende mündet die Axialbohrung 79 in einen als durchgehende radiale
Bohrung des Rotationskörpers 76 ausgeführten Strömungskanal 84 ein,
der
an einer Seite der Verschlußscheibe 81 verläuft. An der anderen Seite der Verschlußscheibe
81 ist ein ebensolcher Strömungskanal 85'ausgeführt, in den die von dem Einsatzstück
12 abgewandte Axialbohrung 80:des Roationskörper 76 mit ihrem einen Ende einmündet,
während das andere Ende dieser Bohrung im Bereich eines Schlauchanschlußstutzens
86 des Rotationskörpers 76 nach außen geöffnet ist.
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Uber den Rotationskörper 76 ist die Dosiermutter 77 gesteckt und mit
einem Innengewinde in ein Außengewinde des Rotationskörpers 76 eingeschraubt. Zunächst
bildet die Dosiermutter 77 einen Ringraum 87, über den die beiden Strömungskanäle
84 und 85 miteinander verbunden sind. In dieser Stellung kann also Flüssigkeit durch
die Axialbohrung 80, den Strömungskanal 85, den Ringraum 87, den Strömungskanal
84, die Axialbohrung 79 und das aus Kugel 83 und Druckfeder 82 gebildete Rückschlagventil
in das Einsatzstückl2 gelangen, wo sie durch die Radialbohrung 75, den Ringkanal
74 und die Stichbohrung 73 in die Bohrung 70 gelangt. Beim weiteren AuSschrauben
der Dosiermutter 77 auf den Rotationskörper 76 gelangt eine Anschlagkante 88 des
Dosiermutter 77 an die Verschlußscheibe 81, wodurch der Strömungskanal 85 geschlossen
wird. In diesem Fall kann keine Druckflüssigkeit in den Ringraum 87 gelangen. An
ihrer äußeren Oberfläche weist die Dosiermutter 77 einen Mantel 89 auf, der aus
einem wärmeisolierenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff,. besteht, so
daß es möglich ist, die Dosiermutter 77 auch dann anzufassen und zu verstellen,
wenn eine heiße DruckSlüssigkeit durch das Ventil strömt.
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Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet wie folgt. Wenn an der angeschlossenen
Spritzpistole Druckflüssigkeit aus-
gespritzt wird, ist das aus
Kugel 18 und Druckfeder 19 bestehende Rückschlagventil des Einsatzstücks 12 geöffnet.
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Die Druckflüssigkeit strömt dann durch die Düse 72 und den Diffusor
71 und über die Austrittsöffnung 16 des Ventils weiter -zur Pistole. Jetzt ist es
möglich, durch Zurückschrauben der Dosiermutter 77 den Strömungskanal 85 zu öffnen,
so daß ein Zusatzstoff von der Axialbohrung 80:durch den Rotationskörper 76 hindurch
unter überwindung des Druckes der Druckfeder 82, wobei sich die Kugel 83 des Rückschlagventils
der Dosiervorrichtung 78 von ihrem Sitz abhebt, in das Einsatzstück 12 hineingelangen
kann.
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Der Zusatzstoff wird infolge des Unterdrucks in der Bohrung 70:in
die Druckflüssigkeit eingesaugt und gelangt mit dieser zur Spritzpistole. Die Verstellung
der Dosiermutter 77 erlaubt es also, entweder überhaupt keinen oder aber mehr oder
weniger Zusatzstoff.in die Druckflüssigkeit einzuspeisen. Sobald nun an der Spritzpistple
keine Druckflüssigkeit abgenommen wird, baut sich in der Zuleitung zur Spritzpistole
und in dem Einsatzstück ein höherer Druck auf, so daß das Rückschlagventil des Einsatzstücks
12 und das Rückschlagventil der Dosiervorrichtung 78 geschlossen wird.
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