DE4105998A1 - Drossel zur reduzierung der stellgeschwindigkeit eines druckgasbetriebenen stellantriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drossel zur Reduzierung der Stellgeschwin­ digkeit eines Stellantriebes für ein Leitungssystem zur Versorgung des Stellantriebes mit Druckgas.

Druckgasbetriebene Anlagen werden meist aus einem unter konstantem Innendruck stehenden Behälter mit Druckgas versorgt. Um die Stell­ geschwindigkeit eines Stellantriebes, beispielsweise eines Pneumatik­ zylinders in einer Pneumatikanlage, den jeweiligen Erfordernissen anzu­ passen, werden Druckregelventile, Absperrhähne oder Druckbegrenzungs­ ventile eingesetzt.

Als typisches Einsatzgebiet solcher pneumatischer Stellantriebe seien Druckmaschinen für Offset- oder Tiefdruck mit einer Vielzahl von Walzen genannt, die durch Pneumatikzylinder senkrecht zur Walzenlängsachse bewegt werden müssen. Die Pneumatikanlage wird mit Druckluft konstanten Drucks, üblicherweise von 6 bar, zumeist von einer stationären Verdich­ teranlage versorgt. Sollen nun die angesprochenen Walzen sehr behutsam aufeinander zu bewegt werden, so sind entsprechend dimensionierte Pneumatikzylinder einzubauen und/oder Regelglieder wie Druckbegrenzungs­ ventile, Absperrhähne, etc. anzupassen, was neben dem konstruktiven Aufwand auch Montagearbeiten erfordert. Zudem sind diese Regelglieder oft teuer und benötigen entsprechenden Raum für den Einbau.

Das Problem stellt sich in besonderem Maße, wenn eine bereits konstru­ ierte Anlage nachträglich modifiziert werden soll, etwa um die Stellge­ schwindigkeit der Pneumatikzylinder zu reduzieren, damit der Verschleiß der teuren Walzen verringert wird. Dabei ist der Verschleiß gemeint, der durch das Inkontaktbringen einer leerlaufenden Walze mit einer ange­ triebenen, rotierenden Walze hervorgerufen wird, da gerade in diesem Moment die Lager der angetriebenen Walze und besonders deren Antrieb fast schlagartig hohe Drehmomente aufnehmen müssen, die abgemildert werden sollen. In solchen Fällen ist es oft nicht mehr oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand möglich, zusätzliche Regelglieder einzubauen, die das Problem lösen würden, wobei der Aufwand noch durch die übli­ cherweise große Zahl der eingebauten Pneumatikzylinder, nicht selten sind es bis zu 60 Zylinder, in die Höhe getrieben wird.

Bekannt sind zur Lösung ähnlich gelagerter Probleme, nämlich mit ein­ fachen Mitteln eine bestimmte Geschwindigkeitsverminderung zu erzeugen, sogenannte pneumatische Widerstände oder allgemeiner Fluidik-Widerstände für Druckluftsysteme bis maximal etwa 2 bar, die, einem Hohlzylinder mit eingebauter Blende ähnlich, in eine vorhandene Druckluftleitung einge­ setzt werden. Dazu weisen die hohlzylindrischen Grundkörper zwei End­ bereiche mit jeweils einem Innengewinde auf, die auf entsprechend vor­ zubereitende Leitungsenden aufgeschraubt werden können. Diese ver­ gleichsweise einfach aufgebauten pneumatischen Widerstände machen es jedoch erforderlich, daß das anzuschließende Leitungsende mit einem Außengewinde versehen sein muß, um in solch einen Widerstand einge­ schraubt werden zu können, was neben der zusätzlichen Arbeit starre Pneumatikleitungen oder einen Adapter voraussetzen würde.

Zum Verbinden flexibler Pneumatikleitungen bei gleichzeitig geschwin­ digkeitsmindernder Funktion sind ferner sogenannte Fluistoren bekannt, die im wesentlichen einen zylindrischen Grundkörper mit einer Durchlaßbohrung aufweisen, der auf seiner Außenseite, etwa in der Zylindermitte, einen ringförmig hervorstehenden Steg als Anschlag für die zu seinen beiden Seiten aufzuschiebenden Leitungsenden besitzt. An einer Seite der Durchlaßbohrung ist zur Erzeugung der Geschwindigkeits­ minderung eine blendenartige Konstruktion angeordnet. Der zylindrische Grundkörper ist an seinen beiden Stirnflächen zur leichteren Einführbar­ keit in einen Pneumatikschlauch umlaufend gefast. Wie schon das letzt­ genannte Beispiel, wird auch dieser Fluidik-Widerstand herstellerseitig nur für Druckluftsysteme bis maximal 2 bar Betriebsdruck angeboten, was hier durch die einfache Verbindungstechnik vorgegeben sein dürfte.

Darüber hinaus existieren weitere pneumatische Widerstände, die eine vergleichbare Bauform aufweisen, nämlich einen im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Grundkörper mit zwei freien Enden, die für das Verbinden zweier Pneumatikleitungen bzw. zweier Pneumatik-Bauele­ mente ausgelegt sind und mit einer Durchlaßbohrung, innerhalb derer oder an deren Seiten eine druckmindernde Blende angeordnet ist. Sollen diese Widerstände innerhalb von Leitungssystemen eingesetzt werden, die unter 6 bar Betriebsdruck stehen, so ist in jedem Fall eine spezielle Vorbe­ reitung der zu verbindenden Leitungsenden notwendig, zumeist durch Auf­ bringen eines entsprechenden Innen- bzw. Außengewindes, um die sichere Verbindung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drossel zur Redu­ zierung der Stellgeschwindigkeit eines druckgasbetriebenen Stellantrie­ bes zu schaffen, die die angegebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet; insbesondere soll eine Drossel für Druckgasleitungssysteme geschaffen werden, die zum einen einfach einsetzbar und preiswert ist, und gegebenenfalls auch nachträglich noch in eine vorhandene Anlage, ohne weitere Montagearbeiten ausführen zu müssen, eingebaut werden kann und die zum anderen auch bei Betriebsdrücken bis mindestens 10 bar ver­ wendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drossel werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß diese Drossel, ohne vorbereitende Einbaumaßnahmen zu erfordern, einfach in ein Leitungsende entsprechenden Querschnittes eingesetzt und mittels einer Schnellkupplung an ein anderes Bauelement einer Druckgasanlage ange­ schlossen werden kann. Dadurch eignet sie sich insbesondere auch für einen nachträglichen Einbau. Durch die Art des Einsatzes, nämlich mit einem Schnellkupplungssystem als Verbindungselement, und die darauf be­ ruhende Drosselbauform stellt sie selbst keine Verbindung im Druckgas­ leitungssystem dar, was bei den erwähnten Widerständen bzw. Fluistoren die Beschränkung auf den Fluidik-Bereich, d. h., bis maximal etwa 2 bar Betriebsdruck, bewirkt.

Obgleich grundsätzlich für jede Art von Druckgasleitungssystemen geeignet, wird die Drossel hauptsächlich im Bereich der Pneumatik­ anlagen eingesetzt, so daß im folgenden auch immer stellvertretend nur von Pneumatikleitungssystemen die Rede sein soll.

Gemäß der Erfindung wird die hohlzylindrisch ausgebildete Drossel in das Ende einer Pneumatikleitung unter Aufwendung leichter Preßkraft einge­ setzt und liegt dann mit ihrem zu einem Flansch verbreiterten Ende auf der Stirnseite der Leitung auf. Solch eine Drossel kann, hergestellt aus einem elastisch verformbaren Material, in starre Leitungen eingesetzt werden, oder aber, und dies entspricht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ihrerseits aus einem harten Material bestehend, in eine flexible Pneumatikleitung eingeführt werden.

Zur Verbesserung des Sitzes der Drossel in der Leitung und damit der Dichtigkeit an dieser Stelle eignen sich ringförmige Verdickungen am einsetzbaren Teil der Drossel, die gewölbt oder konisch geformt sein können. In der bevorzugten und einfachsten Ausführungsform ist die Drossel in diesem Teil jedoch einfach kreiszylindrisch ausgebildet und wird unter geringer Kraftaufwendung in die Leitung eingesetzt.

Zweckmäßigerweise weist sie an der in die Leitung einzusetzenden Stirn­ seite eine umlaufend gefaste Kante auf, die der Zentrierung der Dros­ sel beim Einführen dient.

Was die Formgebung des Gasdurchlasses der Drossel angeht, so wäre eine weite Durchlaßbohrung mit einer in der Mitte oder zu einer Seite ange­ ordneten Blende denkbar, oder aber eine konisch sich verjüngende, even­ tuell wieder erweiternde Düsenführung möglich. Vorzugsweise jedoch weist die Düse eine einfache kreiszylindrische, konzentrisch angeordnete Durchlaßbohrung auf, nicht zuletzt um die Herstellungskosten niedrig halten zu können. Das Ziel, lediglich eine Reduzierung der Gasdurch­ flußrate zu erzielen, wird durch diese einfache Bohrung mit entsprechend kleiner Querschnittsfläche ebenso erreicht. Dabei kann der Schlauch einen Innendurchmesser im Bereich von etwa 3 mm bis etwa 10 mm haben, während der Innendurchmesser der Drossel im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm liegt. Auch die jeweiligen Extremwerte der Innendurchmesser von Schlauch bzw. Drossel können miteinander kombiniert werden, um ent­ sprechende Gasdurchflußraten einstellen zu können.

In Vorversuchen wurde mit einer Drossel gemäß der Erfindung, deren Durchlaßbohrung eine Querschnittsfläche von etwa einem Sechzehntel der Leitungsquerschnittsfläche aufwies, eine Reduzierung der Stellgeschwin­ digkeit eines Pneumatikzylinders zum bereits beschriebenen Seitwärtsbe­ wegen von Druckmaschinenwalzen von etwa 40 % erzielt, was für diesen speziellen Einsatzzweck genügt.

Da die Drossel in erster Linie für den Einsatz in ein Leitungsende ge­ dacht ist, daß mittels einer Schnellkupplung an ein Leitungssystem an­ schließbar ist, kann die Länge des einsetzbaren Teils, im folgenden einsetzbare Hülse oder einfach Hülse genannt, in weiten Grenzen frei gewählt werden. Vorzugsweise jedoch ist sie mindestens so lang, daß sie nach dem Einsetzen von selbst, reibschlüssig in der Leitung gehalten wird, um einerseits die Handhabung zu erleichtern, andererseits aber, um schon eine gewisse dichtende Wirkung zu erzielen.

Eine solche Drossel kann in Druckgasanlagen bis zu einem maximalen Betriebsdruck von etwa 10 bar eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungs­ form unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung offenbart.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Drossel;

Fig. 2 eine Druckgasleitung mit der in Fig. 1 dargestellten Drossel im eingebauten Zustand; und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Schnellkupplung, die eine Druck­ gasleitung mit der in Fig. 1 dargestellten Drossel hält.

Die in Fig. 1 dargestellte, einfachste Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Drossel 1 wird durch eine kreiszylindrische Hülse 2 mit einer konzentrisch angeordneten, ebenfalls einfach kreiszylindrisch geformten Durchlaßbohrung 3 und einem Flansch 4 an einer Stirnseite gebildet. Die andere Stirnseite weist eine umlaufend gefaste äußere Kante 5 auf, die die Drossel 1 beim Einsetzen in eine Druckgas- bzw. Pneumatikleitung 6 zentriert.

Die Hülse 2 besitzt einen Durchmesser, der etwa so groß wie der innere Durchmesser der Pneumatikleitung 6 ist, so daß sie unter Aufwendung einer leichten Preßkraft in die Pneumatikleitung 6 eingesetzt werden kann. Sie liegt dichtend und reibschlüssig gehalten an der Pneumatik­ leitung 6 an. Im eingesetzten Zustand, (s. Fig. 2) schließt der Flansch 4 der Drossel 1 in etwa bündig mit dem Ende der Pneumatikleitung 6 ab.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Durchlaßbohrung 3 einen Durchmesser auf, der etwa einem Viertel des Leitungsdurchmessers ent­ spricht, den Leitungsquerschnitt also auf etwa ein Sechzehntel des freien Leitungsquerschnittes verengt.

Eine solche Drossel 1 ist für die Verbindung der Pneumatikleitung 6 mit den heute üblichen Schnellkupplungen 7 geeignet, wie in Fig. 3 darge­ stellt.

Dabei ist die Drossel 1 entsprechend Fig. 2 in die Pneumatikleitung 6 eingesetzt, so daß sie mit ihrem Flansch 4 an der Stirnseite der Pneu­ matikleitung 6 anliegt. Die Pneumatikleitung 6 mit Drossel 1 wird an­ schließend ohne weitere Montagearbeiten in die Schnellkupplung 7 ein­ geführt und dort wie eine normale Pneumatikleitung, d. h. wie eine Lei­ tung ohne Drossel 1 gehalten.

Die Schnellkupplung 7 besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindri­ schen Kupplungsgehäuse 12 mit einem Dichtungsring 8 und einer ebenfalls hohlzylindrischen Kupplungsklaue 9, die im Kupplungsgehäuse 12 in Längs­ richtung verschiebbar und um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Die Kupplungsklaue 9 weist an ihrem im Kupplungsgehäuse 12 liegenden End­ bereich gleichmäßig über den Umfang verteilt elastisch verformbare Zungen 11 auf, die die eingeführte Pneumatikleitung 6 fest umschlie­ ßen. Wird die Pneumatikleitung 6 nun auf Zug beansprucht, so gleitet sie zusammen mit der Kupplungsklaue 9 ein kleines Stück im Kupplungsge­ häuse 12 nach außen. Bei dieser Auswärtsbewegung werden die Zungen 11 über einen sich nach außen konisch verjüngenden Bereich 13 des Kupp­ lungsgehäuses 12 bis zu einem Anschlag 14 geschoben und werden dadurch immer fester an die Pneumatikleitung 6 gepreßt, wodurch der sichere Sitz der Leitung 6 in der Schnellkupplung 7 gewährleistet ist. Die Schnell­ kupplung 7 ihrerseits kann in diesem Fall an ein Pneumatikbauteil 10, beispielsweise ein Ventil oder einen Pneumatikzylinder, angeschlossen sein.

Der Innendurchmesser der Pneumatikleitung 6, in der Regel eines Schlau­ ches, kann im Bereich von 3 mm bis 10 mm liegen, während der Innendurch­ messer der Durchlaßbohrung 3 der Drossel 1 im Bereich zwischen 0,5 mm und 1,5 mm liegen kann. Auch die Extremwerte dieser Durchmesserbereiche können miteinander kombiniert werden, um bestimmte Durchflußraten zu er­ zielen.

Solche Drosseln 1 können in Druckgasanlagen, insbesondere Druckluft­ anlagen mit einem Betriebsdruck bis zu etwa maximal 10 bar eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Drossel zur Reduzierung der Stellgeschwindigkeit eines druckgasbe­ triebenen Stellantriebes für ein Leitungssystem zur Versorgung des Stellantriebes mit Druckgas, gekennzeichnet durch eine in eine Druckgasleitung (6) einsetzbare Hülse (2) mit einer Durchlaßbohrung (3) und einem Flansch (4) an einer Seite, der an dem einen Anschlag bildenden Ende der Druckgasleitung (6) anliegt.

2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Druckgasleitung (6) einsetzbare Hülse (2) eine kreiszylindrische Form aufweist.

3. Drossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbohrung (3) in der Hülse (2) konzentrisch angeordnet ist und eine einfache kreiszylindrische Form aufweist.

4. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der Hülse (2) etwa so groß ist wie der innere Leitungsdurchmesser der Druckgasleitung (6).

5. Drossel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie reibschlüs­ sig in der Druckgasleitung (6) gehalten ist.

6. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Druckgasleitung (6) etwa im Bereich von 3 mm bis 10 mm und der Innendurchmesser der Durchlaßbohrung (3) der Hülse (2) etwa im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm liegt.

7. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) im eingebauten Zustand radial bündig mit der Druckgasleitung (10) abschließt.

8. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie an dem von dem Flansch (4) abgewandten Ende eine umlaufend gefaste Kante (5) aufweist.

9. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Einsatz in elastisch verformbaren Druckgasleitungen aus einem harten Kunststoffmaterial oder aus einem metallischen Werkstoff wie vernickeltem Messing besteht.

10. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in das Ende einer Druckgasleitung (6) einsetzbar ist, die mittels einer Schnellkupplung (7) an weitere Bauelemente (10) eines Druckgasleitungssystems anschließbar ist.

11. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie für den Einsatz in Druckgasanlagen bis zu einem Betriebs­ druck von etwa 10 bar geeignet ist.