DE60209595T2 - Proportionalventil, insbesondere für die Zufuhr von Druckluft an einer Glasformmaschine - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Proportionalventil-Vorrichtung, insbesondere zum Zuführen von Druckluft an eine Glasformmaschine.
- In der Glasindustrie werden hohle Glasartikel auf sogenannten I.S.-Formmaschinen hergestellt, welche eine Anzahl von luftbetriebenen Betriebseinheiten aufweisen, wobei zumindest einige dieser mittels jeweiliger Proportionalventil-Vorrichtungen versorgt und gesteuert werden.
- Bei den meisten Anwendungen weisen die Proportionalventile eine längliche Außenummantelung, in welcher die Einlass-, die Auslass- und die Entleerungsöffnungen ausgebildet sind, und eine Hülse auf, die in der Ummantelung aufgenommen ist und die eine Anzahl von Vorsprüngen aufweist, die in fluiddichter Weise mit der Innenfläche der Ummantelung zusammenpassen.
- Zum Öffnen/Schließen der unterschiedlichen Öffnungen wird normalerweise die Hülse auf der einen Seite innerhalb der Ummantelung mittels eines elektrischen Linearstellgliedes axial bewegt und auf der anderen mittels einer Gegenwirkung, die durch das Zusammenwirken einer Rückstell-Schraubenfeder und des mittels der Ventilvorrichtung zugeführten Druckfluids bestimmt wird. Die Feder weist normalerweise einen Endabschnitt, der in einen Sitz in der Ummantelung eingesetzt ist, und einen gegenüberliegenden Endabschnitt auf, der mit einem axialen Vorsprung zusammengepasst ist, der integral mit der Hülse ist.
- Obwohl an üblichen Formmaschinen weit verbreitet, erfüllen bekannte Ventilvorrichtungen der oben genannten Art nicht die Anforderungen moderner Glasformmaschinen in Bezug auf die Ansprechgeschwindigkeit und das Wiederholtpositionieren. Dies ist so, weil die auf die Hülse ausgeübte Gegenwirkung nicht immer ausschließlich axial ist und in vielen Fällen – infolge von Bearbeitungs-, Positionier- und Montagetoleranzen und/oder einer Verformung unter Last – eine radiale Komponente aufweist, die in Richtung und Intensität unkontrollierbar variiert. Das Vorhandensein von Komponenten quer zur Bewegungsrichtung der Hülse beeinflusst den Gleitwiderstand der Hülse innerhalb der Ummantelung und erzeugt lokalen Verschleiß, welcher die Ansprechzeit, die Abdichtung und die Betriebsgenauigkeit beeinträchtigt und welcher nebenher offensichtlich eine Erhöhung im Fluidzuführdruck verstärkt.
-
US 5,417,241 offenbart eine Ventilanordnung, bei welcher Relativbewegungsmittel zwischen der Hülse und der Reaktionsfeder angeordnet sind. Relativbewegungsmittel sind ebenfalls vorgesehen bei dem inUS 5,918,630 offenbarten Ventil. - Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Proportionalventil-Vorrichtung zu schaffen, die so konstruiert ist, dass sie eine einfache und kostengünstige Lösung für die oben genannten Nachteile bereitstellt.
- Gemäß der Erfindung ist eine Proportionalventil-Vorrichtung, insbesondere zum Zuführen von Druckluft an eine Glasformmaschine, wie in Anspruch 1 definiert bereitgestellt.
- Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die einen Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Proportionalventil-Vorrichtung gemäß den Lehren der Erfindung zeigt.
- Nummer
1 in der beigefügten Zeichnung bezeichnet eine Proportionalventil-Vorrichtung zum Zuführen von Druckluft an eine Betriebseinheit2 einer Maschine3 zum Formen hohler Glasartikel. - Die Ventilvorrichtung
1 weist ein Außengehäuse4 auf, das seinerseits einen zylindrischen, rohrförmigen Körper5 mit einer Längsachse6 und zwei gegenüberliegenden Axialöffnungen7 und8 aufweist, wobei die Öffnung7 in fluiddichter Weise mittels eines bekannten, elektrischen Linearstellgliedes9 verschlossen ist, das sich koaxial zu der Achse6 erstreckt, und wobei die Öffnung8 in fluiddichter Weise mittels einer Endkappe10 verschlossen ist, die mittels einer Anzahl von Schrauben11 integral mit dem Körper5 verbunden ist. - Die Kappe
10 definiert eine zylindrische, innere Sackaufnahme12 , welche sich koaxial zu der Achse6 erstreckt und in der ein Endabschnitt eines becherförmigen Körpers13 in Eingriff ist, wobei eine Bodenwand14 dessen an der Kappe10 anliegt und eine Seitenwand15 dessen sich innerhalb des Körpers5 erstreckt und in fluiddichter Weise mit dem Körper5 zusammengepasst ist. - Der becherförmige Körper
13 ist mittels noch eines rohrförmigen Körpers oder einer Buchse18 der Ventilvorrichtung1 gegen die Kappe10 geklemmt. Die Buchse18 ist ebenfalls im Körper5 aufgenommen, erstreckt sich entlang der verbleibenden Länge des Körpers5 koaxial zu der Achse6 , ist mit dem Körper5 in fluiddichter Weise zusammengepasst und weist eine Anzahl von Fluideinlassöffnungen19 , die mit jeweiligen Fluidzuführleitungen19a in Verbindung stehen, die in dem Körper5 ausgebildet sind, eine Anzahl von Auslassöffnungen20 , die mit einer Auslassleitung20a in Verbindung stehen, die durch den Körper5 hindurch ausgebildet ist zum Zuführen von Druckfluid zur Betriebseinheit2 , und eine Anzahl von Endleerungsöffnungen21 auf. - Ein bekannter Schieber
22 gleitet in der Buchse18 axial in entgegengesetzte Richtungen und weist eine Anzahl von Radialvorsprüngen22a zum Öffnen/Schließen der Öffnungen19 ,20 und21 , einen Endabschnitt23 , der direkt an dem bewegbaren Ausgabeelement des elektrischen Linearstellgliedes9 anliegt, und einen gegenüberliegenden Endabschnitt24 auf, der dem becherförmigen Körper13 zugewandt ist und der mit einer Reaktionseinrichtung25 verbunden ist zum ausschließlichen Ausüben axialer Wirkungen, die entgegengesetzt zu jenen sind, die von dem Linearstellglied9 ausgeübt werden. - Wie in der beigefügten Figur gezeigt, weist die Einrichtung
25 eine Feder26 auf, die koaxial zu der Achse6 in dem Hohlraum des becherförmigen Körpers13 aufgenommen ist, wobei deren eines Ende an der Wand14 anliegt und das gegenüberliegende Ende an dem Kopf27 einer Stößelstange28 anliegt, die koaxial zu der Achse6 ist. Die Stößelstange28 weist einen zylindrischen Schaft22b auf, der einen Außendurchmesser hat, der kleiner als jener der Vorsprünge22a und damit kleiner als der Innendurchmesser der Buchse18 ist, und gleitet in entgegengesetzte Richtungen und in fluiddichter Weise in einem Durchgangsloch29 einer rohrförmigen Führung30 , das koaxial zur Achse6 ist. Die Führung30 ist teilweise und in fluiddichter Weise in dem becherförmigen Körper13 aufgenommen, wird von der Buchse18 gegen eine Schulter des becherförmigen Körpers13 geklemmt und definiert zusammen mit der Stößelstange28 , der Führung30 und dem becherförmigen Körper13 eine Kammer31 , die den Kopf27 und die Feder26 aufnimmt und die über eine Leitung31a mit den Auslassöffnungen20 in Verbindung steht. - Die Stößelstange
28 ist separat und mit Abstand von dem Schieber22 angeordnet, steht axial aus der Führung30 vor und endet an dem dem Schieber22 zugewandten Ende in einem hohlen, länglichen Abschnitt32 , welcher einen konischen Endsitz33 , der in Richtung zu dem Schieber22 hin offen ist, und einen Axial-Sackhohlraum34 definiert. - Der Sackhohlraum
34 erstreckt sich von dem konischen Sitz33 und steht mit diesem in Verbindung und ist von einer konischen Bodenfläche begrenzt, die noch einen geraden, auf geweiteten konischen Sitz35 definiert, der mit axialem Abstand von dem konischen Sitz33 angeordnet ist und der eine größere Aufweitung als der konische Sitz33 aufweist. - Die Stößelstange
28 bildet einen Teil einer Kuppeleinrichtung37 , welche ferner ein Kuppelelement38 aufweist, das zwischen dem Schieber22 und der Stößelstange28 angeordnet und separat von beiden ist. - Genauer gesagt weist das Kuppelelement
38 einen Zwischen-Kugelkopf39 auf, der teilweise und bewegbar in dem Sitz33 und noch einem geraden, auf geweiteten, konischen Sitz40 in Eingriff ist. Der Sitz40 ist in einem Endabschnitt24 des Schiebers22 ausgebildet und definiert zusammen mit dem konischen Sitz33 ein Selbstanpassungs-Kugelkopfgelenk41 . Der Sitz40 steht über eine Passage, die koaxial zu der Achse6 in dem Schieber22 ausgebildet ist und die über eine Innenschulter mit einem Hohlraum42 verbunden ist, mit dem Hohlraum42 in Verbindung. Der Hohlraum42 nimmt einen Haltekopf44 auf, welcher an der Innenschulter anliegt und welcher mittels einer Stange45 , die bewegbar in der Passage in Eingriff ist und die in bekannter Weise mit dem Kopf44 verbunden ist, mit dem Kopf39 verbunden ist. - Wie in der beigefügten Figur gezeigt, weist das Element
38 ferner eine zylindrische Stößelstange46 auf, die radial bewegbar in dem Hohlraum34 in Eingriff ist und die in einem halbkugelförmigen Ende47 endet, das im Außendurchmesser kleiner als der Kopf39 ist und das in dem Sitz35 aufgenommen ist, so dass noch ein Selbstanpassungs-Kugelkopfgelenk48 gebildet ist, das mit axialem Abstand von und in Reihe zu dem Gelenk41 angeordnet ist. - Bei der tatsächlichen Verwendung drückt die Gegenwirkung der Feder
26 und des Fluids in der Kammer31 an dem Kopf27 der Stößelstange28 die Stößelstange28 , das Kuppelelement38 und den Schieber22 gegeneinander. Zum Demontieren der Vorrichtung1 werden die Stößelstange28 und das Kuppelelement38 mittels einfachen axialen Herausziehens voneinander entkuppelt, weil das Element38 axial von dem Kopf44 gehalten wird und sich daher zusammen mit dem Schieber22 bewegt. Die Stößelstange28 , das Element38 und die Gelenke41 und48 , die in Reihe zueinander angeordnet sind, verhindern, dass Querkomponenten und/oder Momente von der Feder26 oder der Wirkung des Fluids an dem Schieber22 erzeugt werden, so dass der Schieber22 unabhängig von den Bearbeitungs- und Montagetoleranzen der unterschiedlichen Komponenten, einer Verformung und/oder einer Belastung der Feder26 sowie dem Fluidzuführdruck jederzeit in ausschließlich axialen Betriebsbelastungszuständen arbeitet. - Die Tatsache, dass Schub ausschließlich entlang der Achse
6 ausgeübt wird, resultiert in schneller und genauer Bewegung des Schiebers22 und in gleichmäßigem Verschleiß der Buchse und der Gleitteile des Schiebers22 , so dass am besten für die unterschiedlichen Produktionszustände geeignete Wirkungen oder Kräfte an die Betriebseinheiten2 der Maschine3 übertragen werden können und auf diese Weise die Produktionszeit minimiert und die Endproduktqualität verbessert wird. - Im Gegensatz zu bekannten Lösungen bedeutet ferner die Tatsache, dass die Stößelstange
28 in fluiddichter Weise in dem Loch29 in Eingriff ist, dass der Fluiddruck ausschließlich an dem Kopf27 der Stößelstange28 wirkt, der dem Abschnitt24 des Schiebers22 abgewandt ist, so dass die Durchflussmenge der Ventilvorrichtung mittels Anpassens des Außendurchmessers der Vorsprünge22a angepasst werden kann, ohne Änderung in der von dem Fluid ausgeübten Gegenwirkung, welche bei bekannten Lösungen proportional zu der Veränderung der Größe der Vorsprünge variiert. Mit anderen Worten ist es, da die Vorsprünge22a und der Kopf27 unabhängig in der Größe anpassbar sind, möglich, bei gegebenem Fluidzuführdruck unabhängig von der Durchflussmenge der Ventilvorrichtung die von dem Fluid ausgeübte Gegenwirkung vorzukonfigurieren, so dass im Gegensatz zu bekannten Lösungen das gleiche Linearstellglied für unterschiedliche Durchflussmengen der Ventilvorrichtung verwendet werden kann. - Es ist offensichtlich, dass an der wie hierin beschriebenen Ventilvorrichtung
1 Veränderungen durchgeführt werden können ohne jedoch vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können eines oder mehrere der Relativbewegungselemente, die zwischen der Feder26 und dem Schieber22 angeordnet sind, anders als jene ausgebildet sein, die beispielhaft angegeben wurden, vorausgesetzt, dass sie verhindern, dass durch die Feder und die Fluidzufuhr Kräfte quer zur Gleitachse6 des Schiebers22 an den Schieber übertragen werden und auf diese Weise unerwünschte und unvorhersehbare Reibungskomponenten erzeugen.
Claims (17)
- Proportionalventil-Vorrichtung (
1 ), insbesondere zum Zuführen von Druckluft an eine Glasformmaschine (3 ), wobei die Vorrichtung (1 ) aufweist: einen rohrförmigen Körper (18 ) mit einer Achse (6 ) sowie einer Einlassöffnung (19 ) und einer Auslassöffnung (20 ) für ein Betriebsfluid, wenigstens ein bewegbares Schieberelement (22 ), das in dem rohrförmigen Körper (18 ) aufgenommen ist, ein Linearstellglied (9 ) zum Ausüben einer Steuerungswirkung auf das Schieberelement, und Reaktionsmittel (26 ) (27 ) zum Ausüben einer Gegenwirkung, die entgegengesetzt zur Steuerungswirkung ist, auf das Schieberelement und zum Bewegen des Schieberelements (22 ) entlang der Achse (6 ), ein Relativbewegungsmittel (37 ), das zwischen den Reaktionsmitteln (26 ) (27 ) und dem Schieberelement (22 ) angeordnet ist, wobei das Relativbewegungsmittel (37 ) ein Drückelement (28 ), das von dem Schieberelement (22 ) getrennt ist, und Kuppelmittel (38 ) aufweist zum Verbinden des Drückelementes mit dem Schieberelement (22 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppelmittel einen Einzel-Kupplungskörper (38 ) aufweisen, der separat von dem Drückelement (28 ) und dem Schieberelement (22 ) ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufweisen von Führungsmitteln (
30 ) zum Führen des Drückelements (28 ) entlang der Achse (6 ). - Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegungsmittel (
37 ) Selbstanpassungs-Gelenkverbindungsmittel (41 ) (48 ) aufweist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindungsmittel ein erstes (
41 ) und ein zweites (48 ) Kugelkopfgelenk aufweisen. - Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (
41 ) und das zweite (48 ) Kugelkopfgelenk entlang der Achse (6 ) mit Abstand voneinander angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (
41 ) und das zweite (48 ) Kugelkopfgelenk in Reihe angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (
41 ) und das zweite (48 ) Kugelkopfgelenk jeweilige Kugelköpfe (39 ) (47 ) mit jeweils unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen. - Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel elastische Reaktionsmittel (
26 ) aufweisen, und dass von den Kugelkopfgelenken (41 ) (48 ) das Gelenk (48 ), das sich näher an den elastischen Reaktionsmitteln (26 ) befindet, dasjenige mit der Kugelfläche kleineren Radius ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelköpfe (
39 ) (47 ) integral miteinander verbunden sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelköpfe (
39 ) (47 ) einen Teil eines einstückig ausgebildeten Körpers (38 ) bilden. - Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückelement (
28 ) wenigstens einen (39 ) (47 ) der Kugelköpfe (39 ) (47 ) zumindest teilweise aufnimmt. - Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückelement (
28 ) wenigstens einen (39 ) der Kugelköpfe (39 ) (47 ) mit radialem und axialem Spiel aufnimmt. - Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückelement (
28 ) beide Kugelköpfe (39 ) (47 ) zumindest teilweise aufnimmt. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkopfgelenke jeweils gerade, konische, aufgeweitete Sitze (
40 ) (35 ) aufweisen. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückelement (
28 ) von einer Endfläche (27 ) gebildet ist, an welcher das Fluid eine Gegenwirkung ausübt, die entgegengesetzt zur Steuerungswirkung ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückelement (
28 ) einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers (18 ) ist. - Glasformmaschine (
3 ), aufweisend: wenigstens eine Betriebseinheit (2 ), und Pneumatik-Zuführ-und-Steuerungsmittel zum Versorgen der Betriebseinheit (2 ) mit einem unter Druck stehenden Betriebsfluid, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatik-Zuführ-und-Steuerungsmittel wenigstens eine Ventil-Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen.
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ITTO20010700A1 (it) | 2003-01-17 |
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