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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselventil, das mit einer
Vorrichtung zum Absperren eines Gegenstroms von ablaufendem Medium
ausgestattet ist.
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9 ist
eine schematische Darstellung eines Wechselventils 1 in
bekannter Bauweise, das mit einer Druckmediumzulaufbohrung P, mit
Druckmediumaustrittsbohrungen A und B und Druckmediumablaufbohrungen
EA und EB ausgeführt
ist. Von dem Wechselventil 1 wird ein Ventilkörper (nicht
dargestellt) zum Zuschalten der Austrittsbohrung A und B auf die
Zulaufbohrung P und die Ablaufbohrung EA und EB hin und her bewegt.
Die Austrittsbohrungen A und B sind mit den Anschlüssen 2a und 2b eines Arbeitszylinders 2 verbunden.
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Auf
einer Unterplatte 4 mit einem gemeinsamen Zulaufkanal 5 und
Ablaufkanälen 6a und 6b ist eine
Anzahl Wechselventile 1 montiert. Bei jedem Wechselventil 1 sind
eine Druckmediumzulaufbohrung P und Druckmediumablaufbohrungen EA
und EB mit einem gemeinsamen Zulaufkanal 5 und Ablaufkanälen 6a und 6b verbunden.
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Wenn
eine Anzahl von Wechselventilen 1 auf einer Unterplatte 4 angebaut
ist, ist die durch den Ventilkörper
bestimmte Zuschaltung der Bohrungen bei den einzelnen Wechselventilen
unterschiedlich. Ist beispielsweise bei einem bestimmten Wechselventil
die Austrittsbohrung A mit der Ablaufbohrung EA verbunden, um ablaufendes
Medium an einen Ablaufkanal 6a abzugeben, kann durch den
Ablaufkanal 6a strömende
Abluft eines anderen Wechselventils in Gegenrichtung zu dem von
der Ablaufbohrung EA zur Austrittsbohrung A im ersten Wechselventil
strömenden
Medium strömen
(siehe mit Strichlinie ausgeführten
Pfeil).
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Der
Abluftgegenstrom zum Wechselventil 1 kann eine Störung der
Arbeitsausrüstung
verursachen, was die Schlußfolgerung
nahe legt, dass ein Abluftgegenstrom verhindert werden muss.
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Zur
Lösung
dieses Problems wird in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift
Nr. 59-108872 eine Abluftgegenstromabsperrvorrichtung vorgeschlagen.
Diese Vorrichtung ist ein Grundbestandteil einer zwischen Wechselventil
und Unterplatte eingesetzten Dichtung.
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Durch
diese vorgeschlagene Vorrichtung kann zwar ein Abluftgegenstrom
in Richtung von der Unterplatte in das Wechselventil hinein unter
Nutzung einer Dichtung verhindert werden, um eine Störung der
Arbeitsausrüstung
auszuschließen,
dafür ist jedoch
eine teure Spezialdichtung mit einem dann integrierten Rückschlagventil
erforderlich. Zudem ist bei einem Wechselventil mit einer anderen
Art der Leitungsanschlüsse,
das nicht auf der vorstehend genannten Unterplatte angebaut wird,
beispielsweise bei einem Wechselventil, bei dem der Zulauf- und der/die
Ablaufkanallkanäle
in einem Ventilgehäuse ausgebildet
sind und das mit einer Anzahl von weiteren Wechselventilen kombiniert
ist, der Einbau einer solchen Dichtung zur Verhinderung eines Gegenstroms
nicht möglich.
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In
der Patentschrift
GB 2247737 wird
ein Druckluftventil beschrieben, bei dem das Zuschalten unter Nutzung
von Lippendichtungen erfolgt. Die Lippendichtungen sind in Abhängigkeit
davon ausgerichtet, in welchen Räumen
der Ventile während
des Betriebs mit dem höheren
bzw. dem niedrigeren Druck zu rechnen ist. Hierbei wird keine Gegenstromabsperrvorrichtung
eingesetzt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wechselventil
mit einer Gegenstromsperre zur Verfügung zu stellen, die sich durch
einen besonderen Aufbau auszeichnet, so dass keine teure Dichtung
benötigt
wird, und die zuverlässig
einen Abluftgegenstrom von einer Ablauf- zu einer Austrittsbohrung
absperren kann, unabhängig
davon, über
welche Art des Leitungsanschlusses das Wechselventil verfügt.
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Zur
Lösung
dieses Problems stellt die vorliegende Erfindung ein dem Anspruch
1 entsprechendes Wechselventil vor.
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Die
Gegenstromabsperrvorrichtung kann aus einem Simmering mit biegsamer
Lippe bestehen, die sich so umbiegt, dass sich der Durchmesser vergrößert, wobei
der Lippendichtring so auf den Ventilkörper aufgesetzt ist, dass die
Lippe in Richtung Ablaufbohrung zeigt und die Spitze der Lippe dicht
an der inneren Umfangsfläche
des Ventilinnenraums anliegt.
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Da
die Gegenstromabsperrvorrichtung unmittelbar in das Ventilgehäuse eingebaut
ist, ist sie in der Lage, den Abluftgegenstrom von der Ablauf- zur Austrittsbohrung
ohne Einsatz einer teuren Spezialdichtung unabhängig davon zu verhindern, welche Art
des Leitunganschlusses vorliegt, das heißt, ob das Wechselventil direkt
an Leitungen oder über
eine Unterplatte angeschlossen ist.
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Ferner
erfolgt der Einbau in das Ventil, indem ein Element der Lippendichtung
allgemeiner Art eingesetzt wird, der Ventilkörper ist mit einer in einer Richtung
wirkenden Dichtung abgedichtet.
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Die
Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
erläutert
werden.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
senkrechten Schnitt einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Wechselventils,
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2 eine
perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Montage einer
Anzahl von Wechselventilen auf einer Unterplatte,
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3 eine
teilweise unterbrochene perspektivische Ansicht einer als Gegenstromabsperrvorrichtung
dienenden Dichtung,
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4 einen
senkrechten Schnitt des Grundbestandteils der Vorrichtung während der
Abgabe von Abluft,
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5 einen
senkrechten Schnitt des Grundbestandteils der Vorrichtung während der
Verhinderung eines Abluftgegenstroms,
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6 einen
Schnitt einer weiteren Variante der Gegenstromabsperrvorrichtung,
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7 einen
senkrechten Schnitt einer zweiten Ausführungsform des Wechselventils,
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8 einen
senkrechten Schnitt des Wechselventils mit dazugehörigen Teilen
von 7 und
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9 die
Gerätekombination
eines allgemein bekannten Wechselventils.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die 1 bis 5 zeigen
eine erste Ausführungsform
eines Wechselventils mit einer erfindungsgemäßen Gegenstromabsperrvorrichtung.
Ein Wechselventil 10 besteht aus einem Hauptventilteil 11 und
einem Vorsteuerventilteil 12, und eine Ventilanbaufläche 13a einer
Unterplatte 13 dient zur Aufnahme einer Anzahl von Wechselventilen 10 (bei dem
dargestellten Beispiel sind es 5).
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Der
Hauptventilteil 11 besteht aus einem länglichen Ventilgehäuse 15 mit
rechteckigem Querschnitt, einem in axialer Richtung an einer Seite
des Ventilgehäuses 15 befestigten
Handhilfsbetätigungsgehäuse 16,
einem an der Außenseite
des Handhilfsbetätigungsgehäuses 16 befestigten
Vorsteuerventilteil 12 und einer in axialer Richtung auf
der anderen Seite des Ventilgehäuses 15 befestigten
Seitenplatte 17. In dem Ventilgehäuse 15 sind eine Druckmediumzulaufbohrung
P, die an die Anbaufläche
des Ventilgehäuses
geführt
ist, mit der es auf der Unterplatte 13 montiert ist, zu
beiden Seiten der Zulaufbohrung P herausgeführte Austrittsbohrungen A und
B, zu beiden Seiten der Austrittsbohrungen A und B herausgeführte Ablaufbohrungen
EA und EB, ein Ventilinnenraum 18, in den die Bohrungen
münden,
und ein mit der Zulaufbohrung P in Verbindung stehender Vorsteuerkanal 19 vorhanden.
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Im
Ventilinnenraum 18 sind zwischen der Zulaufbohrung P und
den Austrittsbohrungen A und B der erste und der zweite Ventilsitz 21a bzw. 21b und zwischen
den Austrittsbohrungen A und B und den Ablaufbohrungen EA und EB
der dritte und der vierte Ventilsitz 22a bzw. 22b ausgebildet.
In den Ventilinnenraum 18 ist zum Zuschalten der Austrittsbohrungen
A und B auf die Zulaufbohrung P und die Ablaufbohrungen EA und EB
mit luftdichten Abdichtungen der Schieber (20) verschiebbar
eingesetzt.
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Der
Ventilkörper
(20) besteht aus der Schieberstange 23, die einen
Durchflusskanal 23a und eine Anzahl von an ihrem Umfang
ausgebildeten Nuten hat, in die zur Freigabe des Strömungsweges
und zum Schließen
desselben am ersten und zweiten Ventilsitz 21a bzw. 21b die
erste und die zweite Dichtung 24a bzw. 24b und
zur Freigabe und zum Schließen
des Strömungsweges
am dritten und vierten Ventilsitz 22a bzw. 22b die
dritte und vierte Dichtung 25a bzw. 25b, zur Abdichtung
der beiden Seiten des Ventilinnenraums 18 die Dichtungen 28, 28 und
in die entsprechenden Umfangsnuten die zur Führung der Bewegung des Ventilkörpers 20 bestimmten
Führungselemente 27, 27 eingesetzt
sind. Die Schieberstange 23 ist auch mit Gegenstromabsperrvorrichtungen 26, 26 zur
Verhinderung des von den Ablaufbohrungen EA und EB zu den Austrittsbohrungen
A und B gerichteten Gegenstroms der Abluft ausgestattet.
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Die
Gegenstromabsperrvorrichtung 26 wird durch einen Lippendichtring
aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus synthetischem
Kautschuk, gebildet, wie er mit seinen Einzelheiten in 3 dargestellt
ist. Die Dichtung 26A weist einen annähernd V-förmigen
Querschnitt auf und besteht aus einem ringförmigen Einbauteil 26a,
der in eine Umfangsnut der Schieberstange 23 eingesetzt
wird, und einer biegsamen Dichtlippe 26b, die sich von
einer Seite bis zur anderen Seite des Einbauteils 26a erstreckt,
wobei sie sich so verbiegt, dass sich ihr Durchmesser vergrößert. Die
Dichtung 26A wird im Ventilkörper 20 auf der Innenseite
der dritten und vierten Dichtung 25a und 25b eingesetzt,
wobei die Lippe 26b in Richtung auf die Ablaufbohrungen
EA und EB zeigen und die Spitze der Lippe 26b an der inneren
Umfangsfläche
des Ventilinnenraums 18 anliegen muss.
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Bei
der Gegenstromabsperrvorrichtung 26 befindet sich, wenn
sich der Ventilkörper
in der in der oberen Hälfte
von 1 dargestellten Stellung befindet und die dritte
Dichtung 25a den dritten Ventilsitz 22a verläßt und die
Ablaufbohrung EA mit der Austrittsbohrung A verbunden ist oder wenn
sich der Ventilkörper
in der in der unteren Hälfte
von 1 gezeigten Stellung befindet und die vierte Dichtung 25b den
vierten Ventilsitz 22b verläßt und die Ablaufbohrung EB
mit der Austrittsbohrung B verbunden ist, die Spitze der Lippe 26b weiterhin
in einem gleitenden Kontakt am dritten oder vierten Ventilsitz 22a oder 22b.
Strömt
Abluft in Vorwärtsrichtung
von der Austrittsbohrung A oder B zur Ablaufbohrung EA oder EB,
so wird die Lippe 26b durch den Abluftdruck vom Ventilsitz 22a oder 22b abgehoben,
dabei wird der Strömungsweg
am entsprechenden Ventilsitz freigegeben. Strömt Abluft in Rückwärtsrichtung
von der Ablaufbohrung EA oder EB zur Austrittsbohrung A oder B,
so wird die Lippe 26b durch den Abluftdruck gegen den Ventilsitz 22a oder 22b gedrückt und
liegt dabei am Ventilsitz an.
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Zudem
sind bei der Dichtung 26A sowohl an der Innenseite als
auch an der Außenseite
des Einbauteils 26b [sic!] mehrere radiale Einkerbungen 29a,
an der Spitze der Lippe 26b mehrere radiale Einkerbungen 29b ausgebildet.
Durch die Einkerbungen 29a im Einbauteil 26a wird
verhindert, dass Luft in einer Umfangsnut in der Schieberstange 23 eingeschlossen wird,
wenn der Einbauteil 26a in die Nut eingesetzt wird, so
dass die Dichtung 26A nicht durch die eingeschlossene Luft
zum Abheben von der Einbaufläche
gebracht wird. Die Einkerbung 29b an der Spitze der Lippe 26b verhindert,
dass die Lippe 26b am Einbauteil 26a anhaftet,
indem Luft in die Ausnehmung 26c eintreten kann, wenn die
Lippe 26b umgebogen wird.
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Im
Handhilfsbetätigungsgehäuse 16 ist
ein erster Kolbenraum 31a ausgebildet, in der Seitenplatte 17 ist
ein zweiter Kolbenraum 31b mit einem kleineren Durchmesser
als dem des ersten Kolbenraums ausgebildet. In die entsprechenden
Kolbenräume
sind luftdicht abgedichtet ein erster Kolben 32a und ein
zweiter Kolben 32b gleitend eingesetzt. Der erste Kolbenraum 31a steht
mit einem Vorsteueraustrittskanal 34, der zweite Kolbenraum 32b mit dem
Vorsteuerkanal 19 in Verbindung.
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Der
Vorsteuerventilteil 12 ist wie ein bekanntes magnetbetätigtes Dreiwegeöffnungsventil
aufgebaut, das eine Vorsteuerzulaufbohrung, eine Vorsteueraustrittsbohrung
und eine Vorsteuerablaufbohrung aufweist (keine davon ist dargestellt),
wobei die Vorsteueraustrittsbohrung auf die Vorsteuerzulauf- und
die Vorsteuerablaufbohrung zugeschaltet wird, indem der Magnet 12a erregt
oder stromlos geschaltet wird.
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Die
Vorsteuerzulaufbohrung steht über
den Vorsteuerzulaufkanal 33 mit dem Vorsteuerkanal 19, die
Vorsteueraustrittsbohrung über
den Vorsteueraustrittskanal 34 mit dem ersten Vorsteuerraum 31a, die
Vorsteuerablaufbohrung über
den Vorsteuerblaufkanal 35 mit der äußeren Umgebung in Verbindung.
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In
das Handhilfsbetätigungsgehäuse 16 ist ein
Handhilfsbetätigungselement 37 eingesetzt,
das im Normalzustand durch die Elastizität einer Feder 36 nach
oben gedrückt
wird und die Verbindung zwischen dem Vorsteuerzulaufkanal 33 und
dem Vorsteueraustrittskanal 34 unterbricht und die Verbindung
zwischen den Vorsteuerkanälen 33 und 34 herstellt,
wenn dieses nach unten gedrückt
wird.
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Folglich
läßt sich,
wenn durch eine Betriebsstörung
der Hauptventilteil 11 nicht vom Vorsteuerventilteil 12 betätigt werden
kann, der Ventilkörper 20 mit
Hilfe des Handhilfsbetätigungselements 37 bewegen.
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Entsprechend 2 sind
in der Unterplatte 13 in Längsrichtung ein Zulaufkanal 39 und
Ablaufkanäle 40a und 40b und
an eine der Seiten der Unterplatte geführte Austrittsbohrungen 41a und 41b ausgebildet.
In die Austrittsbohrungen sind Schnellkupplungsrohranschlussstücke 42 eingesetzt,
die an einer Leitung (nicht dargestellt) stramm anliegen, wenn die Leitung
eingesetzt wird, und aus denen die Leitung zum Entfernen herausgenommen
wird, wenn ein Freigabeknopf gedrückt wird.
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An
die Ventilanbaufläche 13a sind
zudem die Kanäle 39, 40a und 40b sowie
die Austrittsbohrungen 41a und 41b geführt. Nachdem
die Dichtung 43 an der Ventilanbaufläche 13a aufgelegt
und das Wechselventil 10 mit Hilfe der Schrauben 44 befestigt wurde,
ist jede Bohrung des Wechselventils 10 mit der entsprechenden
Bohrung der Unterplatte 13 verbunden.
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Bei
der dargestellten Unterplatte entspricht die Länge der Anzahl der angeschlossenen
Wechselventile, es können
jedoch auch mehrere Unterplatten, die mit je einem einzelnen Wechselventil
bestückt
sind, aneinander angeschlossen werden.
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Bei
dem Wechselventil 10 werden, wenn der Magnet 12a stromlos
geschaltet wird, der zweite Kolben 32b und der Ventilkörper 20 durch
den Druck des Vorsteuermediums, das dem zweiten Kolbenraum 31b zugeführt wird,
entsprechend der Figur nach links verstellt, wodurch die Zulaufbohrung
P mit der Austrittsbohrung B und die Austrittsbohrung A mit der Ablaufbohrung
EA verbunden werden (siehe obere Hälfte des Ventilkörpers in 1)
und Druckluft über die
Austrittsbohrung B abgegeben wird.
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Wird
der Magnet 12a erregt, so gelangt Vorsteuermedium von der
Vorsteueraustrittsbohrung in den ersten Kolbenraum 31a und
bewegt aufgrund des unterschiedlichen Durchmessers des ersten und des
zweiten Kolbens den ersten Kolben 32a und den Ventilkörper 20 entsprechend
der Figur nach rechts, wodurch die Zulaufbohrung P mit der Austrittsbohrung
A und die Austrittsbohrung B mit der Ablaufbohrung EB verbunden
werden (siehe untere Hälfte
des Ventilkörpers 20 in 1)
und Druckluft über
die Austrittsbohrung A abgegeben wird.
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Zudem
wird der Ventilkörper 20,
wenn er nicht durch den Vorsteuerventilteil 12 betätigt werden kann
und das Handhilfsbetätigungselement 37 gedrückt wurde,
entsprechend der Figur nach rechts bewegt. Bei Freigabe des Handhilfsbetätigungselements 37 wird
der Ventilkörper 20 entsprechend
der Figur nach links bewegt.
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Bei
dem Wechselventil 10 wird, wenn Abluft aus der Austrittsbohrung
A oder B in die Ablaufbohrung EA oder EB abgegeben wird, die Lippe 26b der Dichtung 26A umgebogen,
wodurch der dritte oder der vierte Ventilsitz 22a bzw. 22b freigegeben
wird, so dass die Abluft ausströmen
kann, wie dies bei einer der Gegenstromabsperrvorrichtungen 26 charakterisierend
dargestellt wird. Andererseits strömt durch den Ablaufkanal 40a bzw. 40b in
der Unterplatte 13 geführte
Abluft durch die Ablaufbohrung EA oder EB im Wechselventil 10 in
entgegengesetzter Richtung, und durch diesen entgegengesetzt gerichteten
Abluftdruck wird die Lippe 26b der Dichtung 26A gegen
den dritten oder vierten Ventilsitz 22a bzw. 22b gedrückt, wodurch
die Verbindung zwischen der Ablaufbohrung EA oder EB und der Austrittsbohrung
A oder B unterbrochen wird, wie in 5 dargestellt
ist. Folglich kann der Gegenstrom der Abluft durch das Wechselventil 10 verhindert
werden, so dass Betriebsstörungen
der Arbeitsausrüstung
aufgrund des Abluftgegenstroms vermieden werden können.
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6 zeigt
eine weitere Variante eines Lippendichtrings, der die Gegenstromabsperrvorrichtung
darstellt. Im Gegensatz zur Dichtung 26A mit einem V-förmigen Querschnitt,
die durch eine größere Breite
des Einbauteils 26a gekennzeichnet ist, weist eine Dichtung 26B einen
einfachen Querschnitt auf, bei der die Breite des Einbauteils kleiner
ist und die Lippe 26b sich diagonal vom Einbauteil 26a nach
außen
erstreckt. Auch diese Dichtung 26B verfügt im Einbauteil 26a über eine
Einkerbung, damit verhindert wird, dass sich die Dichtung 26B von
der Anlagefläche
abhebt.
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Der
Gegenstrom wird durch die Dichtung 26B in nahezu derselben
Weise wie durch die Dichtung 26A verhindert, deshalb wird
auf deren Beschreibung verzichtet.
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Die 7 und 8 zeigen
eine zweite Ausführungsform,
bei der sich der Ventilkörper 20 eines Wechselventils 50 von
dem der ersten Ausführungsform
hinsichtlich der Einbaustellen für
die erste und zweite Dichtung 53a und 53b, die
dritte und vierte Dichtung 54a und 54b und die
Gegenstromabsperrvorrichtung 26, 26 in einem Ventilgehäuse 51 unterscheidet.
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Der
sonstige Aufbau und die Verhinderung eines Gegenstroms mit Hilfe
der Gegenstromabsperrvorrichtung 26, 26 jedoch
sind nahezu dieselben wie beim Wechselventil 10 der ersten Ausführungsform.
Folglich sind die gleichen Hauptbestandteile mit den gleichen Zahlen
bezeichnet, auf ihre ausführliche
Beschreibung wird verzichtet.
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Zwar
ist als Gegenstromabsperrvorrichtung 26 der zweiten Ausführungsform
die Dichtung 26B mit dem Aufbau entsprechend 6 vorgesehen, doch
kann genauso gut die Dichtung 26A mit dem Aufbau von 3 an
deren Stelle eingesetzt werden.
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Das
erfindungsgemäße Wechselventil
ist zudem nicht auf die Konstruktion mit nur einem Vorsteuerventil 10 entsprechend 1 beschränkt, sondern es
kann auch als ein mit zwei Vorsteuerventilen bestücktes Wechselventil 10A mit
zwei Vorsteuerventilteilen 12A und 12B entsprechend
der 2 ausgeführt
sein. Ferner ist das Wechselventil nicht auf eine Ausführung beschränkt, die
durch einen Vorsteuerventilteil betätigt wird, der durch ein Druckmedium angesteuert
wird, sondern es kann als direkt betätigtes Ventil konstruiert sein,
dessen Ventilkörper
direkt durch Magnete betätigt
wird.
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Des
weiteren kann das Wechselventil, auch wenn der Ventilkörper vorstehend
als Schieber beschrieben wurde, auch als Kegelventil ausgeführt sein.
Außerdem
kann das Wechselventil direkt an die Leitungen angeschlossen sein,
und nicht an Unterplatten.