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Absperrorgan für gasförmige und flüssige Medien Die Erfindung betrifft
ein Absperrorgan für gasförmige und flüssige Medien, insbesondere für Druckluftwerkzeuge,
mit einem drei oder mehrere elastische Dichtungen tragenden und mit einem Ringraum
versehenen Schubrohr, das auf einem mit einer Zwischenwand und mit vor und hinter
dieser in der Wandung angeordneten Übertrittsöffnungen versehenen Innenrohr verschiebbar
ist.
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Bei Absperrorganen dieser Art besteht ein Druckausgleich durch die
gleichmäßige Druckbeaufschlagung der an den beiden Enden des Schubrohres angeordneten
gleichartigen Dichtungen, es kann daher der öffnungs- oder Absperrschaltvorgang
leicht und ohne besonderen Kraftaufwand auch bei größeren Drücken des gasförmigen
oder flüssigen Durchströmmediums durchgeführt werden. Bei den bisher bekannten Ausführungen
solcher Absperrorgane tritt jedoch durch die Art der Anordnung der mittleren Dichtung
bald eine Beschädigung von deren Dichtungslippe auf, so, daß eine einwandfreie Absperrung
in der Schließstellung nicht mehr gewährleistet ist. Man hat hierbei das Schubrohr
zur Durchführung der Öffnung des Absperrorgans auf dem Innenrohr in :Durchströmrichtung
verschoben; dadurch wird die Dichtungslippe der mittleren Dichtung, die sich in
Schließstellung über der Zwischenwand des Innenrohres befindet, über die hinter
der Zwischenwand befindlichen, dem Abflußende zugewandten Durchtrittsöffnungen geführt
und durch die aus dem Ringraum des Schubrohres in .das Abflußende des Innenrohres
auftretende Strömung an den Umfang des Innenrohres gepreßt und in die Übertrittsöffnungen
hineingedrückt.
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Der Schließvorgang erfolgt bei dieser bekannten Anordnung durch Verschieben
des Schubrohres entgegen der Strömungsrichtung. Dabei wird die mittlere Dichtungslippe
durch die entgegenkommende
--Strömung wieder in die Übertrittsöffnungen
hineingedrückt und gegen deren Wandungen gestoßen. Es ist verständlich, daß die
Dichtungslippen nach kurzer - Betriebsdauer beschädigt werden und ausbrechen und
somit keine einwandfreie Abdichtung mehr ermöglichen.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, diese Mängel zu beseitigen
und ein einwandfrei arbeitendes Absperrorgan zu schaffen. Dies erfolgt erfindungsgemäß
dadurch, daß das Schubrohr zur Durchführung der Öffnungsbewegung zum Zuströmende
hin verschiebbar und die Dichtungslippe der mittleren, in Schließstellung die Absperrung
bewirkenden Dichtung in Richtung der Öffnungsbewegung angeordnet ist. Hierbei überfährt
diese Dichtungslippe während der Verschiebebewegung des Schubrohres zum Öffnen die
dem Zuströmende des Innenrohres zugewandten übertrittsöffnungen vom Zuströmraum
des Innenrohres und wird durch die hier von innen nach außen fließende Strömung
radial nach außen gedrückt. Sie wird also die Kanten der Übertrittsöffnungen gar
nicht berühren und keine Möglichkeit zu irgendeiner Beschädigung oder Abnutzung
haben. Die mittlere Dichtung wird damit während des Schaltvorganges völlig entlastet,
und zwar in gleicher Weise beim Öffnungs- wie auch beim Schließvorgang, während
sie in der Schließstellung durch den Druck des Mediums auf ihre Dichtungslippe eine
vollständige Absperrung bewirkt. In den übrigen Stellungen wird das Schubrohr nach
außen durch die beiden an seinen beiden Enden angeordneten Dichtungen abgedichtet.
Diese Dichtungen haben während der Öffnungs- oder Schließbewegungen des Schubrohres
keine Öffnungen zu überfahren und sind daher keinen besonderen Beschädigungsmöglichkeiten
ausgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung sichert somit eine absolute Dichtheit
auch bei hoher Schalthäufigkeit. Selbst bei hohen Betriebsdrücken hat sich die erfindungsgemäße
Anordnung als sicher und leichtgängig erwiesen. Dadurch, daß keine metallischen
Abdichtungsflächen vorhanden sind, sondern die Abdichtung ausschließlich durch die
elastischen Dichtungen erfolgt, ist auch bei wasserhaltiger Druckluft die Gefahr
der Korrosion ausgeschaltet. Die Dichtungselemente können nicht fressen oder festsitzen,
eine besondere Schmierung ist nicht erforderlich. Das Gewicht des ganzen Absperrorgans
kann gering gehalten werden, da keine hohen einseitigen Flächendrücke auftreten,
sondern ein vollkommener Druckausgleich besteht. Das Schubrohr kann daher auch leicht
gehalten und z. B. aus Leichtmetall hergestellt werden. Das Absperrorgan nach der
Erfindung ist gegen verunreinigte Druckluft oder Flüssigkeit unempfindlich, da die
Übertrittsöffnungen während der Schaltbewegungen von der mittleren Dichtung entlastet
werden. Es ergibt sich schließlich auch bei größerer Schalthäufigkeit .eine hohe
Lebensdauer.
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Die genannten Vorteile fallen insbesondere ins Gewicht gegenüber der
bisher üblichen Anordnung eines Absperrhahnes mit drehbar gelagertem- konischem
Küken, wie es allgemein insbesondere bei Druckluftweikzeugen verwendet worden ist.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausbildung -des Absperrorgans weist
das Schubrohr zwischen der mittleren und der dem Auslaufende zugewandten Dichtung
einen dem Durchtritt - des Mediums dienenden . Ringraum auf, dessen axiale Begrenzungsflüchen
der Strömungsrichtung des überströmenden - Mediums entsprechend abgeschrägt sind.
Es ergibt sich somit ein strömungsgünstiger Verlauf des Überströmvorganges. Der
Durchflußquerschnitt des Ringraumes ist ferner größer als der Querschnitt der Zufluß-
bzw. Abflußbohrung des Innenrohres. Stauungen und eine Erhöhung des Überströmwiderstandes
werden dadurch vermieden. Es ist auch zweckmäßig, wenn der Gesamtquerschnitt der
zur Achse des Absperrorgans strömungsgünstig spitzwinklig verlaufenden Übertrittsöffnungen
in der Wandung des Innenrohres jeweils vor oder hinter der Zwischenwand des Innenrohres
größer ist als der Querschnitt der Zufluß- bzw. Abflußbohrung des Innenrohres. Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß erfindungsgemäß die Zwischenwand des Innenrohres
auf der Zuströmseite und/oder der Abflußseite einen Führungskegel aufweist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt.
Es bedeutet Fig. A ein Längsschnitt durch das Absperrorgan in Durchgangsstellung,
Fig. B ein Längsschnitt in Schließstellung.
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Das Innenrohr i ist an der Zuströmseite mit einem Flansch versehen,
der ein Gewinde z trägt. An der Abflußseite ist der Anschlußnippel3 eingeschraubt,
der zur Verbindung mit dem Druckluftwerkzeug dient. Das Innenrohr ist durch. die
Zwischenwand 7 in den Zuströmraum q. und den Abflußraum 5 unterteilt, welche am
Umfang jeweils mehrere übertrittsöffnungen 6 und 16 in Form von Durchbrechungen
oder Bohrungen aufweisen. Die Zwischenwand ? ist auf der Zuströmseite mit einem
Führungskegel versehen, der entsprechend auch auf der Abflußseite angeordnet sein
kann. Die Übertrittsöffnungen 6 und 16 sind der Richtung des Führungskegels angepaßt
und verlaufen etwa unter .dem gleichen Winkel wie dieser. Der Gesamtquerschnitt
der Öffnungen 6 bzw. der Öffnungen 16 ist dabei zweckmäßigerweise größer als der
Querschnitt der Zufluß- bzw. der Abflußbohrung des Innenrohres.
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Auf dem Innenrohr i ist ein Schubrohr 8 verschiebbar angeordnet, das
einen größeren Ringraum 9 aufweist und mit drei elastischen Dichtungen ro, ii und
12 versehen ist. Diese Dichtungen bestehen vorzugsweise aus einem säureunempfindlichen
Gummiring mit einer inneren und einer äußeren Dichtungslippe. Die beiden äußeren
Dichtungen ro und i2 sind durch Sprengringe 13
und 15 festgelegt. Die mittlere
Dichtung i i lehnt sich gegen die Wandung des Ringraumes 9 an und wird durch den
Abstandsring 1q. gegen die äußere Dichtung ro abgestützt. Der Durchflußquerschnitt
des
Ringraumes 9 ist größer als der Querschnitt der Zufluß- bzw. Abflußbohrung des Innenrohres
i.
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Die Fig. B zeigt das Absperrorgan in geschlossener Stellung. Das in
Pfeilrichtung 17 wirkende, unter Druck stehende Medium wird in dieser Stellung durch
die Dichtung io gegen. die Atmosphäre und durch die mittlere Dichtung i i gegen
den Abflußraum 5 abgeschlossen.
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Zum Öffnen wird das Schubrohr 8 entgegen der durch Pfeil 17 gekennzeichneten
Strömungsrichtung zum Zuströmende hin verschoben. Da die Dichtungen io, ii und 12
gleiche Querschnitte aufweisen, herrscht nach beiden axialen Richtungen hin der
gleiche Druck und infolge des völligen Druckausgleiches kann das Schubrohr 8 auch
bei hohen Drücken des Durchströmmediums leicht von Hand verschoben werden. Während
des öffnungsvorganges durch Verschieben des Schubrohres 8 entgegen der Pfeilrichtung
17 wird die mittlere Dichtung i1 über die Übertrittsöffnungen6 hinweg bewegt. Dabei
wird die innere Dichtungslippe dieser Dichtung durch das aus dem Zuströmraum q.
in die Übertrittsöffnungen 6 eintretende Druckmedium radial nach außen gedrückt
und damit vom äußeren Umfang des Innenrohres abgehoben. Die Kanten der übertrittsöffnungen
werden daher durch die innere Dichtungslippe der Dichtung i i gar nicht berührt
und können also diese nicht beschädigen. Das <Druckmedium tritt in der Öffnungsstellung
in den Ringraum 9 des Schubrohres 8 ein und verläßt diesen durch die übertrittsöffnungen
16 zum Abflußraum 5 hin in Pfeilrichtung 18 zum Druckluftwerkzeug. Durch das Abheben
der Dichtungslippe der Dichtung i i wird diese somit während des Schaltvorganges
völlig entlastet, so daß ihre Reibung am Umfang des Innenrohres praktisch ausgeschaltet
ist.
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Die gleiche entlastende Wirkung tritt auch während des Schließvorganges
durch Verschieben des Schubrohres in der entgegengesetzten Richtung ein. Die Lippe
der Dichtung i i dichtet erst dann ab, wenn sie rückläufig die Übertrittsöffnungen
6 vollständig überlaufen hat und sich auf der Zwischenwand 7 des Innenrohres abstützt.
Diese Dichtung i i wird also während des Schaltvorganges entlastet und wirkt abdichtend
nur in ruhender Lage in der Schließstellung nach Fig. B. Sie hat daher keine merkliche
Abnutzung und gewährleistet somit eine hohe Lebensdauer auch bei großer Schalthäufigkeit.
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Die beiden äußeren Dichtungen io und 12 dichten in bekannter Weise
ab und sind keinem besonderen Verschleiß ausgesetzt, da sie nur auf dem glatten
Umfang des Innenrohres verschoben werden und keinerlei Öffnungen zu überlaufen haben.
Praktische Versuche haben ergeben, daß auch bei höheren Betriebsdrücken bis zu 5o
atü die Schaltvorgänge ohne nennenswerten Kraftaufwand noch leicht von Hand vorgenommen
werden können.
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Bei Beendigung der Verschiebung des Schubrohres 8 zum Öffnen kann
dieses durch kurzes Eingreifen in das Gewinde :2 des Endflansches des Innenrohres
i in der Öffnungsstellung arretiert werden, so daß ein unbeabsichtigtes Schließen
verhindert wird.
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Das Absperrorgan gemäß der Erfindung kann für Druckluft oder andere
gasförmige Medien und S.attdampf sowie auchfürFlüssigkeiten,wieWasser, Säuren, Öl
u. a., mit gleichem Erfolg verwendet werden. Demgemäß beschränkt sich seine Anwendung
durchaus nicht auf Druckluftwerkzeuge, sondern es kann für die verschiedensten Zwecke
eingesetzt werden, wo eine Absperrung solcher Medien ohne besonderen Kraftaufwand
erforderlich ist.