EP0205633B1 - Ventilanordnung - Google Patents

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EP0205633B1
EP0205633B1 EP85107700A EP85107700A EP0205633B1 EP 0205633 B1 EP0205633 B1 EP 0205633B1 EP 85107700 A EP85107700 A EP 85107700A EP 85107700 A EP85107700 A EP 85107700A EP 0205633 B1 EP0205633 B1 EP 0205633B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
piston
effective surface
piston member
bore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP85107700A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0205633A1 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Elliesen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joh Friedrich Behrens AG
Original Assignee
Joh Friedrich Behrens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joh Friedrich Behrens AG filed Critical Joh Friedrich Behrens AG
Priority to EP85107700A priority Critical patent/EP0205633B1/de
Priority to AT85107700T priority patent/ATE32194T1/de
Priority to DE8585107700T priority patent/DE3561503D1/de
Priority to US06/776,675 priority patent/US4667572A/en
Priority to JP60249920A priority patent/JPS61293622A/ja
Publication of EP0205633A1 publication Critical patent/EP0205633A1/de
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Publication of EP0205633B1 publication Critical patent/EP0205633B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/041—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure with fixed main cylinder
    • B25C1/042—Main valve and main cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/041—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure with fixed main cylinder
    • B25C1/043—Trigger valve and trigger mechanism
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87193—Pilot-actuated

Definitions

  • the invention relates to a valve assembly for a pneumatic nailer with a valve piston (closing member of the inlet and outlet valve for the working stroke), which is axially displaceable axially above the working cylinder and, in its lower position (closed position), blocks the working stroke against compressed air supply and in its upper position (open position) shuts off an outlet channel, which is connected to the working cubicle via a bore in the valve piston and which has a lower effective surface which is constantly pressurized by the compressed air source and an upper one which can be optionally exposed to atmospheric pressure or the pressure of the compressed air source with the aid of a pilot valve has a larger effective area, a sleeve-shaped valve seat element which is sealingly and longitudinally displaceable in a bore and is limited in its movement by an upper and a lower stop, the bore of which with the bore of the valve piston in Ve There is a bond and has a first active surface facing away from the valve piston and a second active surface facing towards the valve piston, the latter active surface being the larger one and the
  • valve arrangement is known (DE-PS 2601 836). If the valve piston is in its open position and its upper active surface is pressurized again in order to move it into the closed position, the sleeve-shaped valve element follows the valve piston and remains in sealing engagement with it, so that the outlet channel remains blocked. This prevents compressed air from flowing directly from the reservoir to the outlet channel as long as the valve piston is not yet in its closed position. If no special precaution was taken, compressed air flowing into the working stroke space would still escape briefly via the outlet until it is shut off in the upper closed position of the valve piston.
  • the known valve arrangement provides a special seal on the valve piston, which takes the working piston upwards during the opening movement of the valve piston until the valve piston has reached its closed position. In this way, an overlap-free valve arrangement is obtained.
  • the seal mentioned on the valve piston is complex and must be regarded as a wearing part.
  • valve piston consists of two valve bodies which are movable relative to one another
  • the first valve body has an upper and a lower plate.
  • the upper plate is sealingly guided in a recess in the housing, and its upper active surface is optionally subjected to atmospheric pressure or the pressure of the compressed air source.
  • the lower plate has an upper circumferential sealing surface.
  • the second valve body is arranged between the upper and lower plates. Its upper section is sealingly guided in a recess in the upper plate of the first valve body. Its lower section surrounds the lower plate of the first valve body and acts in a sealing manner with the working cylinder.
  • the structure of the first valve body makes it necessary to manufacture it from at least two separate components. In the known valve arrangement, they are manufactured separately and screwed together. During the opening process, the lower plate of the first valve body strikes against the second valve body. This results in a not inconsiderable mechanical stress. Since this stress takes place in the sealing area, there is a risk that the sealing effect will be impaired after some time. During the closing process, the working cylinder moves upwards, towards the second valve body. As a result, a distance from the second valve body can be established during the downward movement of the first valve body, so that the air can escape from the cylinder during the return stroke. A displaceable mounting of the working cylinder requires additional effort.
  • the invention has for its object to provide a non-overlapping valve assembly for pneumatic nailers, which is particularly simple and low-wear.
  • valve piston has a first piston body, which has the bore and the lower and upper active surface and cooperates with the valve seat element, and an annular second piston body is slidably and axially displaceably mounted in an annular recess of the first piston body facing the working stroke active surface of the second piston body facing away from the working stroke is connected to the upper active surface of the first piston body via at least one bore is, while a lower active surface of the second piston body cooperates sealingly with the working cylinder and in the lower position (closed position) is constantly acted upon by the pressure of the compressed air source and the ratio of the active surfaces of both piston bodies is such that when the pressure on the upper active surface of the first piston body is reduced first the first piston body and then at a lower pressure value the second piston body is moved to the upper position.
  • the two piston bodies are simple disk-shaped or ring-shaped components which can be inserted one after the other in a simple manner into the housing.
  • the annular piston inserted in an annular recess of the first piston body interacts with the working cylinder. It protrudes a little above the cylinder so that it is constantly pressurized by the reservoir.
  • the pressure of the compressed air reservoir is also constantly applied to the first piston body from below.
  • the same effective pressure is applied to the upper effective surface of the annular piston via one or more bores, which prevails in the chamber above the first piston body.
  • This chamber is acted upon in a known manner with the help of a pilot valve with either atmospheric pressure or the pressure of the compressed air source.
  • both piston bodies move down together into the closed position. Due to the pressure difference prevailing at the valve seat element, the valve seat element also follows this movement. As a result, the outlet remains closed until the valve seat element hits the lower stop. Since the piston bodies continue to move downward by a certain amount, the outlet is now open and the air in the cylinder can be pushed out into the open during the return stroke of the working piston.
  • the valve arrangement according to the invention is not only particularly simple, but also operates with very little wear. There is no heavy stress on polymeric sealing elements. The mechanical stress on the valve parts is also extremely low.
  • the pneumatic nailer shown in FIG. 1 consists of a housing part 1, a handle part 2 and a magazine part 3.
  • An interior 4 of the handle part 2 represents a compressed air reservoir for receiving and providing compressed air.
  • a working cylinder 5 In the housing 1 there is a working cylinder 5.
  • a brake ring 6 At the lower end of the cylinder 5 there is a brake ring 6, which limits the stroke of a working piston 7 and eliminates kinetic energy not consumed by the driving process of a fastening means.
  • a plunger 8 is attached to the piston 7 and is guided in an axial extension in the firing channel 9.
  • In the lower half of the cylinder 5 is coaxially surrounded by a space 32 which is filled in the lower position of the working piston 7 through holes 10 in the cylinder 5 with compressed air, which is used for returning the working piston 7.
  • the lower space of the housing 1 is sealed at the bottom 11 by a plug-like element 12 made of polyurethane, which at the same time serves to guide the driving plunger 8.
  • the housing 1 is closed by a cap 13.
  • the middle part of the cap 13 has a blind bore 14 for receiving and guiding a valve seat element 15.
  • a wire filter 30 is arranged coaxially around the middle part of the cap 13 for soundproofing of emerging air via the outlet duct 30a.
  • an intermediate piece 17 is inserted sealingly in a cylindrical recess 50 of the housing 1. It has a sleeve-like extension 18.
  • a main valve 20 has a first valve piston 21, which is sealingly guided in the recess 50 below the intermediate piece 17.
  • the disk-shaped piston body 21 has a lower active surface 33 which is constantly subjected to the pressure in the compressed air reservoir 4.
  • an annular piston 22 can be moved in a sealing and sliding manner.
  • the facing the working cylinder End face of the annular piston 22 has two active surface sections.
  • An inner active surface section 37A sealingly cooperates with the front end 16 of the cylinder 5.
  • An active surface section 37B of the annular piston 22 lying radially further outward is formed by the section of the annular piston 22 which projects beyond the cylinder 5 and to which the pressure in the reservoir 4 is applied.
  • the ring piston 22 is thus limited in its axial movement upwards by the valve piston 21.
  • the annular piston 22 can be moved freely downward relative to the valve piston 21. However, its downward movement is limited by the working cylinder.
  • the first piston body 21 has a sleeve-shaped neck 19 which cooperates in a sealing and sliding manner with the sleeve-shaped extension 18 of the intermediate piece 17.
  • a compression spring 41 is arranged, which cooperates with the top of the disc-shaped piston body 21 and constantly tries to press it down.
  • a control chamber 23 is formed between the intermediate piece 17 and the first piston body 21 and is connected via a bore 24 to a pilot valve 25 which has a valve rod 26 which is actuated by a release lever 27.
  • the structure of the pilot valve 25 is not explained in detail since it is generally known.
  • the upper piston body 21 has a plurality of through holes 36.
  • the annular piston 22 has an annular groove 35 in the upper active surface. In this way, the pressure of the control chamber 23 also prevails on the upper active surface of the annular piston 22.
  • the sleeve-shaped valve seat element 15 has a lower radial flange 52 which limits the upward movement of the valve seat element 15 into the bore 14. In this way, the lower effective area of the valve seat element 15 also becomes larger than the upper one.
  • the trigger lever 27 In the rest position of the pneumatic nailer shown in FIG. 1, the trigger lever 27 is not actuated.
  • the valve rod 26 is in a lower position.
  • the compressed air from the reservoir 4 can enter the control chamber 23 via the bore 24.
  • the upper active surface 31 of the piston body 21 In the control chamber 23, the upper active surface 31 of the piston body 21 is pressurized with compressed air.
  • the downward-acting force is reduced by the upward-acting force which arises from the application of the annular surface 33.
  • the annular piston 22 is acted upon with a greater effective force downward in sealing engagement with the cylinder 5.
  • valve rod 26 is raised.
  • the compressed air from the reservoir 4 can no longer reach the control chamber 23 via the bore 24, but rather is connected to the atmosphere. This results in a pressure reduction in the control chamber 23.
  • the pressure on the active surfaces 33, 37B gains the upper hand in order to bring these parts into the open position.
  • FIG. 2 shows the opening phase in which the annular piston 22 is still in engagement with the cylinder 4, but the first piston body 21 is already in sealing engagement with the valve seat element 15.
  • both valve bodies 21, 22 are in the open position, and the working piston 7 is at the beginning of a working stroke.
  • Fig. 4 shows the piston 7 at the end of its working stroke (not shown). In this position, the space 32 is filled with compressed air via the bores 10 in the cylinder 5. This compressed air is used for returning the working piston 7 to its starting position.
  • the valve rod 26 has already returned to its lower position, which happens automatically as soon as the release lever 27 is released. As a result, the connection of the compressed air reservoir 4 to the space 23 is restored.
  • Fig. 4 shows the entry of compressed air into the control chamber 23 shortly before the closing movement of the main valve. The valve bodies 21, 22 are moved back into the closed position as soon as the pressure in the control chamber 23 has risen sufficiently.
  • valve seat element 15 also follows the movement of the valve body 21, so that the outlet 30a remains shut off.
  • the valve seat element 15 and the neck of the valve body 21 are not separated until the valve seat element 15 abuts against the intermediate piece 17.
  • the force relationships on the valve seat element 15 are reversed and the compressed air in the cylinder chamber pushes it back into the upper position (according to FIGS. 1 to 3).
  • the outlet is thus opened and the working piston 7 can push the compressed air out of the cylinder.
  • the cylinder returns to the starting position with the aid of the compressed air stored in the space 32, as shown in FIG. 1. This completes a work cycle.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für einen Druckluftnagler mit einem Ventilkolben (Schliessglied des Ein- und Auslassventils für den Arbeitshubraum), der oberhalb vom Arbeitszylinder gleichachsig zu diesem axial verschiebbar geführt ist und in seiner unteren Stellung (Schliessstellung) den Arbeitshubraum gegenüber Druckluftzufuhr absperrt sowie in seiner oberen Stellung (Öffnungsstellung) einen Auslasskanal absperrt, der über eine Bohrung des Ventilkolbens mit dem Arbeitshubraum verbunden ist und der eine untere ständig von Druck der Druckluftquelle beaufschlagte untere Wirkfläche und eine wahlweise mit Hilfe eines Vorsteuerventils dem Atmosphärendruck oder dem Druck der Druckluftquelle aussetzbare obere grössere Wirkfläche aufweist, einem hülsenförmigen Ventilsitzelement, das in einer Bohrung dichtend und längsverschiebbar geführt und durch einen oberen und einen unteren Anschlag in seiner Bewegung begrenzt ist, dessen Bohrung mit der Bohrung des Ventilkolbens in Verbindung steht und das eine dem Ventilkolben abgekehrte erste Wirkfläche und eine dem Ventilkolben zugekehrte zweite Wirkfläche aufweist, wobei die letztgenannte Wirkfläche die grössere ist und wobei der Ventilkolben sich in seiner oberen Stellung (Öffnungsstellung) an die zweite Wirkfläche des Ventilsitzelements in seiner Stellung am oberen Anschlag dichtend anlegt und andererseits der Ventilkolben in seiner unteren Stellung (Schliessstellung) einen Abstand zur zweiten Wirkfläche des Ventilsitzelements in seiner Stellung am unteren Anschlag aufweist.
  • Eine derartige Ventilanordnung ist bekannt (DE-PS 2601 836). Befindet sich der Ventilkolben in seiner Öffnungsstellung und wird seine obere Wirkfläche erneut mit Druck beaufschlagt, um ihn in die Schliessstellung zu verstellen, dann folgt das hülsenförmige Ventilelement dem Ventilkolben und bleibt in dichtendem Eingriff mit diesem, so dass der Auslasskanal weiterhin abgesperrt bleibt. Dadurch wird vermieden, dass Druckluft aus dem Reservoir unmittelbar zum Auslasskanal strömt, solange der Ventilkolben sich noch nicht in seiner Schliessstellung befindet. Würde keine besondere Vorkehrung getroffen, würde nach wie vor in den Arbeitshubraum strömende Druckluft kurzfristig über den Auslass entweichen, bis er in der oberen Schliessstellung des Ventilkolbens abgesperrt ist. Hierzu sieht die bekannte Ventilanordnung eine besondere Dichtung am Ventilkolben vor, die während der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens den Arbeitskolben nach oben mitnimmt, bis der Ventilkolben seine Schliessstellung erreicht hat. Auf diese Weise wird eine überschneidungsfreie Ventilanordnung erhalten. Die erwähnte Dichtung am Ventilkolben ist jedoch aufwendig und als Verschleissteil zu betrachten.
  • Es ist ferner eine überschneidungsfrei arbeitende Ventilanordnung bekannt, bei derderVentilkolben aus zwei relativ zueinander beweglichen Ventilkörpern besteht (US-PS 4401 251). Der erste Ventilkörper besitzt einen oberen und einen unteren Teller. Der obere Teller ist dichtend in einer Ausnehmung des Gehäuses geführt, und seine obere Wirkfläche ist wahlweise mit Atmosphärendruck oder dem Druck der Druckluftquelle beaufschlagt. Der untere Teller besitzt eine obere umlaufende Dichtfläche. Zwischen oberem und unterem Teller ist der zweite Ventilkörper angeordnet. Sein oberer Abschnitt ist dichtend in einer Ausnehmung des oberen Tellers des ersten Ventilkörpers geführt. Sein unterer Abschnitt umgibt den unteren Teller des ersten Ventilkörpers und wirkt dichtend mit dem Arbeitszylinder zusammen. In der Ruhestellung besteht ein Abstand zwischen der erwähnten oberen Dichtfläche des unteren Tellers des ersten Ventilkörpers und dem unteren Abschnitt des zweiten Ventilkörpers und dem unteren Abschnitt des zweiten Ventilkörpers. Wird aufgrund der Entlüftung der oberen Wirkfläche des ersten Ventilkörpers dieser in die Öffnungsstellung bewegt, nimmt der untere Teller des ersten Ventilkörpers den zweiten Ventilkörper nach einer gewissen Strecke mit und gibt mithin die Verbindung zwischen Arbeitshubraum und Druckluftreservoir frei. Aufgrund der Mitnahme des zweiten Ventilkörpers durch den ersten findet zwischen diesen beiden ein Dichtungseingriff statt, wodurch der Auslass gesperrt ist. Die bekannte Ventilanordnung weist einige Nachteile auf.
  • Der Aufbau des ersten Ventilkörpers macht erforderlich, diesen aus mindestens zwei getrennten Bauteilen herzustellen. Sie werden bei der bekannten Ventilanordnung getrennt gefertigt und zusammengeschraubt. Während des Öffnungsvorgangs schlägt der untere Teller des ersten Ventilkörpers gegen den zweiten Ventilkörper an. Hierdurch erfolgt eine nicht unerhebliche mechanische Beanspruchung. Da diese Beanspruchung im Dichtungsbereich stattfindet, besteht Gefahr, dass die Dichtwirkung nach einiger Zeit beeinträchtigt ist. Während des Schliessvorgangs bewegt sich der Arbeitszylinder nach oben, dem zweiten Ventilkörper entgegen. Dadurch kann sich bei der Abwärtsbewegung des ersten Ventilkörpers ein Abstand zum zweiten Ventilkörper einstellen, damit beim Rückhub die Luft aus dem Zylinder entweichen kann. Eine verschiebbare Lagerung des Arbeitszylinders erfordert zusätzlichen Aufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine überschneidungsfrei arbeitende Ventilanordnung für Druckluftnaglerzu schaffen, die besonders einfach aufgebaut und verschleissarm arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Ventilkolben einen die Bohrung sowie die untere und obere Wirkfläche aufweisenden und mit dem Ventilsitzelementzusammenwirkenden ersten Kolbenkörper aufweist, in einer dem Arbeitshubraum zugekehrten ringförmigen Ausnehmung des ersten Kolbenkörpers ein ringförmiger zweiter Kolbenkörper axial und dichtend verschiebbar gelagert ist, eine dem Arbeitshubraum abgekehrte Wirkfläche des zweiten Kolbenkörpers über mindestens eine Bohrung mit der oberen Wirkfläche des ersten Kolbenkörpers verbunden ist, während eine untere Wirkfläche des zweiten Kolbenkörpers dichtend mit dem Arbeitszylinder zusammenwirkt und in der unteren Stellung (Schliessstellung) ständig vom Druck der Druckluftquelle beaufschlagt ist und das Verhältnis der Wirkflächen beider Kolbenkörper derart ist, dass bei einem Druckabbau an der oberen Wirkfläche des ersten Kolbenkörpers zuerst der erste Kolbenkörper und bei einem niedrigeren Druckwert dann der zweite Kolbenkörper in die obere Stellung verstellt wird.
  • Bei der erfindungsgemässen Ventilanordnung sind die beiden Kolbenkörper einfache scheibenförmige bzw. ringförmige Bauteile, die nacheinander auf einfache Weise von oben in das Gehäuse eingesetzt werden können. Der in einer ringförmigen Ausnehmung des ersten Kolbenkörpers eingesetzte Ringkolben wirkt mit dem Arbeitszylinder zusammen. Er steht ein wenig über den Zylinder über, so dass er ständig mit dem Druck des Reservoirs beaufschlagt wird. Auch der erste Kolbenkörper wird ständig von unten mit dem Druck des Druckluftreservoirs beaufschlagt. Über eine oder mehrere Bohrungen ist die obere Wirkfläche des Ringkolbens mit dem gleichen Druck beaufschlagt, der in der Kammer oberhalb des ersten Kolbenkörpers herrscht. Diese Kammer wird in bekannter Weise mit Hilfe eines Vorsteuerventils wahlweise mit Atmosphärendruck oder dem Druck der Druckluftquelle beaufschlagt. Bei Druckbeaufschlagung reicht dieser auf die oberen Wirkflächen der beiden Kolbenkörper aufgebrachte Druck aus, um beide Kolbenkörper in der unteren Schliessstellung zu halten. Wird die obere Kammer entlüftet, führt die Druckdifferenz an den beiden Kolbenkörpern zu einer Wirkungsrichtungsumkehr. Die Wirkflächen sind jedoch so ausgelegt, dass beim ersten Druckdifferenzwert der erste Kolbenkörper sich in die obere ÖffnungssteIlung bewegt. Bei dieser Bewegung legt er sich gegen das Ventilsitzelement an und verschliesst dadurch den Auslass. Während dieser Zeit verbleibt der zweite Kolbenkörper in dichtendem Eingriff mit dem Arbeitszylinder. Erst bei einer zweiten Druckdifferenz hebt er ebenfalls vom Arbeitszylinder ab, um in seine obere Öffnungsstellung zu gehen. Die nunmehr in den Arbeitshubraum strömende Luft kann daher nicht mehr über den Auslass entweichen.
  • Wird der Druckraum oberhalb der oberen Wirkfläche des ersten Kolbenkörpers wieder mit Druckluft beaufschlagt, bewegen sich beide Kolbenkörper gemeinsam nach unten in die Schliessstellung. Aufgrund der am Ventilsitzelement herrschenden Druckdifferenz folgt auch das Ventilsitzelement dieser Bewegung. Dadurch bleibt der Auslass verschlossen, bis das Ventilsitzelement gegen unteren Anschlag anstösst. Da sich die Kolbenkörper weiter einen gewissen Betrag nach unten bewegen, ist nunmehr der Auslass geöffnet, und die im Zylinder befindliche Luft kann beim Rückhub des Arbeitskolbens ins Freie gestossen werden.
  • Die erfindungsgemässe Ventilanordnung ist nicht nur besonders einfach aufgebaut, sondern arbeitet äusserst verschleissarm. Es findet keine starke Beanspruchung polymerer Dichtungselemente statt. Auch die mechanische Beanspruchung der Ventilteile ist äusserst gering.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Druckluftnagler mit einer Ventilanordnung nach der Erfindung in der Ruhestellung.
    • Fig. 2 zeigt vergrössert die Ventilanordnung nach Fig. 1 während einer ersten Öffnungsphase.
    • Fig. 3 zeigt die Ventilanordnung nach Fig. 2 in der Öffnungsstellung.
    • Fig. 4 zeigt die Ventilanordnung nach den Figuren 2 und 3 während der Schliessphase.
  • Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, dass jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Druckluftnagler besteht aus einem Gehäuseteil 1, einem Griffteil 2 und einem Magazinteil 3. Ein Innenraum 4 des Griffteils 2 stellt ein Druckluftreservoir dar zur Aufnahme und Bereitstellung von Druckluft. In dem Gehäuse 1 befindet sich ein Arbeitszylinder 5. Am unteren Ende des Zylinders 5 ist ein Bremsring 6 angeordnet, der den Hub eines Arbeitskolbens 7 begrenzt und durch den Antreibvorgang eines Befestigungsmittels nicht verbrauchte kinetische Energie vernichtet. Am Kolben 7 ist ein Eintreibstössel 8 befestigt, der in einer axialen Verlängerung im Schusskanal 9 geführt ist. In der unteren Hälfte ist der Zylinder 5 koaxial von einem Freiraum 32 umgeben, der in der unteren Stellung des Arbeitskolbens 7 durch Bohrungen 10 im Zylinder 5 mit Druckluft gefüllt wird, die zur Rückführung des Arbeitskolbens 7 verwendet wird. Der untere Raum des Gehäuses 1 wird am Boden 11 durch ein stopfenartiges Element 12 aus Polyurethan abgedichtet, das gleichzeitig zur Führung des Eintreibstössels 8 dient.
  • Am oberen Ende ist das Gehäuse 1 von einer Kappe 13 verschlossen. Das Mittelteil der Kappe 13 weist eine Blindbohrung 14 zur Aufnahme und Führung eines Ventilsitzelements 15 auf. Koaxial um das Mittelteil der Kappe 13 ist ein Drahtfilter 30 zur Schalldämpfung von austretender Luft über den Auslasskanal 30a angeordnet.
  • Zwischen der Kappe 13 und der oberen Stirnseite 16 des Zylinders 5 ist ein Zwischenstück 17 dichtend in einer zylindrischen Ausnehmung 50 des Gehäuses 1 eingesetzt. Es besitzt einen hülsenartigen Ansatz 18. Ein Hauptventil 20 besitzt einen ersten Ventilkolben 21, der unterhalb des Zwischenstücks 17 dichtend in der Ausnehmung 50 geführt ist. Der scheibenförmige Kolbenkörper 21 weist eine untere Wirkfläche 33 auf, die ständig mit dem Druck im Druckluftreservoir 4 beaufschlagt ist. In einer nach unten geöffneten ringförmigen Ausnehmung des ersten Kolbenkörpers 21 ist ein Ringkolben 22 dichtend und gleitend verschiebbar. Die dem Arbeitszylinder zugekehrte Stirnfläche des Ringkolbens 22 weist zwei Wirkflächenabschnitte auf. Ein innerer Wirkflächenabschnitt 37A wirkt dichtend mit dem Stirnende 16 des Zylinders 5 zusammen. Ein radial weiter aussen liegender Wirkflächenabschnitt 37B des Ringkolbens 22 wird von dem über den Zylinder 5 überstehenden Abschnitt des Ringkolbens 22 gebildet, der mit dem Druck im Reservoir 4 beaufschlagt ist. Der Ringkolben 22 wird in seiner axialen Bewegung somit nach oben durch den Ventilkolben 21 begrenzt. Nach unten ist der Ringkolben 22 gegenüber dem Ventilkolben 21 völlig frei bewegbar. Seine Bewegung nach unten wird jedoch durch den Arbeitszylinder begrenzt.
  • Der erste Kolbenkörper 21 besitzt einen hülsenförmigen Hals 19, der dichtend und gleitend mit dem hülsenförmigen Ansatz 18 des Zwischenstücks 17 zusammenwirkt. Auf dem Ansatz 18 ist eine Druckfeder 41 angeordnet, die mit der Oberseite des scheibenförmigen Kolbenkörpers 21 zusammenwirkt und diesen ständig nach unten zu drücken sucht.
  • Zwischen dem Zwischenstück 17 und dem ersten Kolbenkörper 21 ist ein Steuerraum 23 gebildet, der über eine Bohrung 24 mit einem Vorsteuerventil 25 in Verbindung ist, das eine Ventilstange 26 aufweist, die von einem Auslösehebel 27 betätigt wird. Der Aufbau des Vorsteuerventils 25 wird nicht näher erläutert, da er allgemein bekannt ist. Bei einer Betätigung des Auslösehebels 27 wird die Ventilstange 26 nach oben verstellt, wodurch der Steuerraum 23 mit Atmosphäre verbunden wird. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung herrscht im Steuerraum 23 der Druck des Reservoirs 4, wie durch mehrere Pfeile angedeutet.
  • Der obere Kolbenkörper 21 besitzt mehrere Durchbohrungen 36. Der Ringkolben 22 weist in der oberen Wirkfläche eine ringförmige Nut 35 auf. Auf diese Weise herrscht an der oberen Wirkfläche des Ringkolbens 22 ebenfalls der Druck des Steuerraumes 23.
  • Wie erkennbar, weist das hülsenförmige Ventilsitzelement 15 einen unteren radialen Flansch 52 auf, der die Bewegung des Ventilsitzelements 15 nach oben in die Bohrung 14 hinein begrenzt. Auf diese Weise wird auch die untere Wirkfläche des Ventilsitzelements 15 grösser als die oberen.
  • Die Wirkungsweise der gezeigten Ventilanordnung ist wie folgt.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung des Druckluftnaglers ist der Auslösehebel 27 nicht betätigt. Die Ventilstange 26 befindet sich in einer unteren Position. Dadurch kann die Druckluft aus dem Reservoir 4 über die Bohrung 24 in den Steuerraum 23 eintreten. In dem Steuerraum 23 wird die obere Wirkfläche 31 des Kolbenkörpers 21 mit Druckluft beaufschlagt. Die nach unten gerichtete Wirkkraft wird um die nach oben gerichtete Wirkkraft vermindert, welche durch die Beaufschlagung der Ringfläche 33 entsteht. In gleicher Weise wird der Ringkolben 22 mit einer grösseren Wirkkraft nach unten in Dichtungseingriff mit dem Zylinder 5 beaufschlagt.
  • Wird der Auslösehebel 27 betätigt, wird die Ventilstange 26 angehoben. Die Druckluft aus dem Reservoir 4 kann nunmehr nicht mehr über die Bohrung 24 in den Steuerraum 23 gelangen, vielmehr ist dieser mit Atmosphäre verbunden. Dadurch erfolgt ein Druckabbau im Steuerraum 23. Sobald der Druck in der Steuerkammer 23 niedrig genug ist, gewinnt der Druck auf die Wirkflächen 33,37B die Oberhand, um diese Teile in Öffnungsstellung zu bringen.
  • Das Verhältnis der erwähnten Wirkflächen ist jedoch derart, dass sich bei einem Druckabbau in dem Steuerraum 23 zunächst der scheibenförmige Kolbenkörper 21 nach oben bewegt, bis sich sein Hals 19 gegen das Ventilsitzelement 15 anlegt und damit den Auslasskanal30a verschliesst. Erst nach einem weiteren Druckabbau im Steuerraum 23 bewegt sich aufgrund des überhandnehmenden Druckes an dem Wirkflächenabschnitt 37B auch der Ringkolben 22 in die Öffnungsstellung, so dass nunmehr Druckluft aus dem Reservoir 4 in den Arbeitshubraum eintreten kann. In Fig. 2 ist die Öffnungsphase dargestellt, in der der Ringkolben 22 noch in Eingriff mit dem Zylinder 4 ist, der erste Kolbenkörper 21 sich jedoch bereits in Dichtungseingriff mit dem Ventilsitzelement 15 befindet. In Fig. 3 sind beide Ventilkörper 21, 22 in der Öffnungsposition, und der Arbeitskolben 7 befindet sich am Beginn eines Arbeitshubes.
  • In Fig. 4 befindet sich der Kolben 7 am Ende seines Arbeitshubs (nicht dargestellt). In dieser Position wird der Raum 32 über die Bohrungen 10 im Zylinder 5 mit Druckluft gefüllt. Diese Druckluft wird für die Rückführung des Arbeitskolbens 7 in seine Ausgangsposition benutzt. In der in Fig. 4 dargestellten Position hat die Ventilstange 26 bereits wieder ihre untere Position eingenommen, was automatisch geschieht, sobald der Auslösehebel 27 freigegeben wird. Dadurch wird die Verbindung des Druckluftreservoirs 4 mit dem Raum 23 wiederhergestellt. Fig. 4 zeigt den Eintritt von Druckluft in den Steuerraum 23 kurz vor der Schliessbewegung des Hauptventils. Die Ventilkörper 21, 22 werden in die Schliessposition zurückverstellt, sobald der Druck im Steuerraum 23 ausreichend angestiegen ist. Sobald dieser Druck zusammen mit der Kraft der Feder 41 die nach oben wirkende Kraft überwindet, bewegen sich beide Ventilkörper nach unten. Der Bewegung des Ventilkörpers 21 folgt auch das Ventilsitzelement 15, so dass der Auslass 30a weiterhin abgesperrt bleibt. Eine Trennung von Ventilsitzelement 15 und dem Hals des Ventilkörpers 21 erfolgt erst, wenn das Ventilsitzelement 15 gegen das Zwischenstück 17 anschlägt. Dadurch kehren sich die Kraftverhältnisse am Ventilsitzelement 15 um, und es wird durch die im Zylinderraum befindliche Druckluft in die obere Position (gemäss Figuren 1 bis 3) zurückgedrückt. Damit ist der Auslass geöffnet, und der Arbeitskolben 7 kann die Druckluft aus dem Zylinder herausdrücken. Der Zylinder gelangt mit Hilfe der im Raum 32 gespeicherten Druckluft in die Ausgangsstellung zurück, wie in Fig. 1 dargestellt. Damit ist ein Arbeitszyklus beendet.

Claims (6)

1. Ventilanordnung für einen Druckluftnagler mit einem Ventilkolben (20) (Schliessglied des Ein- und Auslassventils für den Arbeitshubraum), der oberhalb vom Arbeitszylinder gleichachsig zu diesem axial verschiebbar geführt ist und in seiner unteren Stellung (Schliessstellung) den Arbeitshubraum gegenüber Druckluftzufuhr absperrt sowie in seiner oberen Stellung (Öffnungsstellung) einen Auslasskanal absperrt, der über eine Bohrung (19) des Ventilkolbens mit dem Arbeitshubraum verbunden ist und der eine ständig vom Druck der Druckluftquelle (4) beaufschlagte untere Wirkfläche (33) und eine wahlweise mit Hilfe eines Vorsteuerventils (25) dem Atmosphärendruck oder dem Druck der Druckluftquelle aussetzbare obere grössere Wirkfläche (31) aufweist, einem hülsenförmigen Ventilsitzelement (15), das in einer Bohrung (14) dichtend und längsverschiebbar geführt und durch einen oberen (52) und einen unteren Anschlag in seiner Bewegung begrenzt ist, dessen Bohrung mit der Bohrung des Ventilkolbens in Verbindung steht und das eine dem Ventilkolben abgewandte erste Wirkfläche und eine dem Ventilkolben zugekehrte zweite Wirkfläche aufweist, wobei die letztgenannte Wirkfläche die grössere ist und wobei der Ventilkolben sich in seiner oberen Stellung (Öffnungsstellung) an die zweite Wirkfläche des Ventilsitzelements in seiner Stellung am oberen Anschlag dichtend anlegt und andererseits der Ventilkolben in seiner unteren Stellung (Schliessstellung) einen Abstand zur zweiten Wirkfläche des Ventilsitzelements in seiner Stellung am unteren Anschlag aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (20) einen die Bohrung sowie die untere und die obere Wirkfläche (31, 33) aufweisenden und mit dem Ventilsitzelement (15) zusammenwirkenden ersten Kolbenkörper (21) aufweist, in einer dem Arbeitshubraum zugekehrten ringförmigen Ausnehmung des ersten Kolbenkörpers (21 ) ein zweiter ringförmiger Kolbenkörper (22) axial und dichtend verschiebbar gelagert ist, eine dem Arbeitshubraum abgekehrte Wirkfläche des zweiten Kolbenkörpers (22) über mindestens eine Bohrung (36) mit der oberen Wirkfläche (31) des ersten Kolbenkörpers (21 ) verbunden ist, während ein unterer Wirkflächenabschnitt (37A) des zweiten Kolbenkörpers dichtend mit dem Arbeitszylinder (5) zusammenwirkt und während ein anderer Wirkflächenabschnitt (37B) in der unteren Stellung (Schliessstellung) ständig vom Druck der Druckluftquelle (4) beaufschlagt ist und das Verhältnis der Wirkflächen beider Kolbenkörper (21, 22) derart ist, dass bei einem Druckabbau an der oberen Wirkfläche (31) des ersten Kolbenkörpers zuerst der erste Kolbenkörper (21 ) und bei einem niederen Druckwert dann der zweite Kolbenkörper (22) in die obere Stellung verstellt wird.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wirkflächenabschnitte (37A, 37B) von einer Stirnfläche des zweiten Kolbenkörpers (22) gebildet sind.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörper (22) in seiner Bewegung nach oben durch den ersten Kolbenkörper (21) und nach unten durch das obere Ende des Zylinders (5) begrenzt ist.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die obere Wirkfläche des zweiten Kolbenkörpers (2) eine ringförmige Nut (35) geformt ist.
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein hülsenartiger Ansatz (19) des ersten Kolbenkörpers (21 ) in einem hülsenartigen Ansatz (18) eines Deckelelements (17) gleitend und dichtend geführt ist.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein separates Deckelelement (17), das dichtend in einer zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses (1) eingesetzt ist, wobei seine Bewegung nach oben durch einen Deckel begrenzt ist und zwischen dem Deckelelement (17) und dem ersten Kolbenkörper (21) eine Druckfeder (41 ) angeordnet ist.
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