FI99047C - Pneumaattinen venttiili, erityisesti paineilmalla toimivien kalvopumppujen säätämiseksi - Google Patents

Description

99047

PNEUMAATTINEN VENTTIILI, ERITYISESTI PAINEILMALLA TOIMIVIEN KALVOPUMPPUJEN SÄÄTÄMISEKSI

Keksinnön kohteena on pneumaattinen venttiili, joka on erityisesti tarkoitettu paineilmalla toimivien kalvopump-pujen säätämiseksi, ja joka on määritelty yksityiskohtaisesti patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa.

5 US-patentissa A 3 465 686 esitetään ilmalla toimiva hydraulinen pumppu, jossa käytetään hei1uriventtii1iä, jonka edestakainen liike saadaan aikaan kaikissa asennoissa hyvin voimakkailla, pysyvillä magneeteilla, jotka on 10 sijoitettu venttiilikammioon heilurin päiden viereen. Ajatuksena tässä venttiilissä on vaikuttaa heiluriin jokaisessa asennossa, toisin sanoen myös jokaisessa välillä olevassa asennossa, niin että heiluri liikkuu todella päästä päähän. Jotta saataisiin aikaan sellainen suuri 15 vetovoima ja kuitenkin jätettäisiin venttiili toimivaksi, on magneetit sijoitettu välimatkan päähän sukkulan päistä. Tämä on välttämätöntä ja erittäin kyseenalaista, : koska vain 0.5 mm kapea rako saa aikaan vain 1/10 pidätys- voimasta verrattuna 0 mm rakoon, toisin sanoen kun fyysi-20 nen kontakti on saatu aikaan heilurin ja toisen pysyvän magneetin välille. Mikäli säätöilma on suunniteltu liikuttamaan heiluria pääteasennosta toiseen paineella, joka "I on kymmenen naulaa neliötuumaa kohti, se ei tee sitä * kun fyysinen kontakti on saatu aikaan heilurin ja pysyvän 25 magneetin välille ja vaaditaan vapauttava voima, joka on suuruudeltaan sata naulaa neliötuumaa kohti. On sanomattakin selvää, että tämä aikaisemmin tunnettu venttiili • · · vaatii hyvin tarkat toleranssit ja lopettaa toimintansa • · ! ! heti kun siinä on vähäinen välys tai lyhyen toiminnan ·*' 30 jälkeen kun siinä on tiettyä luonnollista kulumista.

. , Lisäksi tämä venttiili aiheuttaa hyvin suuren melun, koska voimakkaat magneetit saavat heilurin poukkoilemaan 2 99047 yhdestä asennosta toiseen, missä yhteydessä O-renkaat, joiden alkuperäisenä tarkoituksena on vähentää melua, välttämättä tulevat säätämään erittäin tärkeätä mainittua heilurin ja pysyvien magneettien välisen raon kokoa ja siten aikaansaavat epätoivotun muuttuvan vaikutuksen pidätysvoimaan riippuen O-renkaissa käytetystä materiaalista ja unohtamatta käytön muuttuvia olosuhteita ja kulumista.

Keksinnön tarkoituksena on parantaa ja kehittää tällaisia jo tunnettuja venttiilejä, jotta vältetään erityisesti edellämainittuja epäkohtia sekä muita haittoja ja saada aikaan hyvä luotettavuus, mitä selvitetään yksityiskohtaisemmin seuraavassa selityksessä.

Nämä tarkoitukset saavutetaan keksinnön mukaan muuttamalla aikaisemmin esitetyn kaltaista venttiiliä pääasiassa tavalla, mikä on ilmaistu patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa.

; : Käsiteltävän keksinnön muita tunnusomaisia yksityiskohtia ja etuja on edelleen esitetty seuraavassa selityksessä, samalla viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa:

Kuva 1 esittää tavanomaista pneumaattista venttiiliä, * * * pääasiassa halkaisijan kohdalta pituussuuntaisesti lei- t i < * kattuna, toisessa toiminta-asennossaan,

Kuva 2 esittää vastaavan kuvan samasta venttiilistä, kun sen mäntä on tehottomassa tai lukituksen välissä olevassa asennossa, : Kuva 3 on kuvaa 1 vastaava kuvaus ja siinä on esitetty ;*:* eräs tämän keksinnön mukainen venttiili,

Kuva 4 on kuvaa 1 vastaava kuvaus ja siinä on esitetty toinen tämän keksinnön mukainen venttiili,

Kuva 5 on perspektiivinen kuva männän eräästä edulli sesta sovelluksesta, joka on suunniteltu muodostamaan li s 99047 osan kuvien 3 ja 4 mukaisista venttiileistä, ja

Kuva 6 esittää osittain kaaviomaisen osakuvan kalvopum- pusta, jossa on eräs keksinnön mukainen venttiili.

5 Esillä oleva keksintö liittyy ensisijaisesti pääventtii-liin, toisin sanoen 3-tie/5-tie-venttiiliin, joka on pneumaattisesti säädettävä ja suunniteltu esim. paine-ilmakäyttöisille kalvopumpuille.

10 Mainittuun venttiiliin kuuluu yleensä venttiilirunko 1, rungon päädyt 2, mäntä 5 ja viisi yhteyskanavaa 8, 9, 10, 11 ja 12, jotka on sijoitettu mainittuun venttiili- runkoon, sekä säätöilman kanavat 13 ja 14 vastaavasti mainituissa kahdessa päädyssä. Mainitut päädyt on kiinni-15 tetty venttiilirunkoon ruuvien 3 avulla.

Kuva 1 esittää tavanomaista venttiiliä, jossa on nykyään käytetty rakenne, mäntä 5 on sijoitettu venttii1ikuoren 4 sisään, jossa on tarpeelliset O-rengastiivisteet 6 20 ja 7. Mäntää 5 liikutetaan kanavien 13 tai 14 läpi johde- tuilla paineilmaimpulsseilla, mikä tehdyn työn jälkeen virtaa ulos. Kuva 1 esittää mäntää 5 sen vasemmassa asennossa. Tällöin sitä on liikutettu paineilmalla, mikä on syötetty kanavan 13 läpi. Kun mäntä saavuttaa pääte-25 asentonsa, sen liike vaimennetaan, esim. pysäytyselimen '·· avulla, nimittäin iskua vaimentavan kumin 15 avulla.

• · • · · ·.’ ‘ Tässä asennossa pääosa ilman määrästä syötetään venttii liin sisääntulokanavan 8 läpi, ulos ulosmenokanavan 9 kautta ja sitten pumppuka1vo11 e pumppaamisen aikaansaami-30 seksi.

« · · - · • « · ,·.· Ulosvirtauskanava 10, mikä on yhdistetty esim. paineilmal- • · • · la toimivan kalvopumpun toiseen ilmakanavaan, on yhteydes- sä ulkoilmaan ja ilma on johdettu ulos männässä 5 olevan 35 mutkan 21 ja venttiilikanavan 11 läpi.

4 99047

Kun paineilma on tehtävänsä tehnyt, säätöilma johdetaan kanavan 13 läpi, siinä tapauksessa, ettei sitä ole tehty aikaisemmin, ja kanava 14 paineistetaan männän 5 tällöin liikkuessa venttii1ikuoressa 4 oikeanpuoleiseen pääteasen-5 toonsa. Kanava 10, joka tähän asti on ollut kulkuväylä, on nyt paineistettu kanavan 8 ja toisen männässä olevista kahdesta mutkasta 21, 22 kautta tulevalla ilmalla, kana vien 8 ja 9 välisen yhteyden ollessa samanaikaisesti katkennut ja kanava 9 ollessa yhdistetty ilmanvaihtokana-10 vaan 12 ilmakammio no. 1 on tällöin tyhjentynyt.

Paineilmalla toimivassa kaivopumpussa paineistus ja ilman ulosmeno kanavien 13 ja 14 kautta tehdään säätöventtii1in avulla, joka on sijoitettu kalvojen pääteasentoihin. 15 Vaihtoehtoiset sovellukset ovat mahdollisia, joissa mainittu säätöventtii1i vaikuttaa esim. pumpun akselin asentoon ja pumpun akseli on tässä tapauksessa akseli, mikä yhdistää kaksi kalvoa.

20 Paineilmalla toimivassa ka 1vopumpussa sen suorituskykyä ;ja sen nostokorkeutta on ohjattu paineilman määrällä ja sen paineella, kuten tapahtuu kanavassa 8. Käytännön syistä haarautuminen kanavalta 8 on järjestetty, mikä syöttää paineilmaa mainittuun säätöventtii1iin, toisin 25 sanoen samaa painetta käytetään käyttämään pumppua kuin ’··· ohjaamaan pää ven 11 i i 1 i n mäntää 5.

• * t * < ·

Normaalisti tämä rakenne toimii virheettömästi, mutta ei niissä tapauksissa kun pumppua käytetään käyttäen 30 hyvin vähäistä ilmanpainetta, tarkoituksena jonkin syyn .*** takia saada aikaan virtaus, mikä lähenee 0. Pumpusta, • · * .*,· jolla on huomattava kapasiteetti, tarpeellinen ilman i · « paine on saatavana työskenneltäessä pumpulla, mutta riit- tämätön ilmanpaine pääventtiilin männän 5 säätämiseksi, ' 35 ja niin ollen mäntä voi joissakin tapauksissa pysähtyä ;; väliasentoon, esitetty kuvassa 2. Tämä tilanne tapahtuu

II

5 99047 usein, jos ilman virtaus pumppuun katkaistaan ja suhteellisen suuri ilman määrä on katkaisualueen ja pumpun pääventtiilin välillä ja pumppu toimii kunnes ilma on levinnyt. Tämä tapahtuu usein työpajoissa, joissa venttii-5 liä käytetään epäsäännöllisesti. Vähän ennen kun ilman paine lakkaa täysin, voi esiintyä impulssi pääventtiilin männän asennon muuttamiseksi ja ilman kulutuksen pumpun ilmakanavaan johdosta, sillä aikaan kun pienempi erä ilmaa on levinnyt männän säätämiseksi, käytettävissä 10 olevan ilman määrä voi osoittautua olemaan riittämätön työntämään mäntä vastakkaiseen pääteasentoon ja mäntä pysähtyy väliasentoon, mikä on esitetty kuvassa 2. On totta, että juuri tällä hetkellä ei ole tapahtunut mitään sulkeutumista, mutta kun paineilmaa taas syötetään pumpun 15 käynnistämiseksi, paineilman virtaus kanavan 8 läpi on täysin katkaistu muista kanavista eikä pumppua voida käynnistää.

Tämä epäkohdan välttämiseksi on käytetty seuraavaa keksin-20 töä, ja pääventtiiliä on muutettu: Männän 5 vastakkaisiin päihin on sijoitettu pysäytys-elimet magneettien 16 muodossa ja niissä tapauksissa kun päädyt 2 eivät ole valmistettu magneettisesta materi-25 aalista pysäytyselin, jonka muodostaa valurautalevy on sijoitettu paikalle, mihin aikaisemmin oli sijoitettu • · ·.! iskua vaimentava kumi 15. Tietenkin sanotut magneetit voidaan sijoittaa mainittuihin päätyihin ja mikäli mäntä ei ole tehty magneettisesta materiaalista, on mainitut 30 vastakkaiset pysäytyselimet tehty valurautalevystä. Täl- .··· lainen laite on esitetty kuvassa 3.

• · · v · • « g · *, , Elimet 15, 16 lukitsevat männän 5 vastakkaisiin pääte- '·,,, asentoihin ja tarvitaan voimaa, mikä voidaan järjestää, '1 35 männän liikuttamiseksi, toisin sanoen kanavien 13 ja 14 läpi syötetyn paineilman paineen täytyy olla riittävän suuri magneetin pysäytysvoiman ylittämiseksi. Siinä tapa 6 99047 uksessa, että paine on riittämätön, mäntä 5 jää pääteasen-toonsa ja pumppu ei toimi, mutta siinä tapauksessa, että paine on riittävä, paine ja ilman määrä ovat myös riittäviä työntämään männän vastakkaiseen pääteasentoonsa, 5 missä se lukittuu magneettivoiman avulla.

Aikaisemmin tunnettujen rakenteiden yhteydessä on vaara, että kun pumppu on siirtänyt, mäntä 5, värähdysten ja iskujen takia, pysähtyy väliasentoon, mikä estää pumpun 10 toimimisen. Tämä on vältetty tehokkaalla tavalla esillä olevassa keksinnön mukaisessa venttiilissä.

Kuvan 3 mukaiseen rakenteeseen ei kuulu männän 5 vaimennusta päätyjä 2 vastaan, koska iskua vaimentavat kumit 15 15 on korvattu pysyvällä magneetilla ja valurautalevyllä. Tietenkin mainitut kaksi osaa voidaan suunnitella sillä tavalla, ettei esiinny mitään lujuusongelmaa, mutta toisaalta venttiili saa aikaan kovemman äänen, mikä voi osoittautua harmilliseksi, erityisesti mikäli käytetään 20 suuria venttiilejä. Keksinnön eräässä sovelluksessa pysyvä magneetti 16 on asennettu syvemmälle mäntään 5 ja tällä tavoin on muodostettu ympyränmuotoinen syvennys männän päihin. Katso kuva 4. Tämän syvennyksen läpimitta on suunniteltu siten, verrattuna aikaisempiin rakenteisiin, 25 että valurautalevy 15 on korvattu hieman ohuemmalla levyl-lä, mikä sopii syvennykseen 17. Levyn 15 ja männän 5 • · · • · · ' väliin on muodostettu kapea ilmarako 18, jonka läpi syven nyksestä poistuva ilma kulkee. Tämä rako on tarkoitettu toimimaan ilma-törmäysvaimentimena ja tällä tavoin poistu-30 vat kohonneesta äänitasosta aiheutuneet edellämainitut • epäkohdat.

Kuvan 5 mukaisesti pysyvä magneetti tai valurautalevy 16 on sijoitettu kahteen männän päähän, ja tämän magneetin 35 tai levyn vapaa päätypinta on edullisesti sijoitettu samalle tasolle kuin vastaavat männän päät. Osan 16 ympä- li 7 99047 rillä on uloke 19, joka työntyy ulospäin mainituista pääty pinnoista ja muodostaa männän päähän kiinnitetyn sylinter imaisen putken, joka on valmistettu esim. alumiinista. Tällä tavoin on muodostettu syvennys 20, joka 5 voi olla yhteistoiminnassa elimen 15 kanssa edellä esitetyllä tavalla tarkoituksena saada aikaan ns ilma-törmäys-vaimennus.

Tietenkin myös itse männän pää voi olla niin tarkasti 10 sovitettu onkaloon mainituissa päissä, että saadaan aikaan vai mennu s.

Edullinen sovellus esillä olevan keksinnön mukaisesta venttiilistä on esitetty kuvassa 6. Siinä on käytetty 15 seuraavia viitenumerolta: 101 kalvo, 102 kalvoakseli, 103 mutteri, 104, 113 kiinnityslevyt, 114 säätöventtiili, 105 säätöventtii1in kuori, 106 säätöventtii1in toimiva kuori, 107 pumppurunko, 108 säätöventtiilin ulostulo, 109 säätöventtii1in yhteys, 110 säätöventtii1in yhteys, 20 111, 112 haarautunut kanava. Ilmavirran reitit on esitet- j ; ty nuolilla ja pumpun toiminnan tapa, joka on aikaisemmin tunnettu, on luultavasti helppo ymmärtää.

Esillä olevan keksinnön yhteenvetona tuodaan esiin, että 25 tämä saa alkunsa ajatuksesta tehdä pienen vielä sopivan pito- tai pysäytysvoiman käyttö kynnykseksi männän vapaut- • · * *·' " tamiselle, johon sitten ei vaikuta magneettinen voima niin pian kuin se on vapautettu paikallisesta magneetista. Esimerkki tekee tämän erittäin selväksi. Kun fyysinen 30 kontakti on saatu aikaan männän ja magneetin välillä, _;**'· jälkimmäinen kehittää p i d ä t y s vo i ma n , jonka suuruus on esim. 0,34 kp, mikä on noin 0,75 naulaa. Niin pian kun ; tämä voima tai kynnys on ylitetty ja mäntä on jättänyt '··· magneetin niin vähän kuin 0,5 mm, mikä on 20/1000 tuumaa, 35 pysäytysvoima on vähentynyt arvoon noin 0,03 kp, mikä ; on noin 0,066 naulaa. Siksi voidaan sanoa, että kun mäntä 8 99047 on jättänyt toisen magneetin, magneettista vaikutusta mäntään ei voida käytännössä enää mitata. Tällä tavalla suunniteltu venttiili ei siis estä pumppua työskentelemäs-tä hyvin matalilla paineen ja tehon alueilla, mikä on 5 usein toivottavaa ellei ratkaisevaa.

Usein on suuruudeltaan 10 mbar oleva pidätysvoima riittävä keksinnön mukaiselle venttiilille. Kun tällaisessa tapauksessa mäntä vapautetaan pidätetystä pääteasennostaan, 10 se voi liikkua melkein vapaasti ilman että magneetit pääsevät vaikuttamaan siihen. Hyvin kapea raon, noin 0,5 mm tai 1,0 mm, jälkeen magneettien voima on niin pieni, että männän kitka suhteessa ympärillä olevaan kuoreen on suurempi. Täten, keksintö muodostaa ajatuk-15 sen, että suhteellisen matala vapautuskynnys on ainoa, mikä merkitsee jotain, ja että kaikki huomattavasti tätä suuremmat ovat vahingollisia tällaisen venttiilin toivotulle toimintatavalle ja jopa toimivat vastaan jos ei kaikkia niin joitakin tavoitteita. Iskua vaimentavien 20 ominaisuuksien ansiosta, joilla saadaan ilma-törmäysvai-mennus ja männän nopeuden hiljentäminen, keksinnön mukainen mäntä on melkein hiljainen toiminnassa ja kestää kauan aikaa. Tarpeetonta sanoa, että valmistuksessa ja asennuksessa ei tarvitse noudattaa erittäin tarkkoja 25 toleransseja.

··» • · « · ·

Venttiilin sovellusmahdollisuudet eivät tietenkään ole rajoitettu paineilmalla toimiviin pumppuihin vaan venttiiliä on aina sopivaa käyttää mm. heilahdus-, täristys-30 laitteissa ja erilaisissa laitteissa, joissa käytetään "··. hyvin pieniä ilman paineita.

• · » · • · I;

Claims (5)

9 99047

1. Pneumaattinen venttiili, tarkoitettu säätämään erityisesti paineilmalla toimivaa kalvopumppua, johon venttiiliin kuuluu venttiilirunko (1), johon on muodostettu kanavia (8-12) paineilman johtamiseksi, mainitun pumpun 5 tai vastaavan työskentelyä varten ja/tai sen paineistami-seksi, päädyt (2), jotka sulkevat sisäänsä venttiilirungon ja joissa on säätöilman kanavat (13, IA), jotka on yhdistetty säätöventtiiliin, pneumaattinen ajastin tai vastaava (11A), sanotussa venttiilirungossa mainittujen päätyjen 10 välissä liikutettava mäntä (5), johon on muodostettu syvennykset (21, 22) ja/tai korokeosat, joiden tarkoituk sena on ohjata paineilmaa haluttujen kanavien välillä, mainitun männän (5) päät ja mainitun venttiilirungon päädyt (2) on järjestetty olemaan magneettisessa yhteis-15 toiminnassa, tunnettu siitä, että mainitun männän päät ja mainitut venttiilirungon päädyt on järjestetty tulemaan fyysiseen yhteyteen toistensa kanssa ja aikaansaamaan hyvin pienen keskinäisen pidätysvoiman sillä ; tavalla, että magneettinen pidätysvoima, joka vaikuttaa . 20 sen hetkisessä pääteasennossa, on tarkoitettu muodostamaan kynnyksen tietylle vastaavasta säätöilman kanavasta (13 tai IA) tulevalle minimisäätöpaineelle ja varmistamaan männän nopean alkuliikkeen sekä myös turvallisen liikkeen ··* toiseen pääteasentoon, ja että magneettinen pidätysvoima • · ’ 25 ja mainittu säätöpainekynnys männän vapauttamiseksi kyseessäolevasta venttiilin rungon päädystä on suuruusluokkaa 5-200 mbar, edullisesti 10-50 mbar, tarkoituksena sallia vain säätöpaineesta aiheutuvat männän liikkeet . ;*** ilman magneettisen voiman mitattavissa olevaa vaikutusta * « · .*.* 30 männän liikkeisiin mainitun py säy t y s voiman ja vapautuskyn- ; nyksen yläpuolella, ja että äänettömän venttiilin toimin- ·' nan aikaansaamiseksi ja männän ja venttiilirungon päätyjen kulumiseen vaikuttamiseksi venttiilirungon päätyihin ; ; ja/tai männän päihin on muodostettu iskua vaimentavat 10 99047 syvennykset (20), jotka toimivat tehokkaasti männän vauhdin hidastamiseksi ja on järjestetty aikaansaamaan ns ilmatörmäysvaimennuksen ja häviävät näkyvistä täydellisesti tai osittain, kun mainitut venttii1irungon päädyt 5 ja mainittu mäntä kohtaavat toisensa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että pysyvät magneetit (17 ja vastaavasti 16) on sijoitettu mainitun männän (5) päihin ja/tai 10 mainitun venttiilirungon (2) päätyihin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että mainittuun mäntään (5) ja/tai mainittuihin venttiilirungon päätyihin (2) kuuluu pysyvät 15 magneetit ja vastaava, magneettisesti käyttäytyvä materiaali.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen venttiili, t u n ne t t u siitä, että valurautalevy (16) on sijoi- 20 tettu mainittuihin venttiilirungon päätyihin (2) tai mainitun männän päihin.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että mainittu syvennys on muodos- ; ; 25 tettu putkella, kehällä tai vastaavalla, mikä ympäröi : : magneettia ja/tai valurautalevyä tai vastaavaa. • * · 11 99047