DE3428607A1

DE3428607A1 - Betaetigungsventil

Info

Publication number: DE3428607A1
Application number: DE19843428607
Authority: DE
Inventors: Alan Dean Upland Calif. Tuck jun.; James Kenneth Yucaipa Calif. Wilden
Original assignee: Wilden Pump and Engineering LLC
Current assignee: PSG California LLC
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1985-02-14
Also published as: GB2144493A; CA1234022A; US4549467A; GB8419798D0; JPS6047889A; GB2144493B

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER ' 3 A 2 8 6 0

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL-INO- W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORQ

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

WILDEN PUMP & ENGINEERING COMPANY Colton, Calif. / USA

Betätiqunqsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Betätigungsventil für luftbetriebene hin- und hergehende Vorrichtungen und mehr insbesondere darauf, daß das Ventil einen pneumatisch gesteuerten Ventilkolben umfaßt.

05

Betätigungsventile für hin- und hergehende pneumatisch angetriebene Vorrichtungen wurden bereits entwickelt. Derartige Ventile verwenden ein Steuerventil oder eine Steuerstange, die auf die Lage des hin- und hergehenden Elementes der Vorrichtung anspricht. Außerdem verwendet ein derartiges Ventil einen pneumatisch gesteuerten Ventilkolben, der auf die Lage der Steuerstange anspricht. Der Ventilkolben steuert seinerseits den einkommenden Druckluftstrom, um der hin- und hergehenden Vorrichtung einen alternierenden Strom zuzuleiten. Dieser alternierende Strom veranlaßt die Vorrichtung zu einem Hin- und Rückhub, wodurch eine Arbeit ausgeführt und die Steuerstange angetrieben wird. Solche Betätigungsventile wandeln eine relativ stetige Druckluftquelle in einen alternierenden Strom um, und zwar mit dem Erfordernis für eine Außenzeitsteuerung oder ein Steuersystem. Die Druckluftquelle alleine treibt das Ventil ebenso wie die Arbeitsvorrichtung an.

25

RABELLASTRASSE 4 . D-BOOO MÖNCHEN 81 ■ TELEFON CO 89} S11O87 · TELEX 5-29619 CPATHE.) · TELEKOPIERER 9180

Ein solches Betätigungsventil verwendet primär luftbetriebene Membranpumpen, wie sie der US-PS 3 071 118 entnehmbar sind. Solche luftbetriebenen Membranpumpen umfassen Membranen, die auf jeder Seite eines Betätib gungsventils in einer Anordnung vorgesehen sind, die gleich den beigefügten Zeichnungen sind, und zwar außerhalb des Betätigungsventils und der Steuerstange. Solche zusätzlichen Vorrichtungen und Ausgestaltungen sind den US-PS'en 4 242 941, 4 247 264, 4 339 985 und D-268,413 entnehmbar.

Das Verschieben des Ventilkolbens in solchen Vorrichtungen wird so verstanden, daß es durch wahlweises Entlüften des einen Endes des den Kolben verschiebbar aufnehmenden Zylinders auftritt. Durch wahlweises Entlüften des einen oder anderen Endes des Zylinders wirkt die in Form von Druckluft im nicht entlüfteten Ende des Zylinders gespeicherte Energie als Antrieb für den Kolben zum alternativen Ende seines Hubs. Unter geeigneten Bedingungen ist diese Energie mehr als ausreichend, um einen vollständigen Kolbenhub sicherzustellen. Wenn jedoch solche Zustände nicht herrschen, wenn beispielsweise Fremdmaterial, Schmutz, Fett oder dergl. sich im Zylinder sammeln, so kann die Dämpfung oder der Widerstand

^ hinsichtlich der Bewegung des Kolbens derart zunehmen, daß das System alle verfügbare potentielle Energie zum Verschieben des Kolbens benötigt. Unter solchen Randbedingungen wird alle mögliche Energie vorteilhafterweise aufgebracht, um den Betrieb des Betätigungsventils sicherzustellen. Ein Mechanismus zum Vorsehen einer Zusatzenergie für das Verschieben ist bei den Vorrichtungen der vorgenannten Patente eingeschlossen. Zusätzliche Druckluft wird durch Passagewege zur expandierenden Kammer an einem Ende des Ventilkolbens züge-

führt. Die Luft ist durch die Lage des Kolbens in den Passagewegen eingeschlossen. Zusätzliche Energie könnte

-δ-jedoch ebenso unter ernsthaften Bedingungen nützlich sein.

Die Natur der luftbetriebenen hin- und hergehenden Vorrichtungen so wie sie für die Verwendung des vorliegenden Betätigungsventils bestimmt ist, gibt ihnen die Fähigkeit, durch einfaches Stillsetzen der Vorrichtung gebraucht zu ■' \ werden, als durch Abschalten der Druckluftquello. Solch ein Zustand könnte bei einer luftbetriebenen Membranpumpe *■"> existieren, wo das zu pumpende Produkt unter Druck gehalten und stromab der Pumpe durch ein Ventil gesteuert wird. Wenn das Ventil geöffnet wird, kann die Pumpe Material durch die Pumpe und das Ventil bewegen. Wenn das Ventil geschlossen wird, befindet sich die Pumpe im Stillstand, wenn die Antriebsluftkraft gleich der Kompressionskraft des getriebenen Materials ist. Unter solchen Umständen bleibt die Pumpe bereit, weiteres Material jederzeit zu pumpen, wenn das Stromabventil geöffnet ist.

Wenn die luftbetriebene hin- und hergehende Vorrichtung '.-auf diese Weise verwendet wird, wird das Betätiqungsventil einfach jederzeit während des Stillstands in Position bleiben. Unter solchen Bedingungen wird tatsächlich keine Luft benötigt, um die Pumpe beizubehalten. Jedoch können alle zur Atmosphäre offenen Passagen und auch die die mit dem Einlaßdruck verbunden sind, den 'Luftstrom dadurch fortsetzen. Es ist daher vorteilhaft, beim Pumpen oder Betätigungsventilhub alles zu vermeiden, wenn solch eine > Leckage auftritt. Eine derartige Leckage kann geräuschvoll und unangenehm sein, sogar wenn sie nicht ausreicht, einen wesentlichen Verlust an Druckluft darzustellen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungsventil· für eine hin- und hergehende, luftbetriebene Vorrichtung. ~'\- Außerdem wird während des Verschiebens dem Ventilkolben Energie zugeführt, um eine geeignete Betätigung des Ventilkolbens sicherzustellen. ⁵"

Beim Vorsehen zusätzlicher Verschiebeenergie am Ventilkolben spannen axial beabstandete Einlaßöffnungen wahlweise den Ventilkolben in Richtung auf eine Vollendung seines Hubs vor. Die Einlaßöffnungen können hinsichtlich eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung so angeordnet sein, daß eine der Einlaßöffnungen über die Querpassage symmetrisch am Ventilkolben angeordnet ist, und zwar an jedem Ende des Ventilkolbenhubs. Entsprechend einem zusätzlichen Merkmal kann die Axialbeabstandung der Einlaßöffnungen so sein, daß die Mittellage beim Ventilkolbenhub dort erzeugt wird, wo einkommende Druckluft nicht direkt durch die Querpassage des Ventilkolbens strömt. Um weiterhin die Vorspannung des Ventilkolbens zu verbessern bzw. zu verstärken, können die Einlaßpassagen zu den Öffnungen geneigt verlaufen.

Diese verschiedenen Merkmale können individuell oder kollektiv wirken, um das Verschieben und das geeignete Anbringen des Kolbens im Zylinder zu verstärken. 20

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Betätigungsventil für eine luftbetriebene hin- und hergehende Vorrichtung zu schaffen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

^O Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine luftgetriebene Kolbenpumpe, in der sich ein Betätigungsventil gemäß der Erfindung befindet,

Fig. 2 eine Endansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, 35

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist eine luftgetriebene hin- und hergehende Vorrichtung, nämlich eine luftgetriebene Membranpumpe in Verbindung mit einem Betätigungsventil· dargestellt., welches allgemein das Bezugszeichen 10 trägt. Am besten ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß das Betätigungsventilgehäuse allgemein einen Hauptkörper 12, einen Zylinderkörper 14 und einen Deckel 16 umfaßt. Der Hauptkörper 12 ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform integriert mit Luftkammergehäusen 18 und 20 ausgebildet. Der Hauptkörper 12, der Zylinderkörper 14 und der Deckel 16 werden durch ein Befestigungsmittel 22, von denen vier vorgesehen sind, zusammengehalten.

^O Bevor im einzelnen auf das Betätigungsventil 10 eingegangen wird, ist noch darauf hinzuweisen, daß die .luftgetriebene Membranpumpe der Fig. 1 und 2 die vorerwähnten Luftkammergehäuse 18 und 20 umfassen, welche integriert mit dem Hauptkörper 12 des Betätigungsventils 10 verbunden sind. Außerhalb der Luftkammergehäuse 18 und 20 befinden sich Pumpenkammergehäuse 24 und 26. Zwischen den Luftkammergehäusen 18 und 20 und den Pumpenkammergehäusen 24 und 26 befinden sich elastisch nachgiebige Membranen 28 und 30. Die Membranen 28 und 30 um-

fassen einen Ringwulst 32, welcher in beiden Luftkammergehäusen 18 und 20 und den Pumpenkammergehäusen 24 und 26 angebrachten Nuten liegen. Klemmbänder (nicht dargestellt) können um den Kreisumfang jedes Pumpenmechanismus angeordnet sein, um die Membranen 28 und 30 zu hal-

ten und somit eine Leckage zu verhindern. Jedes der Pumpenkammergehäuse 24 und 26 verläuft zu einem Pumpeneinlaß 34 und einem Pumpenauslaß 36. Rückschlagventile

mit Ventilsitzen 38 und Ventilkugeln 40 sind am Pumpeneinlaß 34 und an den Pumpenauslässen 36 angeordnet, um eine Strömung aufgrund der Pumpwirkung der Membran 28 und 30 in eine Richtung zu erlauben. Plazierungsrippen halten die Kugeln 40 in Lage und O-Ringe 44 verhindern eine Leckage an den Öffnungen.

Zu dem Pumpeneinlaß 34 gehört eine Einlaßsaugleitung 46. Die Einlaßsaugleitung 46 verläuft von einem gemeinsamen Einlaß zu jedem der Pumpeneinlasse 34. Entsprechend der Darstellung bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Einlaßsaugleitung 46 in drei Abschnitte aufgeteilt, welche auf herkömmliche Weise durch Klemmbänder (nicht dargestellt) am Ort gehalten werden. Die Einlaßsaugleitung 46 umfaßt ebenfalls Füße 50, welche zum Abstützen der Pumpe angeordnet sind. Diametral gegenüberliegend der Einlaßsaugleitung 46 befindet sich eine Auslaßsaugleitung 52. Die Auslaßsaugleitung 52 ist auf gleiche Weise aufgebaut und umfaßt eine Abgabe von einem daran befindlichen zentralen Abschnitt. Zusätzlich können Klemmbänder verwendet werden, um die Teile in ihrer Lage zu halten. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 halten Befestigungselemente 54 die Saugleitungen 46 und 52 in ihrer Lage an der Pumpe. Für solche Befestigungselemente werden herkömmliche Befestigungselemente eingesetzt.

Durch das Betätigungsventil 10 verläuft eine Steuerstange 56. Die Steuerstange 56 verläuft zu zwei Pumpenkolbenanordnungen an jedem ihrer Enden. Die Pumpenkolbenanordnungen umfassen jeweils eine Innenplatte 58 und eine Außenplatte 60, zwischen denen sich die Pumpenmembran 28 oder 30 sandwichartig befindet. Die Steuerstange und die Pumpenkolbenanordnungen wirken

^S hinsichtlich des Haltens der Membranen in einer geeigneten Ausrichtung, zieht die Membran, welche sich

im Einfahrhub befindet, in die Luftkammer und bringt funktionell die Lage der Pumpe zum Betätigungsventil, wie dies nachfolgend diskutiert wird.

Bei dieser Ausführungsform besteht die dargestellte Pumpe mit Ausnahme der O-Ringe 4 4 und der Membranen 28 und 30, die im allgemeinen aus elastomerem Material bestehen, aus polymerem Material. Außerdem bestehen die Klemmbänder (nicht dargestellt) und die Steuerstange 56 aus metallischem Material. Zusätzliche Teile des Betatigungsventils bestehen entsprechend der nachfolgenden Beschreibung ebenfalls aus metallischem Material.

Der Hauptkörper 12 des Betätigungsventil ist integriert mit den Luftkammergehäusen 18 und 20 ausgebildet. So sind entgegengesetzt liegende Wände 4 2 sowohl im Innenabschnitt der Luftkammergehäuse 18 und 20 als auch in den Außenabschnitten des Betätigungsventils 10 ausgebildet. Entgegengesetzt ausgebildete Wände 64 und 66 verlaufen zwischen den entgegengesetzten Wänden 62, um innerhalb des Hauptkörpers 12 des Betätigungsventils 10 einen Hohlraum zu bilden. Der Hohlraum ist an einer Seite durch den Deckel 16 geschlossen, welcher einen Auslaß 68 aufweist. Der Auslaß 68 ist mit einem Gewinde versehen, um einen Schalldämpfer zur Geräuschreduzierung oder ein Auspuffrohr aufzunehmen, wo die von der Pumpe weggebrachte Luft ausgestoßen wird.

Zentral im Hauptkörper 12 befindet sich ein Passageweggehäuse 70, welches zwischen entgegengesetzten Wänden 62 zur Aufnahme der Steuerstange 56 verläuft. Das Passageweggehäuse 70 befindet sich beabstandet von den entgegengesetzten Wänden 64 und 66 und dem Deckel 16, ist jedoch integriert mit einer Vorderwand 72 ausgebildet. 35

Eine Steuerstangenhülse 74 aus metallischem Material, wie Messing, verläuft durch das Passageweggehäuse 70, um für die Steuerstange 56 einen Passageweg 76 zu bilden.

Eine Vielzahl von Gestaltungen sowohl für die Steuerstange 56 als auch für die Steuerstangenhülse 74 stehen zur Verfügung. Hierzu wird auf die vorgenannten Patente Bezug genommen. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich eine Axialpassage 78 zentral in der Steuerstange 56. Vier abdichtende O-Ringe 80 befinden sich in Ringnuten 82, um den Passageweg 76, durch den die Steuerstange verläuft, in separate Zonen aufzuteilen.

Steuerstangenlüftungspassagen 83 und 84 verlaufen sowohl durch die Steuerstangenhülse 74 und das Passageweggehäuse 70, so daß sie in den Hohlraum oder die Kammer innerhalb des Hauptkörpers 12 münden und dann durch den Auslaß 68 austreten. Außerhalb der Steuerstangenlüftungspassagen 83 und 84 befinden sich parallel zu den dichtenden O-Ringen 80 Ringkanäle 86 und 88. Diese Ringkanäle sind mit Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 gekuppelt, welche durch die vordere Wand 72 des Hauptkörpers 12 und parallel zur Fläche der Vorderwand 72, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, in den Zylinderkörper 14 verlaufen, wie dies am besten der Fig. 3 zu entnehmen ist. Entsprechend der Darstellung in Fig. 5 können die Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 wahlweise für das Entlüften durch die Steuerstangenlüftungspassagen 82 84 geöffnet werden, wenn die Steuerstange 56 so angeordnet ist, daß die Axialpassage 78 den einen oder den anderen inneren O-Ring 80 überspannt. Dies tritt an den Enden des Hubs der hin- und hergehenden Vorrichtung auf.

Ebenso verlaufen durch den Hauptkörper 12 des Betätigungsventils 10 Luftkammerleitungen 94 und 96. Die Luftkammerleitungen 9 4 und 96 verlaufen durch die entgegengesetzte Wand 62 zu den Luftkammern, und zwar für die Abgabe von komprimierter Arbeitsluft zur hin- und hergehenden Vorrichtung. Diese Leitungen verlaufen durch die vordere Wand 72 und den Zylinderkörper 14, wie dies am besten Fig. 3 zu entnehmen ist.

Der Zylinderkörper 14 ist sicher an der Vorderwand 72 des Hauptkörpers 14 befestigt, und zwar durch die Befestigungsmittel 22. Der Zylinderkörper 14 umfaßt im allgemeinen einen Zylinder 98, welcher für ein einfaches Bearbeiten durch den Zylinderkörper 14 verläuft. Endkappen 100 und 102 sind mittels Federclips 104 an den Enden des Zylinders 98 angebracht. O-Ringe 106 dichten den Zylinder 98 an den Endkappen ab. Ein Ausrichtstift 108 ist durch ein Ende der Endkappen befestigt und verläuft für die Ausrichtung des darin befindlichen Kolbens in den Zylinder 98.

Ebenso befindet sich im Zylinderkörper 14 ein Lufteinlaß 110. Dieser Lufteinlaß 110 ist mit einem Gewinde versehen, um einen geeigneten Einsatz oder Anschluß aufzunehmen. Der Lufteinlaß ist in zwei Einlaßpassagen 112 und 114 aufgegabelt, welche gegenseitig in Richtung auf zwei Öffnungen 116 und 118 divergieren. Diese Öffnungen 116 : und 118 umfassen jeweils einen exzentrisch ausgeschnittenen Kanal, welcher für eine größere Luftverteilung im Zylinder 98 um diesen herum wegverläuft. So sind die beiden Öffnungen 116 und 118 relativ zum Zylinder 98 axial beabstandet, um Druckluft in das Betätigungsventil 10 einzuführen.

Innerhalb des Zylinders 98 befindet sich ein Ventilkolben, welcher eine im wesentlichen zylindrische Form hat und

an jedem Ende Abstandhalter 122 aufweist. Der Ventilkolben 120 ist so angeordnet, daß er innerhalb des Zylinders so gleitet, daß die Abstandhalter 122 mit den Endkappen 100 und 102 am Ende des Hubs in Berührung stehen. Der Körper des Ventilkolbens ist so bemessen, daß zwischen der Wand des Zylinders 98 und dem Ventilkolben 120 ein Freiraum vorgesehen ist, um somit ein Mittel zu schaffen, gemäß dem die Luft kontinuierlich zu den Enden des Zylinders gerichtet wird. Längspassagen 124 verlaufen durch den Kolbenkörper weg zu jedem Ende desselben. Ein Stiftloch 126 gehört zu jeder Passage 124, so daß ein Volumen von durch den Lufteinlaß 110 eintretender Luft durch das Stiftloch 126 und die Passage 124 zu einem Ende oder dem anderen Ende des Zylinders 98 gerichtet werden kann, wenn ein Stiftloch sich in direkter Verbindung mit dem Einlaß befindet, und zwar während eines Teils des Hubs. Der Führungsstift 108 kann in einer der Passagen 124 angeordnet und so bemessen sein, daß eine freie Luftströmung dadurch möglich ist.

Ein Hohlraum 128 ist innerhalb des Ventilkolbens 120 ausgebildet und hat zwei Durchgangsöffnungen 130 und 132, die den Hohlraum 128 mit einer Seite des Zylinders 98 verbinden. Vier Öffnungen 134, 136, 138 und 140 sind entlang einer Wand des Zylinders 98 angeordnet, um mit den Durchgangsöffnungen 132 und 134 zusammenzuwirken. Die Öffnungen 134 bis 140 sind so angeordnet, daß die Durchgangsöffnungen 130 und 132 mit zwei der Stützen mit dem Kolben an jedem Ende seines Hubs ausgerichtet sein werden. Die Öffnungen 134 und 140 verlaufen durch den Passageweg 70 des Hauptkörpers 12 zu Passagen 142 und 144, um mit dem Hohlraum innerhalb des Hauptkörpers 12 zum Ausstoßen durch den Auslaß 68 in Verbindung zu stehen.

Eine Querpassage 146, die bei der vorliegenden Ausführungsform eine Umfangsnut ist, verläuft um das Zentrum des

Ventilkolbens 120. Die Öffnungen 136 und 138 sind so ausgerichtet, daß die Querpassage 146 mit einer der Passagen an den Enden des Hubs des Ventilkolbens in Verbindung sein wird. Außerdem ist die Querpassage mit einer der Einlaßöffnungen 116 und 118 an den Enden des Ventilkolbenhubes ausgerichtet. So wird die Verbindung zwischen dem Einlaß 110 und der einen oder der anderen der Öffnungen 136 und 138 an den Enden des Ventilkolbenhubes durch die Querpassage 146 erzielt.

Die Axialbeabstandung der Öffnungen 116 und 118 kann so gewählt sein, daß die Trennung zwischen den Öffnungen 116 und 118 grob gleich der Trennung zwischen den Öffnungen 136 und 138 ist. Dies richtet für eine verbesserte Strömung durch die Querpassage 146 die Öffnungen an jedem Ende der Querpassage 146 aus. Ebenso können die Einlaßöffnungen 116 und 118 so beabstandet sein, daß sich berde nicht gleichzeitig zur Querpassage öffnen können. Ein übermäßiger Luftstrom in der Querpassage 1 46 hat keine Auswirkung auf den Verschiebevorgang mit solch einer Beabstandung.

Der Hauptstrom durch die Querpassage 146 wird eingeleitet, wenn der Ventilkolben 120 eine der Öffnungen und 118 ebenso wie die entsprechende der Öffnungen 136 und 138, wo Atmosphärendruck herrscht, öffnet. Wenn die Verbindung zwischen der Hochdrucköffnung und der Niedrigdrucköffnung eingeleitet wird, wird die eintretende Luft mit Geschwindigkeit auf den Kolben 120 gerichtet und gegen die Seitenwände der .Queröffnung 136, um zusätzliche Energie für das Verschieben des Ventilkolbens 120 vorzusehen. Der Luftstrom durch die Querpassage hat die Wirkung der Zentrierung der Passage 146 relativ zur Öffnung 116 oder 118, und zwar an einem oder dem anderen Ende des Ventilkolbenhubs. Die gegenseitige Divergenz der Einlaßpassagen 112 und 114 ergibt ebenso

eine Axialkomponente der Strömungsgeschwindigkeit, um weiterhin eine Bewegung des Ventilkolbens 120 zu dem Ende seines Hubs zu induzieren.

Die Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 sind so dargestellt, daß sie den Zylinder 98 an Stellen neben den Enden des Zylinders 98 kreuzen, die als Endkappen 100 und 102 definiert sind. Diese Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 sind von den Enden des Zylinders 98 ausreichend beabstandet, so daß der Ventilkolbenkörper wahlweise die nächste Ventilkolbenluftungspassage an den Enden des Hubs abdeckt und schließt. Die Lüftungspassagen 90 und 92 sind ebenso diametral gegenüberliegend dem Einlaß 110 angeordnet. Wegon des Drucks auf den Ventilkolben 120 wird der Ventilkolben vom Einlaß 110 gegen die Seite des Zylinders 98 weggedrückt, wo die Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 dein Zylinder 98 kreuzen. Wegen der auf den Ventilkolben 120 während des Verschiebens gerichteten Energie und des Freiraums um den Ventilkolben 120 kann der Ventilkolben 120 seinen Hub ausdehnen, bis die Abstandhalter 122 die eine oder andere der Endkappen 100 oder 102 berührt. Es sollte jedoch dahingehend Sorge getragen werden, daß ein ausreichender Abstand an jedem Ende des Zylinders 98 verbleibt, so daß ein momentaner Druckaufbau nicht dahingehend wirksam wird, daß der verbleibende Raum als pneumatisch federwirkt, wenn die Ventilkolbenluftungspassage 90 oder 92 abgedeckt ist. Da kein unausgeglichener Druck herrscht, welcher dazu tendieren würde, den Kolben weg von der Endlage zu drücken, verbleibt der Ventilkolben

30,in einer Lage, in der er die eine oder andere der Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 abdeckt, bis der Ventilkolben 120 wieder zu einer Verschiebung veranlaßt wird.

Nachdem die Elemente und die Merkmale des Betätigungsventils beschrieben wurden, wird nunmehr der Betrieb des Systems erläutert. Druckluft gelangt in den Einlaß 110.

wenn der Ventilkolben 120 sich an dem einen oder dem anderen Hubende befindet. Wenn man die Stellung in Fig. 3 betrachtet, so gelangt Druckluft durch die Einlaßpassage 112, die Öffnung 116 und die Querpassage 146 zur Öffnung 136. So gelangt Druckluft zur Luftkammerleitung 96, wo sie auf der rechten Seite der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung zur Luftkammer gelangt. Dies verursacht eine Bewegung der Membranen 28 und 30, der Steuerstange 56 und der Pumpenkolbenanordnungen bei Betrachtung der Fig. 1 entsprechend einem Pumpenhub nach rechts. Nach einer Bewegung über einen Pumpenhub· trifft die Axialpassage 78 der Steuerstange 56 den abdichtenden O-Ring zwischen der Steuerstangenlüftungspassage 84 und dem Kanal 88, welcher mit der Ventilkolbenlüftungspassage 92 in Verbindung steht und traversiert diese. Die Ventilkolbenlüftungspassage 92, die Axialpassage 78 an der Steuerstange 56 und die Steuerstangenlüftungspassage 84 bilden so ein Mittel zum Entlüften des Endes des Zylinders 98 in der Nähe der Lüftungspassage 92.

Der Kolben 120 umfaßt einen Freiraum mit dem Zylinder 98, so daß sich Druckluft um den Kolben 120 ansammelt, wenn beide Lüftungspassagen 90 und 92 geschlossen sind. Mit dem zuvor beschriebenen Entlüften der Ventilkolbenlüftungspassage 92 verursacht die Druckluft um den Abstandhalter 122 am entgegengesetzten Ende des Ventilkolbens 120 ein Verschieben des Ventilkolbens 120 zum anderen Ende des Zylinders 98. Wenn der Kolben 120 um einen bestimmten Abstand bewegt worden ist, ragt das Stiftloch 126, welches mit dem geschlossenen Ende des Ventilkolbens 120 in Verbindung steht, in den Einlaß 110 an der Öffnung 116. Zu diesem Zeitpunkt wird zusätzliche Druckluft zum nachlaufenden Ende des Ventilkolbens 120 gerichtet, um weitere Verschiebeenergie hinzuzufügen.

Wenn die Verschiebung des Ventilkolbens 120 sich fortsetzt, nähert sich die Querpassage 146 der Öffnung 138 in der Seite des Zylinders 98 und ebenso der Einlaßöffnung 118. Wenn diese Öffnungen mit der Querpassage 146 in Verbindung gelangen, wird zusätzliche Luft auf die Querpassage 146 gerichtet, wodurch diese dann durch die Öffnung 138 gelangen kann. Mit der Ausrichtung der Einlaßpassage 114 kann die Luft eine Axialkomponente haben, die die Bewegung des Ventilkolbens auf seinem Hub unterstützt. Dadurch ergibt sich eine Zentrierwirkung zum Bewegen und Halten der Querpassage 146 in Linie mit der Einlaßöffnung 116 oder 118. Auf diese Weise wird dem Ventilkolben 120 für seinen Hub zum entgegengesetzten Ende des Zylinders 98 Energie

₁r zugeführt.

Der Ventilkolben 120 wird bei seinem Betrieb so gehalten, daß er gegen die Seite des Zylinders 98 stößt, die dem Einlaß 110 diametral gegenüberliegt. Dies resultiert aus der Tatsache, daß zumindest die Öffnungen 134 und

140 stets zur Atmosphäre hin offen sind, während der Einlaß 110 zur Druckluft hin offen ist. So besteht ein Druckunterschied über den Ventilkolben 120, welcher diesen gegen die Seite des Zylinders 98 mit den Öffnungen 134, 136, 138 und 140 und den Passagen 90 und 92 halt.

Nachdem das Verschieben des Kolbens 120 aufgetreten ist, strömt die Luft durch die Einlaßpassage 114, die Querpassage 146 und die Öffnung 138 in die Luftkammerleitung 94. Diese Druckluft stößt dann die Membran nach links, um den Rückkehrhub einzuleiten. Es kann erkannt werden, daß die Durchgangsöffnungen 130 und dahingehend zusammenwirken, durch die Luftkammerleitungen 94 und 96 die Seite der Pumpe zu entlüften, 35

welche nicht mit der Druckluft versorgt wird. Auf diese Weise kann die Pumpe sich aufgrund der Positionierung des Ventilkolbens 120 hin- und herbewegen, welcher seinerseits auf die Lage der Steuerstange 56 anspricht.

Wenn die Steuerstange 56 sich mit der Hin- und Herbewegung der Pumpe bewegt, wird eine kontinuierliche Steuerschleife definiert, um eine konstante Drucklufteingabe in eine hin- und hergehende Bewegung umzuwandeln. Mit dem Ventilkolben 120 an jedem Ende seines Hubs sind die Ventilkolbenlüftungspassagen 90 und 92 alternierend zum Zylinder 98 hin geschlossen. Wenn die Pumpe im Stillstand ist, und zwar so, daß die Steuerstange 56 sich in einer Lage befindet, in der sie ein Ende oder das andere Ende des Zylinders 98 entlüftet, würde der Kolben 120 verschoben, um die entsprechende Ventilkolbenlüftungspassage abzudecken, um im wesentlichen den gesamten Luftstrom der gesamten Vorrichtung zu unterbrechen. Dies bedeutet natürlich eine Einsparung an Druckluft und Energie sowie führt zu einer Geräuschbeseitigung im Stillstand.

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DlPL.-ΙΝβ. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ■ DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-JNG. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

WILDEN PUMP & ENGINEERING GOiXiPANY
Colton, Calif- / USA

Betätigungsventil Patentansprüche

Betätigungsventil für eine luftbetriebene hin- und hergehende Vorrichtung mit einem in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen Ventilkolben, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkolben

(120) eine Querpassage (146) aufweist, und daß das Gehäuse einen Zylinder (98) aufweist, welcher an jedem Ende geschlossen ist und den Ventilkolben (120) umschließt, wobei am Zylinder (98) ein Lufteinlaß (110) vorgesehen ist, welcher zwei axial zum Zylinder beabstandete Öffnungen (116,118) umfaßt, welche Öffnungen wahlweise mit der Querpassage (146) ausrichtbar sind, wenn sich der Kolben jeweils am Ende des genannten Zylinders befindet.
2. Betätigungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (110) weiterhin zwei Einlaßpassagen (112,114) umfaßt, die zu den beiden Öffnungen (116,118) verlaufen, wobei die Einlaßpassagen zueinander geneigt verlaufen, um zu den beiden Öffnungen zu divergieren.

LLASTRASSE 4 . D-8OOO MÜNCHEN 81 · TELEFON CO89} 911087 · TELEX 5-29619 CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 9183
3. Betätigungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querpassage (146) eine Umfangsnut um den Ventilkolben (120) ist.
b 4. Betätigungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beabstandeten Öffnungen (116,118) zumindest um die Breite der Querpassage (146) voneinander getrennt sind.
5. Betätigungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerstange (56) so vorgesehen ist, daß sie sich mit der luftbetriebenen hin- und hergehenden Vorrichtung hin- und .herbewegt und mit einem Durchgangspassageweg (76) versehen ist, daß Ven-

Ik tilkolben-Lüftungspassagen (90,92) von der Nähe der Enden des Zylinders (98) zum genannten Passageweg verlaufen, daß Steuerstangen-Lüftungspassagen (83,84) von dem genannten Passageweg zur Atmosphäre verlaufen, daß der Ventilkolben (120) mit dem Gehäuse dahingehend zusammenwirkt, daß er Mittel zum Richten der einkommenden Luft zu den Enden des Ventilkolbens umfaßt und Mittel zum wahlweisen Richten der einkommenden Luft zur luftgetriebenen hin- und hergehenden Vorrichtung und zum Ausstoßen derselben aus dieser Vorrichtung, daß die Steuer-

^5 stange (56) zumindest eine Axialpassage (78) in der Steuerstange umfaßt, die mit den Ventilkolben-Lüftungspassagen und den Steuerstangen-Lüftungspassagen zusammenwirkt.