DE102004031576A1 - Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisches Motorwerkzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, die eine Ummantelung mit einem Hauptströmungskanal, der von einem Lufteinlaßkanal, einer Ventilkammer, einem Auslaßkanal und einem die Ventilkammer von dem Auslaßkanal trennenden Hauptventilsitz gebildet und durch ein federnd vorgespanntes Kugelventil beeinflußt ist, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange umfaßt, die abdichtend in einer Führungsbahn in der Ummantelung geführt ist, wobei sich die Führungsbahn in einer zum Hauptströmungskanal senkrechten Richtung in die Ventilkammer erstreckt und die Betätigungsstange in Längsrichtung verschiebbar ist, um mit dem Kugelventil in Kontakt zu treten und dieses aus dem Hauptventilsitz zu verlagern.
- Drosselventile vom Typ Sitzventil sind in der Hinsicht vorteilhaft, als daß sie im geschlossenen Zustand leicht vollständig abzudichten sind. Sie sind auch relativ kompakt und einfach konstruiert, wobei beides bevorzugte Eigenschaften in Motorwerkzeuganwendungen sind. Dagegen leiden derartige Drosselventile typischerweise an zwei Problemen, nämlich: a) schlechte Eigenschaften beim weichen Anlaufen und b) eine relativ hohe Öffnungskraft. Diese beiden Probleme erschweren es, das Werkzeug weich anlaufen zu lassen, was beispielsweise beim Bohren und beim Anziehen von Schrauben eine notwendige Eigenschaft darstellt, um sicher und genau arbeiten zu können.
- Die relativ hohe Öffnungskraft des Ventils beruht auf dem Umstand, daß das Ventil für den vollen Strömungsquerschnitt ge gen den vollen Luftleitungsdruck ohne Gegendruck von dem Werkzeugmotor geöffnet werden muß. Eine Möglichkeit, um die benötigte Öffnungskraft zu reduzieren, besteht in der Verwendung eines Kippventilelements, wie in der US-Patentschrift 5,901,794 beschrieben, wobei die Steuerkraft durch den Hebeleffekt eines stielartigen Arms an dem Ventilelement vermindert wird. Dieser Ventiltyp baut jedoch nicht sehr kompakt und eignet sich für Motorwerkzeuge in Pistolenform.
- Eine weitere Möglichkeit, die Öffnungskraft eines Drosselventils zu reduzieren, liegt in der Verwendung eines Schieberventils, wie in der US-Patentschrift 5,626,198 beschrieben. Allerdings ist dieser Ventiltyp teurer in der Herstellung und in der geschlossenen Stellung schwer vollständig abzudichten. Bei diesem Ventiltyp ist es zudem schwierig, einen geringen Druckabfall und/oder ein großes Durchflußvermögen zu erreichen, ohne die Gesamtgröße des Ventils in unerwünschter Weise zu vergrößern.
- Die schlechten Eigenschaften des Sitzventiltyps beim weichen Anlaufen hängen nicht nur von dem Umstand ab, daß das Vollquerschnittventil in einem Schritt geöffnet wird. Dies liegt auch daran, daß zu Anfang des Ventilöffnungsvorgangs ein ziemlich plötzlicher Druckabfall über das Ventil auftritt, der eine abrupte Verringerung der erforderlichen Ventilöffnungskraft und eine unweigerlich gesteigerte Ventilöffnungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Dieses bewirkt ein einigermaßen schnelles Öffnen des gesamten Durchflußquerschnitts.
- Eine bekannte Lösung für dieses Problem ist in der US-Patentschrift 5,797,462 beschrieben. Die beschriebene Drosselventilvorrichtung umfaßt ein Zweistufen-Sitzventil, wobei das Hauptventilelement ebenso wie ein kleineres Hilfsventilelement an einer Steuerspindel gehalten sind und das Hilfsventilelement so angeordnet ist, daß es eine Öffnung in dem Hauptventilelement beeinflußt. Allerdings ist dieser Typ von Drosselventil besonders geeignet für pistolenförmige Motorwerkzeuge und benötigt einen vergleichsweise komplizierten Einlaßkanal.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug zu schaffen, das eine Fähigkeit zum weichen Anlaufen besitzt.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Drosselventilvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher die Führungsbahn Durchgangsmittel umfaßt, die einen Teil des Umgehungskanals in der Ummantelung bilden, der sich von der Ventilkammer bis zum Auslaßkanal erstreckt, wobei die Betätigungsstange einen Ventilabschnitt zur Steuerung des Umgehungskanals umfaßt und so angeordnet ist, daß sie den Umgehungskanal öffnet, bevor sie das Kugelventil aus dem Hauptventilsitz verlagert.
- Dadurch erreicht man einen verminderten anfänglichen Lufteinlaßstrom mit einer daraus folgenden Verringerung des Druckabfalls über das Hauptventilelement und einer folglich reduzierten Ventilöffnungskraft.
- Um eine einfach aufgebaute Drosselventilvorrichtung zu schaffen ist ein Hauptventilelement in Form einer Kugel vorgesehen, wobei die Betätigungsstange vorzugsweise so angeordnet ist, daß sie die Kugel berühren und seitwärts aus dem Hauptventilsitz herausdrängen kann.
- Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine Drosselventilvorrichtung; -
2 in größerem Maßstab einen Teil der Ventilvorrichtung aus1 . - Das in den Abbildungen gezeigte Drosselventil umfaßt eine Ummantelung
10 , die dafür vorgesehen ist, an dem (nicht gezeigten) Gehäuse eines Motorwerkzeugs angebracht zu werden. Die Ummantelung10 weist einen mit einer Druckluftquelle verbundenen Lufteinlaßkanal11 und einen mit dem Motor des Motorwerkzeugs verbundenen Luftauslaßkanal12 auf. Eine Ventilkammer13 ist ständig mit dem Einlaßkanal11 verbunden und besitzt einen ringförmigen Hauptventilsitz14 zum Zusammenwirken mit einem kugelförmigen Ventilelement15 . Eine Feder17 übt eine Vorspannkraft auf das Kugelventilelement15 aus, die zusammen mit dem Luftdruck in dem Einlaßkanal11 das Kugelventilelement15 in einer Schließposition auf dem Ventilsitz14 hält. Das Kugelventilelement15 bildet das Hauptventilelement des Drosselventils und steuert einen im wesentlichen geraden Hauptströmungskanal, der sich über den Hauptventilsitz14 durch die Ummantelung10 erstreckt. - In der Ummantelung
10 ist rechtwinklig zu dem Hauptströmungskanal ein Buchsenelement18 mit einer Führungsbahn19 montiert. Eine Betätigungsstange21 ist in der Führungsbahn19 abdichtend geführt und ist mittels eines äußeren Bedienhebels22 zwischen einer inaktiven Stellung und einer aktiven Stellung verschiebbar. In der letzteren Stellung wirkt die Betätigungsstange21 mit dem Kugelventilelement15 zusammen und verlagert dieses seitwärts aus dem Ventilsitz14 , wobei der Hauptströmungskanal geöffnet wird. Der Hebel22 ist auf der Außenseite der Ummantelung10 drehbar gelagert und von Hand bedienbar. - Das Buchsenelement
18 besitzt eine seitliche Öffnung23 und einen ringförmigen Absatz24 . Die Betätigungsstange21 ist mit einem taillierten Abschnitt26 und einem Ventilabschnitt27 ausgebildet. Der Ventilabschnitt27 trägt eine O-Ring-Dichtung28 und wirkt dichtend mit dem Absatz24 zusammen, sobald die Betätigungsstange21 ihre inaktive Stellung einnimmt. Die seitliche Öffnung23 ist mit dem Auslaßkanal12 über einen Kanal29 in der Ummantelung10 derart verbunden, daß, wenn die Betätigungsstange21 ihre aktive Stellung einnimmt, ein Umgehungskanal mit geringem Querschnitt hergestellt wird, der sich an dem Hauptventilsitz vorbei erstreckt und den Einlaßkanal11 direkt mit dem Auslaßkanal12 verbindet. Der Ventilabschnitt27 wird durch den Luftdruck in dem Einlaßkanal11 in einer dichtenden Eingriffsstellung mit dem Absatz24 gehalten. Gemäß den Abbildungen ist das Drosselventil nicht mit Druck beaufschlagt, was bedeutet, daß keine auf die Betätigungsstange21 und den Ventilabschnitt27 wirkende Schließkraft auftritt und daß die Betätigungsstange21 eine Stellung zwischen der inaktiven Stellung und der aktiven Stellung einnimmt. - Im Betrieb ist das Drosselventil mit seinem Auslaßkanalende an einem Motorwerkzeuggehäuse angebracht und mit seinem Einlaßkanalende mit einer Druckluftquelle verbunden. Der Luftdruck in der Ventilkammer
13 drückt zusammen mit der Feder17 das Kugelventilelement15 gegen den Sitz14 , um das Ventil in der Schließstellung zu halten. Die Druckluft wirkt ebenfalls auf die Betätigungsstange21 und drückt diese nach außen, so daß der Ventilabschnitt27 an dem Absatz24 in der Buchse18 angreift. In dieser Stellung sind beide Ventile geschlossen und dem Motorwerkzeug wird keine Antriebsluft zugeführt. - Sobald der Hebel
22 heruntergedrückt wird, wird die Betätigungsstange21 nach innen geschoben, so daß sich zunächst der Ventilabschnitt27 von dem Absatz24 löst und den Umgehungskanal23 ,29 mit kleinem Querschnitt öffnet. Dadurch stellt sich ein begrenzter Druckluftstrom ein, der ein sanftes und vergleichsweise langsames Anlaufen des Werkzeuges in Gang setzt. Als weitere Folge tritt eine bestimmte Verringerung in der Druckdifferenz über den Hauptventilsitz14 ein, wodurch sich eine verringerte Schließkraft auf das Hauptkugelventilelement15 einstellt. Dies bedeutet wiederum, daß die für das Kugelventilelement15 erforderliche Öffnungskraft verringert ist und ein langsames Öffnen des Hauptventils erleichtert wird. - Wie in den Abbildungen dargestellt wird der Umgehungskanal
23 , 29 geöffnet, deutlich bevor die Betätigungsstange21 das Kugelventilelement15 angreift und aus dem Venilsitz14 zu verlagern beginnt. Damit soll sicher gestellt werden, daß eine Verringerung des Druckabfalls über dem Hauptventilsitz tatsächlich vor Beginn der Verlagerung des Hauptventilelements15 stattfindet und daß ein wirklich weiches Anlaufen des Motorwerkzeugs erreicht wird.
Claims (2)
- Drosselventilvorrichtung für ein pneumatisch angetriebenes Motorwerkzeug, die eine Ummantelung (
10 ,18 ) mit einem Hauptströmungskanal, der von einem Lufteinlaßkanal (11 ), einer Ventilkammer (13 ), einem Auslaßkanal (12 ) und einem die Ventilkammer (13 ) von dem Auslaßkanal (12 ) trennenden Hauptventilsitz (14 ) gebildet und durch ein federnd vorgespanntes Kugelventil (15 ) beeinflußt ist, und eine manuell bedienbare Betätigungsstange (21 ) umfaßt, die abdichtend in einer Führungsbahn (19 ) in der Ummantelung (10 ,18 ) geführt ist, wobei sich die Führungsbahn (19 ) in einer zum Hauptströmungskanal senkrechten Richtung in die Ventilkammer (13 ) erstreckt und die Betätigungsstange (21 ) in Längsrichtung verschiebbar ist, um mit dem Kugelventil (15 ) in Kontakt zu treten und aus dem Hauptventilsitz (14 ) zu verlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (19 ) Durchgangsmittel (23 ) umfaßt, die einen Teil eines Umgehungskanals (23 ,29 ) in der Ummantelung (10 ,18 ) bilden, der sich von der Ventilkammer (13 ) bis zum Auslaßkanal (12 ) erstreckt, wobei die Betätigungsstange (21 ) einen Ventilabschnitt (27 ,28 ) zur Steuerung des Umgehungskanals (23 ,29 ) umfaßt und so angeordnet ist, daß sie den Umgehungskanal (23 ,29 ) öffnet, bevor sie das Kugelventil (15 ) aus dem Hauptventilsitz (14 ) verlagert. - Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (
19 ) einen ringförmigen Absatz (24 ) umfaßt, der einen Nebenventilsitz zum Zusam menwirken mit dem Ventilabschnitt (27 ,28 ) der Betätigungsstange (21 ) bildet.
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