DE10320585A1 - Ventil zum Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern - Google Patents

Ventil zum Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern Download PDF

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern einer bogenverarbeitenden Maschine. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass mit ihm große Volumenströme gedrosselt werden können, wie sie beim Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern bogenverarbeitender Maschinen auftreten und das einen kleinen Einbauraum benötigt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aussparungen mit ihrem über den Überströmkanal (10) hinausragenden Querschnittsbereich den Einlass (5) mit dem Auslass (6) verbindende Überströmöffnungen bilden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern einer bogenverarbeitenden Maschine.
  • Derartige Ventile finden insbesondere bei Druckmaschinen Verwendung, in denen entlang des Bogenförderweges verschiedene, den Bogenlauf unterstützende pneumatische Bogenführungselemente angeordnet sind, zu deren Betrieb Saug- oder Blasluft erforderlich ist. Die Bogenführungselemente müssen in ihrer Wirkung auf das Bedruckstoffspektrum angepasst werden können. Zur Erzeugung der benötigten Saug- oder Blasluft sind zentral angeordnete Aggregate vorgesehen, die einen Volumenstrom erzeugen, der größer ist als der von den Verbrauchern benötigte Volumenstrom und der den Verbrauchern über Leitungssysteme zugeführt wird. Zur Reduzierung dieses Volumenstroms sind im Leitungsweg vor den einzelnen Verbrauchern Ventile angeordnet.
  • Diese weisen Überströmöffnungen auf, die von einem Schieber, der entweder manuell oder vom Leitstand aus bewegt wird, stufenlos geöffnet bzw. geschlossen werden können, wobei sich der wirksame, von der Blas- oder Saugluft durchströmbare Querschnitt der Überströmöffnung abhängig von der Schieberstellung ändert.
  • Gemäß einer bekannten Bauform wird der Schieber von einem elektrischen Antrieb bewegt. Der Nachteil dieser Ausführung besteht in den langen Ansprechzeiten, die verursacht werden, weil die Antriebsbewegung zumeist über ein Getriebe umgesetzt werden muss. Zudem erweist sich die Baugröße derartiger Ventile als nachteilig.
  • Bei einer anderen bekannten Ausführung ist der Antrieb des Schiebers als einseitig wirkenden pneumatischer Arbeitszylinder ausgeführt, der gegen eine Feder arbeitet. Ein derartig ausgebildetes Ventil zeichnet sich durch geringe Ansprechzeiten aus. Durch die Kolbendichtungen des Arbeitszylinders entstehen jedoch verhältnismäßig große Leckagen, die von den die Blasluft bzw. die Saugluft erzeugenden Aggregaten durch Mehrleistungen ausgeglichen werden müssen. Verwendet man zur Minimierung der Leckagen hochwertigere Dichtungen, vergrößert sich die Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand und mit dieser die Hysterese, was sich nachteilig auf das regelungstechnische Verhalten des Ventils auswirkt.
  • Nach einer weiteren bekannten Bauform wird die Funktion des Arbeitszylinders von einer zusätzlichen Ventilkammer übernommen. Bei einem solchen in der DE 37 20 738 A1 beschriebenen Membranventil sind zwei Kammern ausgebildet, die von einer Membran gegen einander abgegrenzt werden, wobei in der ersten Kammer ein Steuerdruck anliegt und eine in der zweiten Kammer beweglich gelagerte Nadel abhängig von dem Steuerdruck in der ersten Kammer verschoben wird. Zwischen dem Nadelsitz und der Nadel bildet sich dadurch eine in ihrem Querschnitt veränderliche Öffnung, die von einem Fluid durchstömbar ist.
  • Der Nachteil eines solchen Ventils besteht darin, dass mit ihm nur verhältnismäßig kleine Volumenströme gedrosselt werden können, es einen komplizierten Aufbau und eine große Baugröße aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass mit ihm große Volumenströme gedrosselt werden können, wie sie beim Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern bogenverarbeitender Maschinen auftreten und das einen kleinen Einbauraum benötigt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Ventil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass das Ventil leckagefrei arbeitet und geringe Ansprechzeiten aufweist.
  • Im geöffneten Zustand weist das Ventil einen großen Strömungsquerschnitt auf, der durch die Erstreckungen aller in der Mantelfläche des topfförmigen Drosselkörpers ausgebildeten Aussparungen bestimmt ist. Damit muss Drosselkörper zwischen seinen beiden Endlagen, in denen das Ventil geöffnet bzw. geschlossen ist, nur einen verhältnismäßig kurzen Weg zurücklegen, was eine kleine Baugröße ermöglicht.
  • Das Drosselverhalten des Ventils wird durch die Anzahl, die Größe, die Form und die Verteilung der Aussparungen in der Mantelfläche des Drosselkörpers bestimmt. Dadurch ist es möglich, dass Drosselverhalten des Ventils allein durch einen Austausch des Drosselkörpers zu verändern, ohne dass der mit dem Drosselkörper in Dichtkontakt stehende Überströmkanal verändert werden muss.
  • Die den Drosselkörper in einer Endlage verspannende und der Wirkung des Steuerdrucks entgegenwirkende Feder ist in platzsparender Weise in der medienseitigen Kammer unmittelbar in dem Strömungskanal angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sieht die Erfindung vor, den Drosselkörper mit einem der Membran zugewandten Boden auszubilden, wobei die Aussparungen die Form von Schlitzen aufweisen und sich bis zum Boden erstrecken. Das hat den Vorteil, dass die Membran vor Beschädigungen durch den an ihr anliegenden Drosselkörper geschützt ist. Neben der Schlitzform können die Öffnungen auch mit einem Querschnitt ausgebildet sein, der sich mit zunehmenden Abstand von dem Boden erweitert oder verjüngt.
  • Dadurch wird erreicht, dass das Ventil abhängig von der jeweiligen Einsatzcharakteristik entweder im Bereich kleinerer oder größerer Drücke besonders feinfühlig drosselt.
  • Es erweist sich auch als vorteilhaft, auf der dem Drosselkörper zugewandeten Seite der Membran eine Druckplatte anzuordnen. Dadurch werden die Membran verschleißende Relativbewegungen zwischen dem Boden des Drosselkörpers und der Membran vermieden.
  • Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Drosselkörper zur Anpassung an den medienseitig zu steuernden Volumenstrom austauschbar angeordnet. Dazu ist in der zweiten Kammer ein koaxial zum Überströmkanal angeordneter Aufnahmezapfen ausgebildet, der mit einem am Drosselkörper angeordneten Führungszapfen in Art einer Führung zusammenwirkt und in diesen einsteck- oder aufsteckbar ist.
  • Eine weitere Weiterbildung sieht vor, die Feder zur Anpassung an den Steuerdruck austauschbar anzuordnen. Dazu ist die Feder so ausgebildet, dass sie auf den Aufnahmezapfen aufschiebbar ist.
  • Es erweist sich auch als vorteilhaft, in der ersten Kammer einen eine Endlage der Membran vorgebenden Anschlag vorzusehen, der entweder mit der Membran fest verbunden oder am Gehäuse fixiert wird. Der Anschlag bewirkt, dass die Membran in der Endlage des Drosselkörpers, die der Öffnungsstellung entspricht, annähernd plan liegt, was ein definiertes Ansprechverhalten des Ventils bei Beaufschlagung mit dem Steuerdruck gewährleistet. Der Anschlag kann auch Bestandteil des Gehäuses sein.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht auch in der Ausbildung des Gehäuses in Form von zwei lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteilen, zwischen denen die das Gehäuse in zwei Kammern unterteilende Membran an ihren Rand allseitig eingespannt ist. Damit dichtet die Membran zugleich das Gehäuse gegenüber der Gehäuseumgebung ab und unerwünschte Leckagen der Kammern werden vermieden.
  • Ist es erforderlich, einzelne Elemente des Ventils auszutauschen, etwa eine verschlissene Membran oder einen Drosselkörper des einen Typs gegen einen Drosselkörper eines andern Typs, können diese allein durch Lösen der Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen zugänglich gemacht werden.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die nachfolgende Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Ventil in geschnittener Ansicht.
  • Das Gehäuse des Ventils wird aus zwei Gehäuseteilen 1.1, 1.2 gebildet und umschließt einen Innenraum. Die Gehäuseteile 1.1, 1.2 sind mit Schrauben lösbar miteinander verbunden. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 1.1, 1.2 erstreckt sich eine Membran 2, die an ihrem Rand allseitig zwischen den Gehäuseteilen 1.1 und 1.2 eingespannt ist und den Innenraum des Ventils in zwei Kammern 3, 4 unterteilt. Die erste Kammer 3 ist mit einem Steuerdruck beaufschlagbar, der mit einem durch eine Zuleitung der ersten Kammer 3 zugeführten Steuermedium aufgebracht wird, bei dem es sich vorzugsweise um Luft handelt. Die erste Kammer 3 nimmt den mit der Membran 2 fest verbundenen Anschlag 13 auf, der sich auf der der Membran 2 abgewandten Seite an der Innenwandung der ersten Kammer 3 abstützt.
  • Die zweite, medienseitige Kammer 4 weist einen Einlass 5 und einen Auslass 6 auf, die über einen zylindrischen Überströmkanal 10 miteinander verbunden sind. In dem Überströmkanal 10 ist ein Drosselkörper 8 koaxial zur Längsachse des Überströmkanals 10 verschiebbar angeordnet. Der Drosselkörper 8 ist topfförmig ausgebildet und in seiner äußeren Form auf den Querschnitt des Drosselkanals 8 so abgestimmt, dass die hohlzylindrische Mantelfläche des Drosselkörpers 8 mit der Wandung des Drosselkanals 8 in Dichtkontakt steht. Vorzugsweise ist der Querschnitt des Drosselkanals 8 kreisförmig ausgebildet. Die verschiebbare Lagerung des Drosselkörpers wird mit einem in der zweiten Kammer 4 koaxial zum Überströmkanal 10 angeordneten Aufnahmezapfen 12, der mit einem am Drosselkörper 8 ausgebildeten Führungszapfen 16 in Art einer Führung zusammenwirkt, gebildet. Auf den Aufnahmezapfen 12 ist die Feder 7 aufgeschoben, die sich auf der einen Seite direkt oder indirekt an der Innenwandung der zweiten Kammer 4 abstützt und deren andere Seite am Drosselkörper 8 anliegt.
  • Zwischen dem Boden 15 des Drosselkörpers 8 und der Membran 2 ist eine fest mit der Membran 2 verbundene Druckplatte 14 vorgesehen.
  • Die der Wandung des Überströmkanals 10 zugewandte Mantelfläche des Drosselkörpers 8 weist vorzugsweise schlitzförmig ausgebildete Aussparungen 11 auf, die sich bis zum Boden 15 des Drosselkörpers 8 erstrecken. Die Aussparungen 11 bilden mit ihrem über das Ende des Überströmkanals (10) hinausragenden Querschnittsbereich den Einlass (5) mit dem Auslass (6) verbindende Überströmöffnungen.
  • Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Erfindung erläutert werden.
  • Liegt in der ersten Kammer 3 kein oder nur ein geringer Steuerdruck an, befindet sich das Ventil in der Öffnungsstellung.
  • Die Feder 7 drückt in diesem Zustand den Drosselkörper 8, der von dem Aufnahmezapfen 12 und dem Führungszapfen 14 während seiner Bewegung geführt wird, gegen die Druckplatte 14. Diese wirkt auf die Membran 2 ein, indem sie diese auslenkt, wobei sich das von der ersten Kammer 3 umschlossene Volumen zugunsten des von der zweiten Kammer 4 umschlossenen Volumens vergrößert. Die Auslenkung der Membran 2 wird durch den Anschlag 13 begrenzt. Die in der Mantelfläche des Drosselkörpers 8 ausgebildeten Aussparungen 11 ragen über das dem Einlass 5 zugewandte Ende des Überströmkanals 10 hinaus, das als Steuerkante wirkt und bilden mit dem den Überströmkanal 10 überragenden Querschnittsbereich Überströmöffnungen.
  • Wird von einem nicht dargestellten Druckerzeuger erzeugte Druckluft in Form von Blas- oder Saugluft an dem Einlass 5 angelegt, strömt diese durch die Überströmöffnungen und tritt am Auslass 6 aus dem Ventil aus, um einem Verbraucher zugeführt zu werden. Dabei liegen in der zweiten Kammer 4 vor und nach den Überströmöffnungen gleiche Drücke an.
  • Soll der Volumenstrom der dem Verbraucher zugeführten Druckluft reduziert werden, beaufschlagt man die erste Kammer 4 mit einem Steuerdruck, was durch Einleitung von Druckluft erfolgt. Ist die von dem Steuerdruck ausgeübte Kraft größer als die Summe der von der Feder 7 aufgebrachten Kraft, der Reibungskraft, und der von der Druckluft in der zweiten Kammer 4 auf die Membran 2 aufgebrachten Kraft wird die Membran 2 ausgelenkt. Die Bewegung der Membran 2 überträgt sich über die Druckplatte 14 auf den Drosselkörper 8, der aus der Öffnungsstellung in Richtung Schließstellung verschoben wird und die Feder 7 zusammendrückt. Dabei taucht der Drosselkörper 8 tiefer in den Überströmkanal 10 ein und die von der Druckluft durchströmbare Querschnittsfläche der Aussparungen 11 verringert sich in dem Maß, in dem der Überströmkanal 10 die Aussparungen 11 abdeckt. Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils ist es unerheblich, in welcher Richtung die zweite Kammer 4 durchströmt wird.
  • 1
    Gehäuse
    1.1, 1.2
    Gehäuseteil
    2
    Membran
    3
    erste Kammer
    4
    zweite Kammer
    5
    Einlass
    6
    Auslass
    7
    Feder
    8
    Drosselkörper
    9
    Mantelfläche
    10
    Überströmkanal
    11
    Aussparung
    12
    Aufnahmezapfen
    13
    Anschlag
    14
    Druckplatte
    15
    Boden
    16
    Führungszapfen

Claims (11)

  1. Ventil zum Ansteuern von Saug- und Blasluftverbrauchern einer bogenverarbeitenden Maschine, insbesondere Druckmaschine, mit einem von einem Gehäuse (1) umschlossenen Innenraum, der durch eine Membran (2) in eine mit einem Steuerdruck beaufschlagbare erste Kammer (3) unterteilt ist sowie in eine zweite, medienseitige Kammer (4) mit einem Einlass (5) und einem Auslass (6), die über einen zylindrischen Überströmkanal (10) verbunden sind, in dem ein von einer Feder (7) gegen die Membran (2) verspannter topfförmiger Drosselkörper (8), der eine mit dem Überströmkanal (10) in Dichtkontakt stehende Mantelfläche aufweist, in dem Aussparungen vorgesehen sind, koaxial zum Überströmkanal (10) verschiebbar ist, zwischen einer Drosselstellung in der der Überströmkanal (10) geschlossen ist und einer Drosselstellung in der der die Aussparungen (10) enthaltende Bereich der Mantelfläche über den Überströmkanal (10) hinausragt, wobei die Aussparungen mit ihrem über den Überströmkanal (10) hinausragenden Querschnittsbereich den Einlass (5) mit dem Auslass (6) verbindende Überströmöftnungen bilden.
  2. Ventil nach Anspruch 1, wobei der Drosselkörper (8) einen der Membran (2) zugewandten Boden (15) aufweist und in der Mantelfläche (9) schlitzartige, sich bis zum Boden (15) erstreckende Aussparungen (11) ausgebildet sind.
  3. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Aussparungen (11) in Umfangrichtung gleichmäßig in der Mantelfläche (9) verteilt sind.
  4. Ventil nach Anspruch 1, wobei der Drosselkörper (8) zur Anpassung an den medienseitig zu steuernden Volumenstrom austauschbar angeordnet ist.
  5. Ventil, nach Anspruch 1, wobei die zweite Kammer (4) einen koaxial zum Überströmkanal (10) angeordneten Aufnahmezapfen (12) aufweist, der mit einem am Drosselkörper (8) ausgebildeten Führungszapfen (16) in Art einer Führung zusammenwirkt.
  6. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Feder (7) zur Anpassung an den Steuerdruck austauschbar angeordnet ist.
  7. Ventil, nach Anspruch 5, wobei die Feder (7) auf den Aufnahmezapfen (12) aufschiebbar ist.
  8. Ventil nach Anspruch 1, wobei in der ersten Kammer (3) ein eine Endlage der Membran (2) vorgebender Anschlag (13) vorgesehen ist.
  9. Ventil nach Anspruch 8, wobei der Anschlag (13) mit der Membran (2) verbunden ist.
  10. Ventil nach Anspruch 1, wobei zwischen der Membran (2) und der Feder (7) eine mit der Membran (2) verbundene Druckplatte (14) angeordnet ist.
  11. Ventil nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (1) zwei lösbar miteinander verbundene Gehäuseteile (1.1, 1.2) umfasst, zwischen denen die Membran (2) an ihrem Rand allseitig eingespannt ist.
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