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Ventil zur selbsttätigen Regelung der Druckluftzufuhr zu einem Druckluft-Kolbenmotor,
der eine Kolbenpumpe zur Lieferung von Flüssigkeiten regelbaren Druckes antreibt
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur selbsttätigen Regelung der Druckluftzufuhr
zu einem Druckluft-Kolbenmotor, der eine Kolbenpumpe zur Lieferung von Flüssigkeiten
regelbaren Druckes antreibt, und ist gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender
an sich bekannter Merkmale: a) Im druckluftdurchströmten Ventilraum ist der Ventilstößel
durch einen dem Ventilkegel gegenüber angeordneten Kolben von gleicher Fläche von
der Einwirkung des Preßluftdruckes entlastet; b) der Ventilstößel wird einerseits
von Federn im Öffnungssinne und andererseits von der von der Kolbenpumpe gelieferten
Druckflüssigkeit über einen Kolben im Schließsinne belastet und geschlossen, wenn
die auf diesen Kolben ausgeübte Flüssigkeitsbelastung die eingestellte Federbelastung
übersteigt.
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Das erfindungsgemäße Ventil hat eine sehr einfache und daher betriebssichere
und außerdem sehr raumsparende Bauweise und ermöglicht es, jeden gewünschten Druck
im unteren, mittleren und oberen Druckbereich (100 atü und mehr) einzustellen und
bei dem eingestellten Druck die Zufuhr des Energieträgers Druckluft zum Druckluft-Kolbenmotor
zu unterbinden und dadurch zu verhüten, daß die Druckflüssigkeit einen Druck über
der eingestellten Druckgrenze annimmt. Die zuverlässige Arbeitsweise dieses Ventils
ist von großer Bedeutung, wenn von einer von einem Druckluft-Kolbenmotor angetriebenen
Kolbenpumpe Druckflüssigkeit von unterschiedlichen Drücken für verschiedene Verwendungszwecke
erzeugt werden soll, z. B. zum Tränken eines Kohlenstoßes bei etwa 250 atü, zum
Setzen von hydraulischen Stempeln bei etwa 150 atü und zum Anpressen und Vordrücken
des Strebförderers mittels eines hydraulischen Zylinders bei etwa 100 atü. Dann
ist es nämlich aus Sicherheitsgründen und aus betrieblichen Gründen (um den Anpreßdruck
und damit den Setzdrück einer großen Zahl von hydraulischen Stempeln zur Schonung
der Hangenden gleichzumachen) notwendig, daß die eingestellten Druckgrenzen eingehalten
bzw. mit Sicherheit nicht überschritten werden. Das erfindungsgemäße Ventil erfüllt
alle in dieser Hinsicht gestellten Anforderungen.
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Es sind überdruckventile oder -schieber bekannt, auf deren Verschlußstücke
gleichzeitig mehrere einstellbare Federn mit verschiedenen Federkonstanten wirken,
um in einem weiten Druckbereich die überdruckregelung zu ermöglichen. Diese Regelung
geht in der Weise vonstatten, daß durch die Einstellung der Federn eine Druckgrenze
festgelegt wird, bei deren Überschreiten die Ventile geöffnet werden und das Druckmedium
ins Freie oder in einen Auffangbehälter entweichen lassen. Dabei werden die zylinderförmigen
Schraubenfedern von unterschiedlicher Stärke und infolgedessen mit verschiedenen
Federkonstanten unter Zwischenschaltung von Federtellern oder Hülsen so ineinandergeschoben,
daß infolge der Druckeinwirkung auf das Verschlußstück zunächst die weichste Feder
und danach die jeweils nächst härteren Federn zusammengedrückt werden, wodurch im
Anfang auf einem langen Weg ein weiches Abfedern und danach mit ansteigender Federkraft
auf kürzeren Wegen die höheren Drücke geregelt werden. Mit solchen Überdruckventilen
kann man einwandfrei Drücke im Bereich von wenigen atü bis über 100 atü beherrschen.
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Es ist ferner bekannt, bei von einem Druckmittel durchströmten Ventilen
den Einfluß des Druckmittels auf das Verschlußstück durch einen Gegenkolben von
gleicher Fläche bzw. gleichem Durchmesser aufzuheben.
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Bekannt ist außerdem ein Ventil mit einer von einer druckmittelbeaufschlagten
Membran gesteuerten Einstellvorrichtung, bei dem der Durchlaufkanal aus einem flexiblen
Schlauch und der Klemmverschluß aus zwei beiderseits des Schlauches angeordneten
Klemmbacken besteht, die von der Einstellvorrichtung über eine Steuerstange und
eine Hebelübersetzung im CSffnungs- oder Schließsinne bewegt werden. Mit dieser
komplizierten Einstellvorrichtung konnte-dieses von der üblichen Bauweise grundlegend
abweichende Ventil bei Erreichen der Druckgrenze gegen Federdruck geschlossen-werden.
-In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein schematisch dargestelltes Ventil
gemäß der Erfindung veranschaulicht. Einer nicht gezeichneten preßluftbetriebenen
Kolbenpumpe
wird Preßluft über das dargestellte Ventil zugeführt, und zwar wird die Preßluft
dem Ventil durch den Eintrittsstutzen 1 zugeführt und aus dem Ventil durch den Austrittsstutzen
2 abgeleitet und danach dem Preßluftkolbenmotor der Pumpe zugeführt. Der Stutzen
3 des Ventils steht dauernd mit der Förderleitung der Pumpe in Verbindung, so daß
das Ventil von rechts her ständig von der durch die Pumpe geförderten Druckflüssigkeit
mit der jeweils vorhandenen Druckhöhe beaufschlagt wird.
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Auf dem Ventilstößel 5, der in einer Büchse 6 des Ventilgehäuses 7
mittels eines Bundes 8, durch eine Dichtung 9 abgedichtet, geführt ist, sitzt ein
die Ventilöffnung 10 abschließendes Verschlußstück 11, an das sich ein mit dem Ventilstößel
verbundener Kolbenschieber 12 anschließt, der in einer Büchse 13, durch eine Dichtung
14 abgedichtet, verschiebbar ist. Der Kolbenschieber 12 hat einen abgesetzten Kolben
15, auf dem eine Manschettendichtung 16 angeordnet ist, die den Eintritt der im
Stutzen 3 vorhandenen Pumpendruckflüssigkeit in das Innere des Ventils verhindert.
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Der Ventilstößel 5 hat linksseitig einen Ansatz 18, auf dem eine Schraubenfeder
19 dergestalt geführt ist, daß sie sich einerseits auf den Bund 8, andererseits
auf der Stirnfläche einer zentrierenden Bohrung 20 eines Federtellers
21 abstützt. Auf der anderen Seite des Federtellers 21 stützt sich eine im
Verhältnis zu der Feder 19 sehr starke Schraubenfeder 22 ab, die mit ihrem linken
Ende auf dem flanschartigen Ansatz 24 einer auf der Schraube 25 verstellbaren Mutter
26 aufliegt. Beim Drehen der Schraube 25 mittels eines an dem Schraubenkopf 28 angreifenden
Werkzeugs kann die Mutter 26 gegen den entgegengerichteten Widerstand der sich spannenden
Federn 22 und 19 verstellt werden. Ein Axiallager 30 nimmt
die auf die Schraube 25 einwirkenden Reaktionskräfte auf und verringert die beim
Drehen der Schraube auftretenden Reibungswiderstände.
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Durch Spannen der durch den gemeinsamen Federteller 21 gegeneinander
zentrierten und abgestützten Federn 22 und 19 können auf den Ventilstößel einstellbare
Kräfte ausgeübt werden, die ausreichen, um das Verschlußstück 11 von seinem Sitz
in dem Ventilraum 10 abzuheben und abgehoben zu erhalten, wenn der von dem Stutzen
3 her durch die Pumpendruckflüssigkeit ausgeübte Gegendruck innerhalb einer bestimmten
Druckgrenze liegt. übersteigt der Flüssigkeitsdruck diese durch die Einstellung
der Federn bestimmte Druckgrenze, so wird das Verschlußstück 11 geschlossen und
der Durchfluß von Preßluft zu der Pumpe abgesperrt. Die Schraubenfeder 19 ist so
bemessen, daß sie Pumpendrücke bis zu etwa 100 atü zuläßt, also die Einstellung
und Regelung von Pumpendrücken in einem Bereich ermöglicht, den man als den unteren
und mittleren Druck- und Regelbereich bezeichnen kann (die stärkere Feder 22 überträgt
dabei Kräfte von der Mutter 26, ohne in diesem Bereich eine größere Zusammendrückung
zu erfahren). Die Feder 19 kann also nach Bedarf so eingestellt werden, daß sie
bei Pumpendrücken bis zu 40, 60 oder 80 atü (diese Drücke sind auch in dem Stutzen
3 vorhanden) das Ventil offenhält. Beim überschreiten der eingestellten Druckgrenze
wird das Ventil geschlossen und der Austritt von Preßluft aus dem Stutzen 2 unterbrochen.
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Die Feder 19, der Federteller 21 und der Ventilstößelansatz 18 sind
außerdem so bemessen, daß die Feder 19 beim Erreichen der Grenze des mittleren Druckbereiches,
also etwa 100 atü, so weit zusammengedrückt ist, daß die Stirnfläche der Bohrung
20
des Federtellers 21 sich auf der Stirnfläche 31 des Ventilstößels 5 (bzw.
des Ansatzes 18) abstützt, so daß sie bei einer weiteren Drucksteigerung durch Verstellung
der Mutter 26 nicht mehr weiter zusammengedrückt werden kann. Bei einer weiteren
Drucksteigerung wirkt dann also die starke Schraubenfeder 24, die Pumpendrücke im
Stutzen 3 bis zu etwa 300 atü aufzunehmen ermöglicht, unmittelbar über den Federteller
21 auf den Ventilstößel 5 ein. Diese Feder 24 kann nunmehr in einem oberen Druck-
und Regelbereich (also in einem Bereich, der oberhalb der für die Feder 19 gewählten
Druckgrenze von etwa 100 atü liegt) auf den Ventilstößel 5 einwirken und in entsprechender
Weise, wie dies vorstehend für die Feder 19 geschildert ist, die Einstellung einer
Druckgrenze zwischen etwa 10 und 300 atü ermöglichen, bei deren Erreichen das Ventil
die Preßluftzufuhr zu dem Preßluftkolbenmotor der Pumpe unterbricht.
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Da für den unteren und mittleren Druck- und Regelbereich einerseits
und für den oberen Druck-und Regelbereich andererseits zwei verschiedene Federn
verwendet werden, die für die ihnen zugewiesenen Bereiche besonders geeignet sind,
ergibt sich für den gesamten Druck- und Regelbereich des Ventils zwischen 0 und
etwa 300 atü eine Einstellbarkeit von hoher, allen Anforderungen des Betriebes genügender
Genauigkeit.
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Stifte 32 am Umfang des flanschartigen Ansatzes 24 der Mutter 26 sind
in Nuten 33 des Ventilgehäuses 7 geführt und verhindern, daß die Mutter, wenn sie
durch Betätigung der Schraube 25 verschoben wird, sich dabei drehen kann.