-
Druckluftanlage mit Vorratsbehälter und Kompressor Die Erfindung betrifft
eine Druckluftanlagee bestehend aus einem Kompressor, einem den oder die Verbraucher
speisenden Vorratsbehälter und einer Ventilanordnung zwischen Kompressor und Behälter,
die bei Erreichen eines vorherbestimmten Maximaldruckes den Ladevorgang beendet
und bei Druckabfall im Behälter auf einen vorherbestimmten Minimaldruck den nächsten
Ladevorgang einleitet. Anlagen dieser Gattung dienen insbesondere zur Speisung von
druckluftbetätigten Werkzeugen und Maschineng wie z.B, Drucklufthämmern und Druckluftschlagwerkzeugen.
13ei einer bekannten Anlage wird der Druck im Vorratsbehälter durch ein Manometer
mit Kontakten erfasst und der Kompressor wird bei Erreichen des vorherbestimmten
Maximaldrucks abgeschaltet und beim Abfallen des Behälterdruckes auf einen vorherbestimmten
Mindestdruck wieder angeschaltet. Bei dieser Anlage sind umfangreiche Vorkehrungen
erforderlich, um beim Wiedereinschalten des Kompressors zu verhinderng daas der
Kompressor beim Anlassen gegen den Druck im Vorratsbehälter arbeiten muss. Weiter
ist nachteilig, dass entweder eine elektrische Steuereinrichtung erforderlich ist
oder eine relativ
umfangreiche pneumatische Regeleinrichtung. Ein
besonderer Nachteil ist dabei, dass es nur mit relativ,grossem Aufwand möglich ist,
die obere und die untere Druckgrenze, zwischen denen der Druck im Behälter dauernd
sein soll, einzustellen. Insbesondere eine unabhängige Einstellung der beiden Druckwerte
ist schwierig durchzuführen.
-
Es ist auch bekannt, den Kompressor ständig durchlaufen zu lassen
und zwischen Kompressor und Vorratsbehälter eine Art Dreiwegeventil vorzusehen,
in dessen einer Stellung der Kompressor den Vorratsbehälter auflädt und in dessen
anderer Stellung der Kompressor durch das Ventil ins Freie, d.h. unbelastet arbeitet.
Die' zu diesem Zweck erforderliche Ventilanordnung ist aber kompliziert und ein
besonderer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, dass die Schaltvorgänge
relativ langsam verlaufen. Gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Anlage
hat diese bekannte Anlage den Vorteil, dass man den Kompressor durchlaufen lassen
kann, so dass er während der Zeit, in der er den Vorratsbehälter nicht auflädt,
ohne Leistung arbeitet und damit vermöge der durchgesaugten Luft gekühlt wird. Dies
erhöht die Lebensdauer des Kompressors und während des Ladens ist der Durchsatz
höher, da der Kompressor gut gekühlt wird.
-
Die Erfindung schafft eine Druckluftanlage der eingangs bezeichneten
Gattung, bei welcher keine Steuerleitungen pneumatischer oder elektrischer Art erforderlich
sind. Bei der Anlage nach der Erfindung ist nur ein Ventil mit einem einzigen Kolben
zwischen Kompressor und VorratBbehälter erforderlich. Das Ventil nach der Erfindung
vermag Kompressor und Vorratsbehälter schlagartig zu trennen bzw. zu verbinden.
-
Diese Vorteile werden nach der Erfindung bei einer Druckluftanlage der eingangs
bezeichneten Gattung dadurch erzieltg daß
awischen Kompressor und
Behälter ein Ventil mit einem DifferentUkolben liegt# dessen Innenraum in ständiger
Verbindung mit dem Kompressor steht und dessen Ringfläche ständig mit Kompreseordruck
gegen den auf die grösste Kolbenf14ehe wirkenden Behälterdruck arbeitet, dass zwischen
dem Behälter und dem Innenraum des Differentialkolbens ein einstellbareB Rückhalteventil
liegt, daso der Kolben federnd gegen den Behälterdruck vorgespannt ist und einen
durch einen einstellbaren Anschlag abhebbaren Ventilteller aufweist, der die VerbinduAg
zwischen dem Kompressor und einer Entlüftung beherrscht.
-
In zweokmäseiger Weiterbildung wird dabei das Rückhalteventil von
einer Feder gleichsinnig mit dem Behälterdruck gegen eine in der grössten Fläche
des DifferentialkolbenB vorge-Be hene Öffnung gedrückt. Der einstellbare Gegenanachlag
für die Peder kann fest mit dem Differentialkolben verbunden sein, womit die Einstellmöglichkeiten
für die obere und die untere Druckgrenze im Behälter vollständig unabhängig voneinander
sind. Man kann die Feder.auch an einem relativ zum Gehäuse einstellbaren Anschlag
abßtützeng wodurch zwar keine vollständig unabhängige 1#instellung der beiden Drunkwerte
möglich ist, aber auf jeden Fall für jeden beliebigen oberen Druokwert ein entsprechender
unterer Druckwert beliebig einstellbar Ist.
-
Weitere Vorteile und Binzelheiten der Brfindung ergeben sich aus der
nun folgenden Beschreibung einen Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.
In dieser zeigen: Pigur 1 im Längsschnitt ein Äuoführungebeinpiel eines Ventils
für die Anlage nach der Erfindung In der Stellung der beweglichen Teileg in welcher
der Kompressor den Vorratsbehälter auflädt;
Figur 2 einen Längsschnitt
durch das Ventil nach Figur 1 in der Stellung der beweglichen Teile, in welcher
der Kompressor gegen die Aussenluft arbeitet; Figuren 3, 4 und
5 verschiedene Ausführungsformen für die Einstellmöglichkeit des Rückhalteventils.
Im nicht mit Bezugszeichen versehenen Gehäuse ist ein Differentialkolben lo zwischen
zwei Anschlägen 17 und 25 gleitbar gelagert. Eine Feder
23, die sich unten gegen das Gehäuse abstützt, drückt den Differentialkolben
lo nach,oben gegen den Druck im Vorratsbehälter V. Der Differentialkolben lo ist
hohl und sein Innenraum steht in ständiger Verbindung mit dem Kompressor K. Die
obere Fläche 15 des Differentialkolbens lo ist seine grösste Fläche und auf
dieser Fläche steht ständig der Druck des Vorratsbehälters Vg-während auf die Ringfläche
16 entgegen der Wirkung des Druckes des Vorratsbehälters der Druck am Kompressorausgang
arbeitet. In der grössten Oberfläche 15 des Differentialkolbens lo ist eine
Öffnung 2o ausgebildet, die von einem Rückhalteventil 11 verschlossen ist.
Der Teller des Rückhalteventils 11 wird durch die Feder 12 auf die Öffnung
2o gedrückt. Das dem Teller des Rückhalteventils abliegende End,e deV Feder 12 ist
in einem Teller 13 abgestützt und dieser Teller 13 kann durch die
Schraube 14 in aus der Zeichnung der Figuren 1 und. 2 leicht ersichtlicher
Weise derart verstellt werden, dass man die Vorspannung der Feder 12 ändern kann,
mit der das Rückhalteventil 11 auf die Öffnung 2o gedrückt ist. Die Schraube
14 ist selbstverständlich in nicht gezeigter Weise druckdicht oben durch das Gehäuse
geführt. Im inneren des Differentialkolbens ist ein napfförmig ausgebildetes Filter
18
angeo rdnet, welches bei Verschmutzung selbst abhebt,
indem es dann nach oben gegen eine nicht mit Bezugszeichen versehene Feder gedrückt
wird und Luft um seinen Rand strömen kann. Auf der der Öffnung 2o gegenüberliegenden
Seite des hohlen Differentialkolbens lo ist eine zweite Öffnung 21 angebracht, die
von einem im Inneren des Differentialkolbens angeordneten Ventilteller
19 verschlossen ist. Dieser Ventilteller 19
ist mit einer nicht mit
Bezugszeichen versehenen kleinen und schwachen Feder nach unten gedrückt, so dass
er mit geringer Kraft die Öffnung 21 verschliesst. Durch die Öffnung 21 steht ein
mit dem Ventilteller 19 fest'verbundener Stift 22 nach unten in den Raum,
in dem die Feder 23 angeordnet ist. Dieser Raum steht durch Öf fnungen
E mit der Aussenluft in Verbindung. Koaxial zum Stift 22 ist ein verstellbarer
Anschlag in Form einer Schraube 24 vorgesehen.
-
Im folgenden wird unter Hinweis auf die Figuren 1 und 2 die
Wirkungsweise des Ventils beschrieben: Im Ruhezustand, d.h. bei leerem Vorratsbehälter
und arbeitendem Kompressor befinden sich die beweglichen Teile des Ventils in der
in Figur 1 dargestellten Lage. Das heisst, dass der Differentialkolben lo
durch die Feder 23 gegen den oberen Anschlag 25 gedrückt ist. Der
Ventilteller 19 des Auslassventils dichtet den Raum innerhalb des Differentialkolbens
gegen den Raum ab, in dem die Feder 23 an.,eordnet ist und der mit der Aussenluft
in Verbindung steht. Der Kompressordruck ist im Inneren des Differentialkolbens
stets etwas höher als der Druck im Vorratsbehältert da der Kompressor den Teller
11 des Rückhalteventils zum Speisen des Vorratsbehälters abheben-muss. Mit
sich aufbauendem Druck im Vorratsbehälter drückt dieser
Druck durch
Wirkung auf die grosse Fläche 15 des Kolbens lo diesen Differentialkolben
einerseits gegen-die Wirkung der Feder 23 und andererseits gegen den Kompressordruck,
der auf die Ringfläche 16'arbeitet, nach unten. Jeder Stellung des Differentialkolbens
lo im Ventil entspricht also ein bestimmter Druck im Vorratsbehälter.
-
Der Anschlag 24 wird so eingestellt, dass bei,demjenigen Druckg bei
dem die Verbindung zwischen Kompressor und Vorratsbehälter gelöst werden soll, der
Stift 22 in BerUhrung mit dem Anschlag kommt. Bei Ineingriffkommen von Stift 22
und Anschlag 24 wird der Ventilteller 19 ein wenig von seinem Sitz abgehoben
und Luft aus dem Inneren des Differentialkolbens strömt durch die Öffnung in die
Kammer, in der die Feder 23 ist,und aus dieser durch die Öffnungen
E ins Freie, Damit sinkt der Druck im Differentialkolben sehr schnell, wodurch
auch die Kraft sehr so,inell kleiner wird, mit der dieser Druck auf der Ringfläche
16 gegen den Behälterdruck arbeitet. Dadurch wird wiederum der Behälterdruck
oberhalb der Fläche 15 sehr schnell viel grösser als der Druck im Inneren
des Differentialkolbens, wodurch der' Differentialkolben unter gleichzeitiger weiterer
Öffnung des aus Teller 19 und Öffnung 21 bestehenden Ventils schlagartig
nach unten schnappt. Der Kompressor arbeitet also durch das geöffnete Ventil
19, 21 gegen die Atmosphäre; diese Stellung der beweglichen Teile des Ventils
ist in Figur 2 dargestellt.
-
Solange das Ventil 19, 21 offen ist, d.h. also solange der
Kompressor nur gegen die Entlüftung arbeitet, ist die Stellliing des Differentialkolbens
lo durch den Druck im Vorratsbehälter (Kraft von oben) und die Feder 23 (Kraft
von unten) bestimmt. Es sei nun angenommen, dase durch Verbrauch von Druckluft im
Vorratsbehälter
V der Druck in diesem sinkt und sich einem Wert nähert, in dem auf dem Weg des Differentialkolbens
nach oben das Ventil 19, 21 gerade schliesst. Es sei ferner angenommen, dass
die Feder 12, mit welcher das"Rückhalteventil in Schließstellung gespannt
ist, relativ schwach ist. Der sich bei schliessendem Ventil 19, 21 im Differentialkolben
aufbauende Druck öffnet kurzzeitig das Rückhalteventil 11,
so dass davon ausgegangen
werden kann, dass (bei schwacher Feder 12!) der Druck im Differentialkolben im wesentlichen
gleich ist dem Druck über demselben, d.h. dem Druck, der vom Vorratsbehälter auf
die Oberfläche 15 wirkt. Die Feder 23
sohliesst nun den Auslass
19, 21 ganz und das Ventil schnappt in die in Figur 1 gezeigte Stellung.
-
Um die Einstellbarkeit des unteren Druckpunktes im Vorratsbehälter
darzustellen, sei nun angenoaimen, die Feder 12 des Rückhalteventils sei relativ
kräftig. Anders ausgedrückt heisst dies, dass bei gleicher Feder wie beim eben beschriebenen
Funktionsbeispiel die Schraube 14 weiter nach unten geschraubt ist.
-
Ausgehend von der Stellung der Teile in Figur 2 geht also mit abfallendem
Druck im Vorratsbehälter der Differentialkolben lo wieder solange nach oben, bis
der Auslass 19 - 21 schliesst. Da das Rückhalteventil 11 nunmehr mit
einer solchen Kraft gegen den Druck im inneren des Differentialkolbens lo vorgespannt
ist, dass dieser Druck merklich höher sein muss als der von oben auf den Differentialkolben
wirkende Vorratsbehälterdruck,-um das Rückhalteventil 11 zu öffnen, ist also
in diesem Falle, d.h. bei relativ stark gespannter Feder 12 der Druck im Inneren
des Differentialkolbens höher als der Druck im Vorratsbehälter. Das heisst also,
daß der Differentialkolben lo durch den Kompressordruck auf
seiner
Ringfläche 16 nach oben gedrückt wird. Durch diese Wirkung schnappt das Ventil
in die in Figur 1 gezeigte_ Stellung über. Aus der vorstehenden Schilderung
der Arbeitsweise des Ventils bei sehr schwacher Feder 12 bzw. relativ starker Feder
12 ergibt sich die Einstellbarkeit der unteren Grenze des Drucks im Vorratsbehälter,
bei welchem der Kompressor wieder zum Laden an den Vorratsbehälter geschaltet wird.
Wenn die Feder, die das Rückhalteventil 11 gegen den Druck im Inneren des
Differentialkolbens in Schließstellung drückt, relativ stark ist, dann entsteht
ein Druckunterschied auf beiden Seiten des Ventiles 11, 2o, wodurch zum Verstellen
der Ventilteile in die Stellung nach Figur 1
nicht nur die Feder
23 zur Verfügung steht, um die auf die Oberfläche 15 wirkende Kraft
vom Druck im Vorratsbehälter zu überwinden, sondern zusätzlich auch noch die'Kraft,
die auf die Ringfläche 16 durch den Druck im Inneren des Differentialkolbens
ausgeübt wird. Bei einer relativ starken Feder am Rückhalteventil kann also ein
stärkerer Druck im Vorratsbehälter überwunden werden, um das Ventil auf Füllen umzustellen.
Daraus ergibt sich der Schluse, dass je stärker man die Feder 12 spannt, der Druckpunkt,
bei dem das Füllen wieder einsetzt, um so höher liegt. Das heisst also, daso man
die Feder 12 stärker spannt (oder e4ne stärkere Feder wählt) bei je höherem
Druck im Vorratsbehälter der Kompressor wieder mit dem Laden beginnen soll. Die
obere Druckgrenze, bei welcher das Ventil aus der Stellung in Figur 1 in
die Stellung nach Figur 2 umschalten.sollg wird also praktisch bestimmt durch die
Stellung des Anschlags 24 und die Lage der unteren Druckgrenze im Vorratsbehälter,
bei welcher das Ventil aus der Stellung na ch Figur 2 in die gemäss
Figur
1 umschalten soll, wird also durch die Vorspannung der Feder 12 mit
Hilfe des einstellbaren Anschlages 14 bestimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
den Figuren 1 und 2 ist die Einstellung der beiden kritischen Druckpunkte
nicht vollständig unabhängig voneinander, da mit einer Änderung des unteren Anschlags
24 die Vorspannung der Feder 12 geändert wird, da der Umschaltvorgang dann einsetzt,
wenn der Stift 22 gerade ausser Eingriff mit dem Anschlag 24 kommt. Bei einmal durch
Einstellen des Anschlags 24 gewähltem maximalen Druck kann man aber jeden gewünschten
minimalen Druck am Anschlag 14 einstellen. In Figur )- ist eine Einzelheit bei einer
vereinfachten Ausführung des Veritils dargestellt, wobei mit 11 wieder der
Teller des Rückhalteventils, mit 12 die diesen vorspannende Feder, mit lo der Differentialkolben
und mit 2o die vom Teller 11 beherrschte Öffnung bezeichnet ist. Die Feder
12 ist in diesem Falle gegen einen gehäusefesten Anschlag gelagert, so dass also
in diesem Falle der Druck, bei dem das Laden des Vorratsbehälters wieder beginnen
soll, durch entsprechende Wahl der Feder-12 bestimmt wird. In den Figuren 4 und
5 sind Ausführungsformen der Einstellbarkeit des Rückhalteventilsg bzw. der
entsprechenden Feder dargestellt, mit deren Hilfe eine vollständige Unabhängigkeit
der Einstellmöglichkeit des unteren Druckwertes von der Einstellung des oberen Druckwertes
erzielt wird. In diesem Fall ist das feste Gegenlager der Feder 12 fest mit dem
Differentialkolben lo verbunden, indem dieser'Differentialkolben koaxial mit der
Öffnung 2o eine fest mit ihm verbundene Platte 31
lagert, die ein Muttergewinde
aufweist, durch welches ein
Stift 28 bzw. 29 schraubbar
ist. Die axiale Stellung des Schraubstiftes 28 bzw. 29 zur Platte
31 bestimmt in der aus Figur 4 und 5 ersichtlichen Weise die Vorspannung
der Feder 12. Bei dem Ausführungebeispiel nach Figur 4 muse der nur schematisch
angedeutete Ventildeckel oder das Oberteil des Gehäusest wie dies in Figur
1 und 2 gezeigt ist, abgenommen werden, wenn man die Vorspannung der Feder
12 verändern will, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 die Schraube
29 einen zylindrischen Abschnitt aufiveist, der durch eine Dichtung 3o- im
Oberteil des Gehäuses-dicht hindurchgeführt ist, so dass man bei dieser Ausführung
also das Ventil im Betrieb nachstellen kann. Gegebenenfalls kann bei der Ausführung
nach Figur 5 noch eine dicht abschliessende Haube über dem nach aussen aus
dem Gehäuse ragenden Teil der Schraube 29 vorgesehen werden, so dass auf
jeden Fall im Betrieb der Raum über dem Differentialkolben dicht gegen die Atmosphäre
abgeschlossen ist.
-
Alle dargestellten und beschriebenen Einzelheiten sind für die Erfindung
von Bedeutung.