DE2606177A1

DE2606177A1 - Staudruckduese

Info

Publication number: DE2606177A1
Application number: DE19762606177
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kees; Kurt Dipl Ing Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1976-02-17
Publication date: 1977-08-18
Also published as: CH615733A5; FR2341799A1; DE2606177C2; IN149138B; SE433652B; SE7701643L; FR2341799B1; IT1074851B; US4129147A; GB1535459A

Description

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Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, Esslingen/Neckar

Staudruckdüs e

Die Erfindung bezieht sich auf eine Staudruckdüse, vorzugsweise Fluidikdüse mit einer Anschlußöffnung für ein ununterbrochen unter Druck anstehendes Steuermedium, mit einer der Druckanschlußöffnung vorzugsweise axial gegenüberliegenden Mündung, die von einem mit einer anzusteuernden Arbeitseinheit zusammenwirkenden Verschlußstück druckdicht verschließbar ist und mit einer mit der Mündung verbundenen Anschlußöffnung für den Rückstrom.

Derartige Staudruckdüsen werden beispielsweise zur Umsteuerung von doppelt beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten, die hydraulisch oder pneumatisch betrieben

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sind, verwendet. Bei derartigen Staudruckdüsen besteht eine ununterbrochene Verbindung zwischen der Druckanschlußöffnung und der Mündung, so daß das Steuermedium, beispielsweise Druckluft, ständig aus der Mündung ausströmt, solange, bis die Mündung von dem Verschlußstück verschlossen wird, was ein Umlenken der Steuerluft zur fiückströmöffnung bewirkt, worauf eine Umsteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt. Nachteilig an diesen bekannten Staudruckdüsen ist das dauernde Ausblasen der Steuerluft, was einen erheblichen Luftverbrauch bewirkt. Neben diesem erhöhten Luftverbrauch ist ferner nachtei lig, daß das Geräusch der aus der Mündung ausströmenden Steuerluft insbesondere in ruhigen Bäumen als störend empfunden wird.

Andererseits ist es bekannt, eine derartige Umsteuerung einer Arbeitseinheit über ein in deren Umkehrpunkten betätigbares Dreiwegeventil vorzunehmen. Die "brannten Dreiwegeventile besitzen jedoch den Nachteil, daß ihre Schaltgenauigkeit zu wünschen übrig läßt, da sie gegebenenfalls erst nach einem bestimmten, nicht präzise einzustellenden Weg des betätigten Ventilstößels umschalten.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Staudruckdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Steuermediumverbrauch wesentlich herabgesetzt, ja

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sogar vernachlässigbar ist, und die dennoch nach wie vor eine hohe Schaltgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Druckanschlußöffnung und der Mündung eine mittels eines Dichtelementes verschließbare 'Verbindungsöffnung vorgesehen ist und daß das Dichtelement derart betätigbar ist, daß es die Verbindungsöffnung unmittelbar vor dem Verschließen der Mündung freigibt.

Damit ist der Luftverbrauch auf ein Minimum reduziert, da diese erst zu einem Zeitpunkt ausströmen kann, der nur wenig vor dem Zeitpunkt des Verschließens der Mündung liegt, so daß der dazwischen liegende Zeitraum sehr klein ist. Andererseits ist dadurch nach wie vor gewährleistet, daß die Steuerluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits strömt, so daß die erreichbaren Schaltgenauigkeiten nach wie

a vor extrem hoch sind. Dies liegt insbesondere da?/n, daß im Gegensatz zu Ventilen zum Zeitpunkt der Umsteuerung die Trägheit des verwendeten Steuermediums nicht erst überwunden werden muß. Der Luftverbrauch ist bei der erfindungsgemäßen Staudruckdüse gegenüber den bekannten um etwa 99 % verringert, so daß dieser Verbrauch im wesentlichen vernachlässigbar ist. Darüber hinaus stört dieses kurzzeitige Ausströmen der Steuerluft auch in sehr ruhigen Räumen nicht. Ferner ist im Unterschied zu Ventilen das Umschalten bei der

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erfindungsgemäßen Staudruckdüse unabhängig vom Weg.

Eine konstruktiv einfache Lösung ergibt sich dann, wenn das Dichtelement mit einem Stößel verbunden ist, der die die Mündung umgebende Dichtfläche um einen geringen Abstand überragt, der vorzugsweise etwa 1 bis 2 mm betragen kann. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Stößel die Mündung durchdringt. Auf diese Weise kann das ventilartige Element unmittelbar vom Verschlußstück, das die Mündung dicht abschließt, betätigt werden, so daß für die Betätigung des Ventilstößels kein zusätzliches Element an der Arbeitseinheit vorgesehen werden muß.

Damit gewährleistet ist, daß das Steuermedium beim öffnen des Ventils vollständig durch die Mündung ausströmt und nicht teilweise auch durch die Rückströmöffnung, ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Verbindungsöffnung der Mündung koaxial verlaufend unmittelbar gegenüberliegt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die wirksame Fläche der ebenfalls vom Stößel durchdrungenen Verbindungsöffnung kleiner ist als die der Mündung. Dadurch kann einerseits das Steuermedium ohne Umlenkung in gerader Richtung zur Mündung hin steuern und es ist andererseits gewährleistet, daß zu diesen Zeitpunkten vor der Mündung kein Stau und damit keine Wirbel entstehen.

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Eine weitere Verbesserung in dieser -Dichtung ergibt sich dann, wenn die "Verbindung zwischen Rückströmöffnung und Mündung die verschließbare Verbindungsöffnung umgibt, wobei sie sich unter Bildung einer Engstelle zur Mündung hin verjüngt.

Bei einem bevorzugten ^-usführungsbeispiel der Erfindung ist die die Mündung umgebende dichtfläche gehärtet. Auf diese Weise kann man das Verschlußstück mit Support auf die dichtfläche auffahren lassen, ohne daß sich die Abdichtwirkung auch nach mehreren Umsteuerungen verschlechtert.

Bevorzugt ist der otaudruckdüsenkörper außenseitig mit einem Feingewinde versehen, so daß die Düse in einer der Arbeitseinheit gegenüberliegenden Halterung in bezug auf den Abstand zum Verschlußstück und in bezug auf den

geschalt Zeitpunkt genau einstellt werden kann. Dadurch ist in einfacher weise ein justierbarer IPestanschlag erreicht.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Staudruckdüse nach der Erfindung.

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Die erf inching s gem äße Staudruckdüse 11, die beispielsweise als Fluidikdüse ausgebildet ist, dient zum Umsteuern von doppelt beaufschlagbaren pneumatischen Kolben-Zylinder-Arbeitseinheiten. Dazu weist die Staudruckdüse zwei Schlauchanschlußstutzen 12 und 13 auf, von denen der Stutzen 12 eine Zuströmöffnung 14 bildet und mit einer ununterbrochen speisenden, nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist, und der Stutzen I3 eine Rückströmöffnung 15 bildet und mit einer nicht dargestellten Umsteuervorrichtung für die Arbeitseinheit verbunden ist. Ferner besitzt die Staudruckdüse 11 an ihrem den Anschlußstutzen 12,13 abgewandten -t-nde ein Mundstück 16, das eine axiale Mündung I7 besitzt, welche von einem mit dem Kolben der Arbeitseinheit zusammenwirkenden, gemäß Doppelpfeil A verschiebbaren, strichpunktiert dargestellten Verschlußstück 2o druckdicht verschließbar ist.

Die Anschlußstutzen 12, I3 sind in Bohrungen eines Ventilkörpers 18 axial und parallel zueinander verlaufend eingepreßt, der seinerseits in die Bohrung 19 eines Düsenkörpers 21 eingesetzt, beispielsweise eingepreßt, und dort gehalten ist. Der Düsenkörper 21, der ebenso wie der Ventilkörper 18 zylindrisch ist, besitzt ein Außen-Feingewinde, mit dem er in eine nicht dargestellte halterung einschraubbar und dort in Bezug auf das mit ihm zusammenwirkende Verschlußstück 2o axial einstellbar ist. Dieser justierbare

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Festanschlag kann durch zwei auf das -Außengewinde 22 aufgeschraubte Muttern 23 arretiert werden. An seinem den Schlauchanschlußstutzen 12, 13 abgewandten -^nde geht der Düsenkörper 21 in das einen kleineren Außendurchmesser

das besitzende, angeformte iVxundstück 16 über,/eine die zentrische Mündung I7 umgebende plangeschliffene und gehärtete, ringförmige Anschlagfläche 24 aufweist, an die sich das betreffende Verschlußstück 2o, die Mündung I7 druckdicht verschließend, anlegen kann.

Der Ventilkörper 18 besitzt an seinem innerhalb des Düsenkörpers 21 angeordneten und den Stutzen 12, 13 abgewandten Ende, mit dem es an einer Stufe der Bohrung 19 im Düsenkörper 21 in axialer dichtung anliegt, eine durchmesserkleinere hülsenartige Anformung 3I, welche eine axiale, sich in das innere -^nde des Ventilkörpers fortsetzende, zur Längsachse 26 der Düse 11 bzw. des Düsenkörpers 21 konzentrische, gestufte °acklochbohrung 27, die an ihrem Grund über eine kleine axiale exzentrische Bohrung 28 im Ventilkörper 18 mit der Zuströmöffnung 14 in Verbindung steht.Im Bereich der Anformung 31 ist in die öacklochbohrung 27 ein Ring 32 druckdicht eingesetzt, der an seiner inneren Ringfläche mit einem angeformten, spitz vorragenden, ringförmigen Ventilsitz 33 versehen ist. Durch die axiale zentrische Bohrung 34 des Ringes 32 ragt eine Stange bzw. ein Stößel 36, der mit seinem freien Betätigungsende die Mündung I? durchdringt und die Anschlag-

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fläche 24 des Mundstücks 16, vorzugsweise um etwa 1 bis 2 mm, überragt. An seinem innerhalb der öacklochbohrung 27 angeordneten ^nde ist der Stößel 56 mit einem Ventilkolben 37 fest verbunden, der in Ruhestellung unter der Wirkung einer Druckfeder 38 am Ventilsitz 33 druckdicht anliegt. Dabei umgibt die Druckfeder 38 mit ihrem einen &nd.e eine durchmesserkleine Anformung am Ventilkolben 37 und stützt sich andererseits an einer Stufe im Bereich des Grundes der ^acklochbohrung 27 ab. Der Ventilkolben 37 besitzt ferner zwischen der Innenwand der ^acklochbohrung 27 und dem Ventilsitz 33 an einer Stelle des Umfanges eine axiale Nut 37'· Die wirksame Hingfläche zwischen der Stange 36 und der der Mündung 17 genau gegenüberliegenden Bohrung 34- des Ringes 32 ist kleiner als die wirksame Ringfläche zwischen der Stange 36 und der Mündung 17·

Zwischen der hülsenartigen Anformung 31 des Ventilkörpers 18 und der Bohrung 19 des Düsenkörpers 21 ist ein ringförmiger Raum 39 begrenzt, der in einen sich in dichtung der Mündung 17 konisch verjüngenden Raum 41 übergeht, wobei an einer Stelle zwischen der konischen Innenfläche der Bohrung 19 und dem freien Ende der Anformung 31 eine ringförmige Engstelle 42 besteht. An einem der kleinen Exzenterbohrung 28 abgewandten Bereich besitzt der Ventilkörper 18 eine exzentrische, axial verlaufende Mut die einerseits mit dem ringförmigen Raum 39 und andererseits

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mit der Rückströmöffnung 15 in Verbindung steht, und die von der Innenwandung des Düsenkörpers 21 umfangsseitig abgeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Staudruckdüse 11 ist folgende: In der in der Zeichnung dargestellten Lage, in der das Verschlußstück 2o der nicht dargestellten Arbeitseinheit am Stößel 36 zur Anlage kommt und sich gerade auf die Düse 11 zu bewegt, steht Druck in der Zuströmöffnung 14 und am Ventilkolben 37 an, der jedoch in Richtung des Druckes am Ventilsitz 33 anliegt und die Ringöffnung 34» die mit der Mündung 17 und der Rückströmöffnung 15 verbunden ist, verschließt. Bei Weiterbewegen des Verschlußstückes 2o wird der Stößel 36 kurz vor Auftreffen des Verschlußstücks 2o auf die gehärtete Anschlagfläche 24 bewegt bzw. verschoben, so daß der Ventilkolben 37 von seinem Sitz 33 abgehoben wird und die Ringöffnung 34 freigibt, ^s kann dann die an der Zuströmöffnung 14 anstehende Druckluft durch die Ringöffnung 34 und die Mündung 17 aus dem Düsenkörper 21 austreten, ^urch das Flächenverhältnis dieser beiden Singöffnungen und die besondere Anordnung bspw. die Umlenkung und Verengung der Verbindung zur Rückströmöffnung 15 ist gewährleistet, daß im wesentlichen die gesamte durch die Zuströmöffnung 14 zugeführte Druckluft aus der Mündung I7 austritt und nicht durch Wirbel od.dgl. zur Rückströmöffnung I5

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umgelenkt werden kann. Bei weiterer Bewegung legt sich das Verschlußstück 2o dichtend an die Anschlagfläche 24 an und verschließt damit die Mündung I7 im wesentlichen druckdicht. Da zu diesem Zeitpunkt die 2ingöffnung 34 immer noch offen ist, jedoch die Mündung I7 verschlossen, staut sich die zugeführte Druckluft vor der Mündung 17» also innerhalb des konischen üaumes 41, und wird zur Rückströmöffnung 15 hin umgelenkt und weiter zur nicht dargestellten Umsteuervorrichtung geleitet, die ein Umsteuern der Arbeitseinheit bewirkt, worauf sich das mit dem Arbeitskolben verbundene Verschlußstück 2o zurückbewegt und von der Anschlagfläche 24 abhebt. Bei der Üückbewegung erfolgt der obige Vorgang entsprechend umgekehrter Weise: es wird also die Druckluft wieder durch die Mündung 17 geleitet, sobald diese freigegeben ist und es wird dann die Hingöffnung 34 mittels des unter Wirkung der Druckfeder 38 zurückgeführten Ventilkolbens 37 wieder druckdicht verschlossen, ^ie Umsteuervorrichtung hat damit nur einen relativ kurzen Umsteuer-Druckluft-Impuls erhalten. Da sich bei der erfindungsgemäßen Staudruckdüse 11 die zur Umsteuerung dienende Druckluft zum Zeitpunkt der Umsteuerung bereits in strömendem Zustand befunden hat, kann eine sehr hohe Schaltgenauigkeit von beispielsweise etwa 3/100 sek.

erreicht werden. Desweiteren ist der Luftverbrauch durch

nur
das/kurzBitige Ausblasen der Steuerluft auf ein Minimua begrenzt. Ferner ist durch das Feingewinde 22 der Zeitpunkt bzw. die örtliche Lage der Umsteuerung sehr genau einstellbar.

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Claims

Ansprüche

(Iy Staudruckdüse, vorzugsweise Fluidikdüse, mit einer Anschlußöffnung für ein ununterbrochen unter JJruck anstehendes Steuermedium, mit einer der Druckanschlußöffnung, vorzugsweise axial gegenüberliegenden Mündung, die von einem mit einer anzusteuernden Arbeitseinheit zusammenwirkenden Verschlußstück druckdicht verschließbar ist, und mit einer mit der Mündung verbundenen Anschlußöffnung für den Rückstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der -üruckanschlußöffnung (14) und der Mündung (17) eine mittels eines -^icht element es (37) verschließbare Verbindungsöffnung (34) vorgesehen ist und daß das Dichtelement (37) derart betätigbar ist, daß es die Verbindungsöffnung (34) umLttelbar vor dem Verschließen der Mündung ($ freigibt.
2. ötaudruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dientelement (37) mit einem Stößel (36) verbunden ist, der die die Mündung (17) umgebende dichtfläche (24) um einen geringen Abstand überragt.

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3. Staudruckdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (36) die Mündung (I7) durchdringt.
4. Staudruckdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (34) der Mündung 07) koaxial verlaufend unmittelbar gegenüberliegt.
5· Staudruckdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame .Ringfläche der ebenfalls vom Stößel (36) durchdrungenen Verbindungsöffnung (34) kleiner ist als die der Mündung (17).
6. Staudruckdüse nach einem der ^nspruche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (39,4-1,4-3) zwischen der ßückströmöffnung (15) und der Mündung 07) die verschließbare VerbindungsÖffnung (34) umgibt, wobei sie sich unter bildung einer Engstelle (42) zur Mündung hin verjüngt.
7· Staudruckdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (36) zum Verschließen der Verbindungsöffnung (34) federbelastet ist.
8. Staudruckdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mündung (I7) umgebende dichtfläche (24) gehärtet ist.

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9. £>taudruckdiise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr -IJüsenkörper (21) außenseitig mit einem Feingewinde (22) versehen ist.

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