DE2922329C2 - Einrichtung zur Betätigung von vorgesteuerten Signalgliedern, insbesondere Schieber- oder Sitzventilen - Google Patents

Description

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angegebenen Merkmale,

Der mit dieser Betätigungseinrichtung erreichbare Vorteil ist vor allem darin zu sehen, daß man von üblichen Ventilen als Steuergliedern ausgehen kann und daß die erfindungsgemäße Einrichtung unmittelbar in den sonstigen Aufbau dieser Steuerglieder integriert werden kann, ohne daß deren Einbaumaße verändert werden müssen. Hierdurch wird eine Vereinheitlichung hinsichtlich einer Ventilgrundtype erreicht

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im I ο Anspruch 2 definiert Hierdurch ist eine einfache, billig herstellbare und extrem wenig Platz beanspruchende Invertiervorrichtung gegeben.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll eine Oberhubsicherung in die Betätigungseinrichtung integriert werden, so daß eine mechanische Empfindlichkeit gegenüber Nichteinhaltung der vorgegebenen Betätigungsschübe nicht auftritt Eine derartige Ausbildung ist im Anspruch 4 definiert

In der Zeichnung sind einige Ausführimgsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt durch eine in Ruhestellung befindliche Betätigungseinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine in Arbeitsstellung befindliche Betätigungseinrichtung mit einer noch nicht wirksamen Öberhubsicherung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Einrichtung mit wirksam gewordener Oberhubsicherung,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine anders ausgeführte Betätigungseinrichtung nach der Erfindung in Ruhestellung,

F i g. 5 die Einrichtung nach F i g. 4 in Arbeitsstellung,

F i g. 6 die praktische Anwendung einer Betätigungseinrichtung nach den Fig.2 und 3 bei einem vorgesteuerten Membranventil als Signalglied,

F i g. 7 die in F i g. 6 dargestellte Ausführungsform in Arbeitsstellung und

F i g. 8 die Anwendung einer Betätigungseinrichtung nach den Fig.2 und 3 bei einem vorgesteuerten Schieberventil.

Gemäß Fig. 1 sind der als Auslöser dienende Betätigungsknopf 8 und das Sperrorgan 1 relativ zueinander verstellbar. Sie werden durch ditr Druckfeder 2 gegeneinander abgestützt und auf Abstand gehalten. Die Betätigungseinrichtung ist in einem « Gehäuse 17 des nicht im einzelnen dargestellten Steuergliedes untergebracht und durch eine Buchse 15 mit einem Widerlager 16 gegen Herausdrücken gesichert Dem Gehäuse ist eine Bohrung 20 als by-pass zugeordnet, die aus einer Kammer des Steuergliedes kommend über eine Düse 19 in den Bereich der Betätigungseinrichtung einmündet, wobei im nicht dargestellten geöffneten Zustand der Düse 19 das durch die Bohrung 20 entweichende Fluid entweder durch eine Atmungsbohrung 21 oder eine entsprechende Toleranzbemessung der Bauteile mit der Atmosphäre kommuniziert.

Die bei den Ausführungsbeispielcn gemäß den F i g. 1 bis 3 zur Anwendung kommende Invertiervorrichtung ist als gebogene Scheibe oder Gabel mit einer die Düse «> exzentrisch umfassenden Ausnehmung ausgebildet, wobei sich die Scheibe bzw. Gabel mit ihrer konvexen Fläche auf einer Auflagefläche des Signalgliedgehäuses verschwenkbar abstützt, während sich gegenüberliegende Bereiche dieser Vorrichtung zum einen am Auslöser und zum anderen an*· Ventilsitz derart anliegen, daß bei Betätigung des Auslösers der Ventilsitz von der Düse abeehoben wird.

Entsprechend Fig, 1 ist eine solche ballige oder gewölbte Scheibe 4 mit einer um das Maß E exzentrischen Ausnehmung 22 an dem als Auflagefläche dienenden Boden 23 des Gehäuses 17 schwenkbar abgestützt und durch die entsprechenden Abmessungen der Düse 19 und der Ausnehmung 22 in ihrer Lage fixiert Die gezeigte Scheibe könnte auch durch eine gleichwirkende Gabel ersetzt werden.

Bei Einwirkung der Kraft Fauf den Betätigungsknopf 8 wirkt die Stirnfläche 25 des Auslösers im Bereich 24 auf die Scheibe 4, wodurch diese gegen den Boden 23 des Gehäuses 17 bewegt und verscbwenkt wird. Aufgrund der Wölbung, der exzentrischen Ausnehmung 22 und der Lagefixierung der Scheibe 4 bewegt sich diese mit dem gegenüberliegenden Bereich 26 von der Auflagefläche 23 weg und hebt somit das von der Feder 2 in Richtung auf die Düse 19 vorgespannte Signalorgan 1 von der Düse ab, so daß das in der zugeordneten inneren Kammer des Steuergliedes und damit auch in der Bohrung 20 anstehende Fluid nunmehr über die Bohrung 21 in die Atmosphäre erweichen kann. Hierdurch wird ein entsprechender Schaltvorgang in dem Signalglied ausgelöst, da dessen Kammer dann über die beschriebenen Verbindungen mit der Atmosphäre kommuniziert, wie es noch näher anhand von zwei praktischen Anwendungsfällen beschrieben werden wird. Sobald die Druckkraft F aufgehoben wird, drückt die Feder 2 das Sperrorgan 1 wieder auf die Mündung der Düse 19 und den Druckknopf 8 zurück in die Ruhestellung gemäß F i g. 1.

Unter Beibehaltung des grundsätzlichen Aufbaus der Betätigungseinrichtung mit der Invertiervorrichtung kann in die Einrichtung auch eine Oberhubsicherung integriert werden, so daß das System gegen mechanische Einflüsse weniger anfällig wird, falls die vorgegebenen oder auch vorgeschriebenen Betätigungshübe nicht eingehalten werden sollten.

Zu diesem Zweck kann so vorgegangen werden, daß der Auslöser im wesentlichen aus einer dirskt a!>f die Invertiervorrichtung wirkenden Hülse und einem aus dem Steuergliedgehäuse vorstehenden Betätigungsknopf als getrennte Elemente aufgebaut wird, wobei der Betätigungsknopf durch eine gesonderte Feder auf Abstand zur Hülse gehalten wird und unter gleichzeitiger Mitnahme der Hülse axial verstellbar ist, bis das Sperrorgan von der Düse abgehoben ist. Bei zugelassener und weitergehender Verstellung des Betätigungsknopfes kann dieser unter wachsender Spannung der genannten Feder relativ zu der dann feststehenden Hülse in Betätigungsrichtung weiter eingedrückt werden.

Die Fi g. 2 zeigt im Bereich 12 eine solche Aufteilung des Auslösers in den eigentlichen Betätigungsknopf 10 und ehe diesen im Bereich 12 umschließende axial und relativ zum Betätigungsknopf bewegliche sowie direkt auf die Invertiervorrichtung 4 wirkende Hüise 9. Diese Hülse hat der Darstellung gemäß im Bereich 12 ein Widerlager für ein gegenüberliegendes Widerlager des Betätigungsknopfss, während beide Widerlager durch eine vorgespannte Feder 11, die in ihrer Federkraft stärker ausgelegt ist als die Feder 2, in gegenseitiger Anlage gehalten werden, solange keine Überhübe bedeutenden Kräfte auf den Betätigungsknopf einwirken.

Bei Ausübung einer Kraft F\ auf den Betätigungsknopf 10 wird diese Kraft durch die Feder 11 auf die Hülse 9 übertragen, die ihrerseits eine zur Bewegung des Betätigungsknopfes gleichlaufende axiale Bewe-

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gung zur Auflagefläche 23 hin durchführt Hierdurch wird, wie bereits im Zusammenhang mit der Einrichtung nach Fig. 1 beschrieben wurde, ebenfalls das Sperrorgan 1 von der Düse 19 um den Hub H1 angehoben, indem die Hülse 9 die Scheibe 4 um ihre Auflageflache verschwenkt, um dabei das Sperrorgan 1 in die Arbeitsstellung nach F i g. 2 zu bringen.

Bei einer Erhöhung der Kraft von Fi auf Fj und damit des Betätigungshubes von Hi auf Hi wird die Bewegung der Hülse 29 in Richtung auf die Fläche 23 durch diese Fläche und die Dicke der Scheibe 4 begrenzt, während die bei 12 durch radiale Ringflächen am Betätigungsknopf 10 und der Hülse 9 gebildeten beiden Widerlager außer Anlage gebracht werden und gleichzeitig die zum bereits erfolgten Betätigungsvorgang eigentlich nicht mehr notwendige weitere Bewegung des Betätigungsknopfes 10 so weit fortschreiten kann, bis die beiden anderen Widerlager 27 und 28 der Hülse 9 und des Betätigungsknopfes 10 entsprechend F i g. 3 zur Anlage kommt. Dementsprechend begrenzen also die jeweils paarweise zusammenarbeitenden Widerlager die beiden möglichen Extremstellungen des Betätigungsknopfes 10 zur Hülse 9.

Anstelle einer Scheibe 4 bzw. Gabel als Invertiervorrichtung können auch Rollen, Kugeln oder Keile zum Einsatz kommen, die mit Schrägflächen am Auslöser und Sperrorgan zusammenarbeiten und bei Betätigung des Auslösers auf einer ebenen Fläche des Steuergliedgehäuses rollend oder gleitend radial verstellt werden, um das Sperrorgan von der Düse abzuheben.

Die in den F i g. 4 und 5 gezeigte Ausführungsform zeigt ein Beispiel für eine solche mit Kugeln arbeitende Betätigungseinrichtung. Da der aus der Hülse 9 und dem Betätigungsknopf 10 bestehende Auslöser und auch die sonstige Konstruktion wie in den F i g. 2 und 3 ausgeführt sind, braucht in diesem Fall nur die Invertiervorrichtung näher erläutert zu werden.

Jede Kugel 6 liegt im Bereich ihrer oberen Kugelhälfte im wesentlichen punktweise an einer umlaufenden Schrägfläche 7 des Sperrorgans 1 und einer im Winkel hierzu gegenüberliegenden Schrägfläche 5 an, die umlaufend am stirnseitigen Ende der Hülse 9 ausgebildet ist. Wenn die Hülse ausgehend von der in Fig.4 dargestellten Ruhestellung über den Betätigungsknopf 10 nach unten bewegt wird, schiebt die Schrägfläche 5 die Kugeln 6 auf der ebenen Auflagefläche 23 radial nach innen, wobei die Kugeln gegen die Schrägfläche 7 am Sperrorgan 1 drücken und dieses aufgrund der vertikal nach oben gerichteten Kraftkomponente von der Düse 19 in die Arbeitsstellung gemäß Fig.5 abheben, so daß auch in diesem Fall wieder die zum nicht gezeigten Steuerglied führende Düsenbohrung 20 mit der Atmosphäre kommuniziert und das Steuerglied umgesteuert wird.

Es ist verständlich, daß man gleiche Funktionen auch erzielen kann, indem anstelle von Kugeln, Rollen oder auch Keile als Invertiervorrichtungen verwendet werden. Es ist nur darauf zu achten, daß die Lage und Winkelstellung der Schrägflächen an der Hülse 9 und am Sperrorgan 1 im Verhältnis zum Rollendurchmesser oder zu den Keilflachen so gelegt werden, daß möglichst geringe Druckkräfte zum Anheben des Sperrofgans aufgewendet werden müssen. Gleiches gilt sinngemäß im Hinblick auf die Kraft, welche die innere Feder 2 für die Rückstellung des Sperrorgans 1 aufzubringen hat. Im übrigen hit man es in der Hand, durch unterschiedliche Neigungen der Schrägflächen 5 und 7 bestimmte und für den jeweiligen Anwendungsfall günstige Obersetzungsverhältnisse für die Invertierbewegung

ίο vorzugeben.

Die F i g. 6 zeigt schematisch eine praktische Anordnung der Betätigungseinrichtung nach den Fi g. 2 und 3 in einem vorgesteuerten Sitzventil. Die vom Anschluß P her einströmende Druckluft gelangt über den Kanal 30 in die Kammer 40 und von dort über die Blende 31, die Bohrung 34, die Kammer 35 und die Düsenbohrung 20 zur abgesperrten Düse 19. Hierdurch baut sich in der Kammer 35 der am Anschluß P anstehende Druck auf und bewirkt durch die der Kammer 35 zugewandte Fläche der Membran 37 das gezeigie Abheben des Sperrorganes 32 von seiner Dichtung 36, so daß der an P stehende Luftdruck durch den geöffneten Ventildurchlaß 33 über den Kanal 41 zum Nutzsignal-Ausgang A geführt wird.

In der Fig.7 ist das gleiche Ventil wie in Fig.6 gezeigt, und zwar in einer Position, bei welcher der Betätigungsknopf 10 mit der Kraft Fa beaufschlagt wird. Hierdurch wird das Sperrorgan 1 entsprechend der vorausgegangenen Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach den Fig.2 und 3 von der Düse 19 abgehoben, so daß die Kammer 35 über die Düse 19 und die Atmungsbohrung 21 zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Sowohl der in der Kammer 42 anstehende Luftdruck als auch der unter der Fläche des Sperrorgans 32 anstehende Druck bewirken, daß dieses Sperrorgan an der Dichtung 36 zur Anlage gelangt Hierdurch wird im Bereich 43 das Ventil geöffnet, so daß vom Ausgang A über den Kanal 41, den geöffneten Ventilschlitz 43 und den Kanal 46 die Luft zur Atmosphäre R hin abströmen kann. Sobald die Wirkung der Druckkraft Fa wieder aufgehoben ist, wird die Düse 19 über das Sperrorgan 1 automatisch verschlossen, so daß sich der Betriebszustand gemäß F i g. 6 wieder einstellt

Bei der in F i g. 8 gezeigten Ausführungsform soll ein in seinem Aufbau grundsätzlich bekanntes vorgesteuertes Schieberventil umgesteuert werden, bei dem wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel auch wieder die Betätigungseinrichtung nach den F i g. 2 und 3 zum Einsatz gelangt Der Betätigungsknopf 10 wird

so mit der Kraft F$ beaufschlagt, so daß die Düse 19 geöffnet wird, durch weiche dann der Teilluftstrom, der vom Anschluß P durch die Blende 50 entnommen wird, in die Atmosphäre entströmt Hierdurch wird in der Kammer 51 der Druck abgebaut so daß die Kraft der Feder 52 den Steuerschieber 53 in die gezeigte Position bewegen kann. Wird die Kraft F₅ gelöscht und somit die Düse 19 wieder verschlossen, baut sich der an P herrschende Druck erneut im Raum 51 auf und bewirkt ein invertiertes Schalten des Steuerschiebers 53 gegen die Feder 52.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Betätigung von vorgesteuerten Signalgliedern, insbesondere Schieber- oder Sitz- s ventilen, die in Abhängigkeit von der Stellung eines Auslösers durch Prucjcbeaufschlagung oder Druckentlastung intern angesteuert und umgesteuert werden, indem über dem Auslöser eine mit der Kammer des Signalgliedes verbundene Düse geöff- to net oder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (8; 9, 10) gegen die Wirkung einer ersten Feder (2), welche ein Sperrorgan (1) in Richtung auf die Düse (19) vorspannt, relativ in Richtung auf das Sperrorgan hin verstellbar ist und daß die beiden möglichen Verstellbewegungsrichtungen des Auslösers über eine mechanische Invertiervorrichtung (4; 6) in jeweils zur Bewegungsrichtung des Auslösers entgegengesetzte Verstellbewegungsrichtungen des Sperrorgaaes invertierbar sind, derart, daß beim Drücken des Auslösers das Sperrorgan von der Düse abhebt und die erwähnte Kammer (35; 51) mit Atmosphäre verbunden wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertiervorrichtung als gebogene Scheibe (4) oder Gabel mit einer die Düse (19) exzentrisch umfassenden Ausnehmung (22) ausgebildet ist und sich mit ihrer konvexen Fläche auf einer Auflagefläche (23) des Signalgliedgehäuses (17) verschwenkbar abstützt und daß sich gegenüberliegende Bereiche (24,26) der Scheibe bzw. Gabel zum einen am Auslöser (8) uod zum anderen am Sperrorgan (1) anliegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertiervoi richtung aus Rollen, Kugeln (6) oder Keilen besteht, die mit Schrägflächen (5, T) am Auslöser (9, 10) und Sperrorgan (1) zusammenarbeiten und bei Betätigung des Auslösers auf einer ebenen Fläche (23) des Steuergliedgehäu- « ses (17) und an den genannten Schrägflächen rollend bzw. gleitend radial verstellt werden, um das Sperrorgan (1) von der Düse (19) abzuheben.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser aus einer direkt auf die Invertiervorrichtung (4; 6) wirkenden Hülse (9) und einem Betätigungsknopf (10) besteht, der durch eine zweite Feder (11) auf Abstand zur Hülse gehalten wird, daß der Betätigungsknopf unter gleichzeitiger Mitnahme der Hülse axial so verstellbar ist, bis das Sperrorgan (1) von der Düse (19) abgehoben ist (F i g. 2), und daß bei weitergehender Verstellung des Betätigungsknopfes (F i g. 3) dieser unter wachsender Spannung der zweiten Feder relativ zu der dann feststehenden Hülse verstellt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn' zeichnet, daß die zweite Feder (U) in bezug auf ihre Federkraft stärker ausgelegt ist als die erste Feder (2).

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden extremen Relativstellungen des Betätigungsknopfes (10) zur Hülse (9) durch Widerlager (12; 27, 28) bestimmt sind.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betätigung von vorgesteuerten Signalgliedern, insbesondere Schieber- oder Sitzventilen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches |,

Ventile, wie sie in der Pneumatik eingesetzt werden, sind überwiegend als Ventile mit zwei möglichen Positionen ausgebildet, und zwar vor allem dann, wenn es sich um Signalglieder handelt. Universelle Ventile sind mein als Schieberventile ausgebildet, Sitzventile hingegen erfordern grundsätzlich zwei konstruktiv unterschiedliche Basisventile, die sich in ihren internen konstruktiven Gegebenheiten zum Teil erheblich unterscheiden müssen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch eine federbelastete Hebelanordnung das Ventil in der Ausgangsstellung bereits durch den Kraftüberschuß einer Feder in der Ausgangsposition durchzuschalten. Diese zusätzliche Anordnung wird entweder baulicherseits unmittelbar vorgenommen oder aber durch einen die Ventilabmessungen vergrößernden Aufsatz verwirklicht, der ein Schwenklager, einen Hebel und auch eine Feder beinhaltet Nachteilig an diesen bisher praktizierten Ausführungen ist es, daß einerseits zwei unterschiedliche Ventiltypen auf Lager gehalten werden müssen oder andererseits entsprechende bauliche Veränderungen an den Basisventilen vorzunehmen sind.

Des weiteren ist in der DE-OS 20 41952 eine für ein Hauptventil in Form eines Sitzventiles bestimmte Betätigungseinrichtung beschrieben, mit der das Hauptventil geöffnet und geschlossen wird. Die Betätigungseinrichtung wird pneumatisch betätigt und ist so konstruiert, daß sie zur öffnung und Schließung des als Absperrventil ausgebildeten und zu steuernden Hauptventiles dient, wobei bei der Öffnungsbewegung des Ventilkörpers des Hauptventiles das diesen Ventilkörper mitbeaufschlagende, das Hauptventil nun durchströmende Fluid auch in den Ausgang des Hauptventiles gelangt Die erwähnte Betätigungseinrichtung besteht aus relativ vielen, entsprechende Herstellungskosten verursachenden Teilen, die viel Pte*z beanspruchen und deshalb einer Kleinbauweise entgegenstehen. Ferner weist die komplizierte Betätigungseinrichtung keine gegenläufige Bewegungsrichtung ihres Sperrorganes zu der Bewegungseinrichtung ihres Auslösers auf.

In der DE-OS 22 02 695 ist ein fluidischer Druckschalter offenbart, der die Druckseite einer Pumpe normal mit einem Speicher verbindet und bei Überschreitung eines Maximaldruckes einen Entlastungsausgang freigibt, der zum Rücklaufbehälter der Pumpe führt. Dieser Schalter dient als Sicherheitsschalter und wird bei Erreichung des gewünschten Maximaldruckes automatisch wirksam. Sein Wirksamwerden ist also abhängig von dem Förderdruck der Pumpe oder einer vergleichbaren Einrichtung. Eine Entlüftung in die Atmosphäre findet auch hier nicht statt

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Auslösebetätigungseinrichtung für ein vorgesteuertes Signalglied bzw. für ein Ventil in der Größenordnung handelsüblicher kleiner elektrischer Mikroschalter in Form von Tastventilen zu schaffen, bei der während des Tastendruckes die mit dem Auslöser verbundene Kammer des Basisventiles mit der Atmosphäre verbunden ist und in der Ausgangsstellung der Auslösetaste gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs erwähnten Einrichtung aus und charakterisiert sich durch die im Kennzeichen des Anspruches 1