DE9413658U1

DE9413658U1 - Ventilsteuerung

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Publication number: DE9413658U1
Application number: DE9413658U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2004-08-26

Description

Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH Bahnhofstraße 101, D-57334 Bad Laasphe

Ventilsteuerung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung an einem pneumatischen Absperrventil mit einem in einem Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitz und einem zugehörigen, von einer Ventilstange betätigbaren Ventilkegel für die Druckluftzufuhr zu einem Verbraucher, beispielsweise zu einem Formkasten für das Verdichten von Formsand, um eine Gießform herzustellen, und ferner mit einem vorzugsweise elektrisch schaltbaren Hilfsventil, mit dem eine auf den Ventilkegel des Absperrventiles zu dessen Betätigung in oder gegen die Richtung der Druckluftströmung wirkende Hilfsenergie zu- oder abgeschaltet werden kann.

Beim pneumatischen Verdichten von Formsand und anderen vergleichbaren Anwendungen von Druckluft ist es in der Regel erforderlich, daß die Druckluft auf den Verbraucher nicht schlagartig aufgebracht wird, weil beispielsweise bei einer Formsand-Verpressung dabei keine durchgehend gleichmäßige Verdichtung des Formsandes erfolgt; andererseits arbeitet eine entsprechende Einrichtung aber unrentabel, wenn allzuviel Zeit vergeht, bis der erforderliche Druck der beim Verbraucher bereitgestellten Druckluft erreicht ist.

Dabei ist es zumeist erforderlich, daß die Ventil-Kennlinie eines solchen mittels eines Hilfsventils angesteuerten pneumatischen Absperrventiles auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt werden muß. Die als Hilfsventile zumeist verwendeten elektrisch schaltbaren Magnetventile, die eine - aus der gesteuerten Haupt-Druckluft abgezweigte Hilfs-Druckluft zu- oder abschalten, mit der die notwendige Betätigungskraft für das Absperrventil erzeugt wird, sind zur Beeinflussung der Ventil-Kennlinie ungeeignet, weil sie ein reines Zweipunktverhalten aufweisen. Man hat sich deshalb damit beholfen, in der Leitung für die Hilfs-Druckluft ein zumeist von Hand einstellbares, zusätzliches Hilfsventil vorzusehen, mit dem die Druckluftströmung der Hilfs-Druckluft gedrosselt werden kann.

Eine solche Anordnung kann nicht befriedigen, wenn die Ventilsteuerung bei hochproduktiven Einrichtungen verwendet werden soll, die beständig auf wechselnde, aber immer wiederkehrende Arbeitsaufgaben angepaßt werden müssen, wie das auch bei der Herstellung von Gießformen mittels verdichteten Formsandes der Fall ist, wo die Gießformen beständig wechseln. Um ein konstant gutes Arbeitsergebnis zu erzielen, muß in solchen Fällen die Hilfs-Druckluft beständig angepaßt werden; die erforderlichen umfangreiche Messungen und Einrichtungen sind lästig und kostspielig.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Ventilsteuerung der eingangs näher bezeichneten Art so auszugestalten, daß die Ventil-Kennlinie des Absperrventiles leicht beeinflußbar ist und die dabei ermittelten, für die gewünschte Ventil-Kennlinie maßgebenden Parameter speicherbar sind, so daß sie bei Bedarf wieder abgerufen werden können und die Ventil-Kennlinie dann selbsttätig einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ventilstange mit einem doppelt wirkenden Kolben eines

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Hydraulikzylinders fest verbunden und auf diese Weise hydraulisch antreibbar ist, daß für die Zu- und Abfuhr einer zugehörigen, aus einer entsprechenden Druckflüssigkeitsquelle bereitgestellten Hydraulikströmung in den und aus dem Hydraulikzylinder mindestens ein vorzugsweise umsteuerbares Hilfsventil in den die Hydraulikströmung zu- und abführenden Hydraulikleitungen vorgesehen ist und daß zwischen der Druckflüssigkeitsquelle und dem Hilfsventil eine einstellbare Druckregelung, beispielsweise eine Druckmindereinrichtung, angeordnet ist.

Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Ventilsteuerungen auf ganz überraschend einfache und wirkungsvolle Weise beseitigt. Durch die Druckregelung ist ein vorgegebener Druck der Hydraulikströmung als sowohl mechanisch als auch elektrisch/elektronisch leicht beherrschbarer Parameter eingeführt, der sowohl die einmalige gewünschte Ausgestaltung der im Einzelfall technologisch günstigsten Ventil-Kennlinie ohne großen Aufwand erlaubt als auch, deren Speicherung, beispielsweise mittels einer memory-Funktion in einem (elektronischen) Steuergerät für weitere Anwendungen.

Die mit der Ventilstange verbundene Hydraulik ermöglicht es, daß eine solche Ventilsteuerung dadurch besonders einfach ausführbar ist, daß der Ventilkegel in der Schließrichtung des Absperrventiles von der Druckluftströmung belastet wird, wobei ferner die Ventilstange an dem Ventilkegel auf dessen dem Ventilsitz entgegengerichteter Seite vorgesehen sein kann. Einem schlagartigen Öffnen und Schließen steht hier jeweils der Gegendruck der dabei von dem Kolben zu bewegenden Hydraulikströmung entgegen, so daß auch hohe, an dem pneumatischen Absperrventil anstehende Drücke steuerbar sind. Im übrigen kann eine maximale Druckluftströmung über das Absperrventil definiert werden, wenn der Hub des Ventilkegels durch einen ortsfesten, Vorzugs-

weise einstellbaren Anschlag begrenzt ist. In einfacher Weise kann ein solche Begrenzung hergestellt werden, wenn an dem Kolben, der Ventilstange gegenüberliegend, eine zu dieser achsfluchtende Kolbenstange vorgesehen ist, die mit ihrer freien, dem Ventilkegel abgewandten Stirnseite an dem Anschlag anschlägt; dabei ist es vorteilhaft, an der freien Stirnseite der Kolbenstange und/oder an dem Anschlag eine Anschlagdämpfung vorzusehen, um Stoßbelastungen zu vermeiden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine ortsfeste Rückstellfeder so angeordnet, daß die Ventilstange bei dem Öffnen des Absperrventiles gegen die Federkraft der Rückstellfeder bewegt wird. Die bauliche Anordnung kann so getroffen sein, daß die Rückstellfeder einerseits an dem Anschlag ortsfest und andererseits an einem an der Kolbenstange befindlichen Anschlagbund axial beweglich abgestützt ist. Der Anschlagbund kann so angebracht sein, daß die - am besten als Schraubenfeder ausgeführte Rückstellfeder weitgehend auf der Kolbenstange geführt ist. Die Rückstellkraft der Rückstellfeder, die in der Regel eine lineare Feder-Kennlinie mit konstanter Federzahl aufweist, wirkt in Schließrichtung des Absperrventiles und ist nur von dem Abstand des Ventilkegels von dem Ventilsitz abhängig; sie kann deshalb die Ventil-Kennlinie des Absperrventiles nicht wesentlich verändern.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung damit eine hocheffektive und komfortable Steuerung eines pneumatischen Absperrventiles, die genau auf einen mit einer Druckluftquelle durch das Absperrventil verbundenen Verbraucher abgestimmt werden und unterschiedlichen technologischen Anforderungen beispielsweise eines pneumatisch betriebenen Arbeitsverfahrens elastisch angepaßt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur

der Zeichnung zeigt schematisch ein Absperrventil mit einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerung.

Ein Absperrventil 1 für eine Druckluftströmung P aus einer in der Zeichnung weggelassenen, mit einem Eingangsflansch 11 eines mehrteiligen Ventilgehäuses 10 des Absperrventiles 1 verbundenen Druckluftquelle ist mit einem Ventilsitz 12 ausgerüstet, der mit einem Ausgangsflansch 13 verbunden ist; an dem Ausgangs flansch 13 ist eine entsprechende, zu einem Verbraucher führende und in der Zeichnung ebenfalls weggelassene Druckluftleitung anschließbar.

Ein an dem Ventilsitz 12 anlegbarer Ventilkegel 14 ist mit einem Ende 15a einer Ventilstange 15 preßsitz-verbunden, die in einer mit dem Ventilsitz 12 achsfluchtenden und dem Ausgangsflansch 13 gegenüberliegenden Durchführung 16a eines das Ventilgehäuse 10 verschließenden Flanschdeckels 16 längsbeweglich gelagert ist. Zwischen dem Flanschdeckel 16 und dem Ausgangsflansch 13 ist mittels zweier Verbindungsflansche 17a ein das Innere des Ventilgehäuses 10 umgebender Gehäuse zylinder 17 eingespannt, an dem auch der Eingangsflansch 11 durch einen durchgeführten und mit dem Gehäusezylinder 17 verschweißten Stutzen 18 angeschlossen ist. In der Zeichnung weggelassene Ankerschrauben zwischen dem Flanschdeckel 16 und dem Ausgangsflansch 13 halten das Ventilgehäuse 10 zusammen.

Die Durchführung 16a ist von einem Zentrierbund 16b des Flanschdeckels 16 konzentrisch umgeben, der in einen Kolbenraum 21 eines Hydraulikzylinders 2 ragt und diesen einerseits abschließt, dessen Zylindergehäuse 20 mit dem Absperrventil 1 in geeigneter und nicht weiter dargestellter Weise fest verbunden ist. Ein ebenfalls mit einem Zentrierbund 22a versehener Deckel 22 verschließt den Kolbenraum 21 andererseits und ist mit einer mittigen Durchführung 22b für eine Kolbenstange 23 versehen, die zusammen mit einem

Kolben 24 und der Ventilstange 15 einstückig ausgeführt ist.

Mit dem Deckel 22 ist ein ortsfester Anschlag 3 fest verbunden, der von einer mittels an dem Deckel 22 befestigter Schraubbolzen 31 gehalterten Anschlagplatte 30 gebildet wird, deren Abstand zu dem Deckel 22 veränderlich einstellbar ist. Eine Stirnseite 23a der Kolbenstange 23 schlägt an der Anschlagplatte 30 über eine Anschlagdämpfung 23b an. In der Zeichnung ist das Absperrventil 1 geschlossen, so daß der durch den Anschlag 3 festgelegte freie Hub s des Ventilkegels 14 erkennbar ist. Ebenfalls an der Anschlagplatte 30 liegt eine konzentrisch auf der Kolbenstange 23 vorgesehene, als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 32 an, die andererseits an einem auf der Kolbenstange 23 vorgesehenen Anschlagbund 23c abgestützt ist.

Zwischen den Zentrierbünden 16b und 22a befinden sich in dem Kolbenraum 21 beiderseits des Kolbens 24 Durchlässe 25 für eine aus Hydraulikleitungen 41 eines Hydraulik-Stromkreises 4 bereitgestellte Hydraulikströmung H einer Hydraulikflüssigkeit; sie verbinden die Durchlässe 25 mit einem Hilfsventil 42. Das Hilfsventil 42 ist über je eine Hydraulikzuleitung 43a und Hydraulikableitung 43b mit einer Druckflüssigkeitsquelle 44, beispielsweise einer in der Zeichnung nicht ersichtlichen Hydraulik-Pumpe strömungstechnisch verbunden.

Das Hilfsventil 42 ist als ein die Hydraulikströmung H umsteuerbares, elektromagnetisch betätigbares Auf-Zu-Ventil ausgebildet, das beim Schalten in den Hydraulikleitungen 41 die Strömungsrichtung jeweils umkehrt.

Die Hydraulikzuleitung 43a durchläuft eine Druckmindereinrichtung 46, in der der von der Druckflüssigkeitsquelle 44 bereitgestellte (maximale) Druck der Hydraulikströmung H reduziert werden kann. Die Druckminderung ist einstellbar.

Es läßt sich zeigen, daß auf diese Weise die Ventil-Kennlinie so stark beeinflußt werden kann, daß praktisch jedes gewünschte Ventilverhalten einstellbar und in einem zugehörigen, in der Zeichnung nicht ausgeführten elektrischen und/oder elektronischen Steuergerät speicherbar ist. Am Beispiel einer Formmaschine, bei der das pneumatische Verdichten von Formsand bei der Herstellung von Gießformen auf diese Weise gesteuert wird, wurde festgestellt, daß bei einem Druck von 70 bar in der Hydraulikströmung H das Absperrventil 1 schlagartig öffnet, bei einem Druck von 50 bar hingegen die Ventil-Kennlinie einen parabelförmigen Verlauf hat und dementsprechend das Absperrventil l zunächst ganz langsam öffnet: der Formsand wird hierbei ganz gleichmäßig verdichtet, so daß eine homogene Gießform entsteht, auch wenn diese für ein kompliziert gestaltetes Gußteil vorgesehen ist.

Aufstellung der Bezuaszeichen

I Absperrventil 10 Ventilgehäuse

II Eingangsflansch 12 Ventilsitz

13 Ausgangsflansch

14 Ventilkegel

15 Ventilstange 15a Ende

16 Flanschdeckel 16a Durchführung

16b Zentrierbund

17 Gehäusezylinder 17a Verbindungsflansch

18 Stutzen

2 Hydraulikzylinder

20 Zylindergehäuse

21 Kolbenraum

22 Deckel

22a Zentrierbund

22b Durchführung

23 Kolbenstange 23a Stirnseite

23b Anschlagdämpfung

23c Anschlagbund

24 Kolben

25 Durchlaß

3 Anschlag

30 Anschlagplatte

31 Schraubbolzen 32 Rückstellfeder

4 Hydraulik-Stromkreis

41 Hydraulikleitung

42 Hilfsventil

43a Hydraulikzuleitung

43b Hydraulikableitung

44 Druckflüssigkeitsquelle

46 Druckmindereinrichtung

s Hub

H Hydraulikströmung

P Druckluftströmung

Claims

ARNE MISSLING Dipwng** " " PATENTANWALT ·& (06 41) 71019, 35390 Giessen 24. August 1994 Mi-Wa/JK 94.140GM Heinrich Wagner Sinto Maschinenfabrik GmbH Bahnhofstraße 10I7 D-57334 Bad Laasphe j Ventilsteuerung &igr; Ansprüche:

1. Ventilsteuerung an einem pneumatischen Absperrventil (1) mit einem in einem Ventilgehäuse (10) ausgebildeten Ventilsitz (12) und einem zugehörigen, von einer Ventilstange (15) betätigbaren Ventilkegel (14) für die Druckluftzufuhr zu einem Verbraucher, beispielsweise zu einem Formkasten für das Verdichten von Formsand, um eine Gießform herzustellen, und ferner mit einem vorzugsweise elektrisch schaltbaren Hilfsventil (42), mit dem eine auf den Ventilkegel (14) des Absperrventiles (1) zu dessen Betätigung in oder gegen die Richtung der Druckluftströmung (P) wirkende Hilfsenergie zu- oder abgeschaltet werden kann,

dadurch gekennzeichnet _r daß

(a) die Ventilstange (15) mit einem doppelt wirkenden KoI-ben (24) eines Hydraulikzylinders (2) fest verbunden und auf diese Weise hydraulisch antreibbar ist,

(b) für die Zu- und Abfuhr einer zugehörigen, aus einer entsprechenden Druckflüssigkeitsquelle (44) bereitgestellten Hydraulikströmung (H) in den und aus dem Hydraulikzylinder (2) mindestens ein vorzugsweise umsteuerbares Hilfsventil (42) in den die Hydraulikströmung (H) zu- und abführenden Hydraulikleitungen (41) vorgesehen ist und

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(c) zwischen der Druckflüssigkeitsquelle (44) und dem Hilfsventil (42) eine einstellbare Druckregelung, beispielsweise eine Druckmindereinrichtung (46), angeordnet ist.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkegel (14) in der Schließrichtung des Absperrventiles (1) von der Druckluftströmung (P) belastet wird.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (15) an dem Ventilkegel

(14) auf dessen dem Ventilsitz (12) entgegengerichteter Seite vorgesehen ist.

4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (s) des Ventilkegels (14) durch einen ortsfesten, vorzugsweise einstellbaren Anschlag (3) begrenzt ist.

5. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet . daß an dem Kolben (24), der Ventilstange (15) gegenüberliegend, eine zu dieser achsfluchtende Kolbenstange

(23) vorgesehen ist, die mit ihrer freien, dem Ventilkegel (14) abgewandten Stirnseite (23a) an dem Anschlag (3) anschlägt .

6. Ventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net , daß an der freien Stirnseite (23a) der Kolbenstange

(23) und/oder an dem Anschlag (3) eine Anschlagdämpfung (23b) vorgesehen ist.

7. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da durch gekennzeichnet , daß eine ortsfeste Rückstellfeder (32) so angeordnet ist, daß die Ventilstange (15) bei dem Öffnen des Absperrventiles (1) gegen die Federkraft der Rückstellfeder (32) bewegt wird.

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8. Ventilsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstellfeder (32) einerseits an dem Anschlag (3) ortsfest und andererseits an einem an der Kolbenstange (23) befindlichen Anschlagbund (23c) axial beweglich abgestützt ist.