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Druckminderventil Die Erfindung betrifft ein Druckminderventil mit
einem Gehäuse mit einer Mittelbohrung und einer besonderen Kammer, der das zusammendrückbare
Medium aus einem Druckvorrat ständig zugeleitet wird, und mit einem in der Kammer
angeordneten Ventil, das für gewöhnlich durch Federdruck in Schließstellung gedrängt
wird, sowie mit einem Auslaß, der mit der Kammer verbunden ist, sobald sich das
Ventil in »Offen«-Stellung befindet. Es ist bei Druckminderventilen dieser Art bekannt,
in der Mittelbohrung des Gehäuses eine veränderbare, durch eine Membran abgeschlossene
Membrankammer vorzusehen, deren Membran. einerseits durch den Druck einer in der
Mittelbohrung befindlichen., durch eine Drehkappe auf einen, bestimmten Druck einstellbaren
Schraubenfeder und andererseits durch den jeweils in der Auslaßleitung herrschenden
Druck des Mediums beaufschlagt wird. Hierbei wirkt die Membran zum Öffnen bzw. Schließen
des Ventils auf dessen Ventilschaft ein. Es ist ferner bei Ventilen an sich bekannt,
ein schlagartiges Öffnen und Schließen des Ventils durch eine Schnappvorrichtung
zu bewirken.
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Gegenüber den bekannten Druckminderventilen kennzeichnet sich die
Erfindung in der Hauptsache durch eine zwischen Membran und Ventilschaft angeordnete
schwenkbare Schnappantriebsvorrichtung, die durch die Bewegung der Membran geschwenkt
wird, sowie durch ein zwischen dem Auslaß und der Membrankammer angeordnetes Rückschlagventil
mit einem das Rückschlagventil umgehenden Nebenkanal, der eine verengte und drosselnde
Verbindung zwischen dem Auslaß und. der Membrankammer herstellt. Durch diese neuartige
Ausbildung des Druckminderventils wird in vorteilhafter Weise dafür Sorge getragen,
daß einerseits bei geöffnetem Ventil der in der Membrankammer herrschende Druck
sich der Druckerhöhung in der Auslaßleitung hinter dem Ventil allmählich angleicht,
andererseits ab-er ein schnelles Schließen des Ventils stattfindet, sobald der Druck
in der Membrankammer den eingestellten Druck erreicht, und daß des weiteren auch
ein schnelles Öffnen des Ventils erfolgt, sobald der Druck in der Membrankammer
unter den eingestellten Druck sinkt.
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Um zu vermeiden, daß zeitweilige Druckschwankungen in der Zuleitung
des Ventils sich störend auf die selbsttätige Arbeitsweise des Ventils auswirken,
ist das Ventil gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig so ausgebildet,
daß bei geöffnetem Ventil die entgegengesetzten Enden des Ventilschaftes lern gleichen
Druck ausgesetzt sind, so daß das Ventil druckentlastet ist und nur von der Ventilfeder
im schließenden Sinne beaufschlagt wird.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Druckminderventils beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht des Druckminderventils ; Fig.
2 ist ein senkrechter Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Druckminderventil
in. geschlossenem Zustand; Fig. 3 ist ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt bei
offenem Ventil; Fig.4 ist eine Draufsicht auf das Druckminderventil und Fig.5 ein
Schnitt durch das Ventilgehäuse längs der Linie V-V der Fig. 2, in Pfeilrichtung
gesehen; Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Unterseite längs der Linie VI-VI der
Fig. 3, in Pfeilrichtung gesehen. Das dargestellte, zum Aufpumpen von Fahrzeugreifen
u. dgl. dienende Druckminderventil enthält drei Hauptbauteile, nämlich ein Mittelgehäuse
11, einen Deckel 12 und eine Bodenhaube 13. Diese drei Teile sind vorzugsweise Spritzgußstücke
aus Leichtmetalllegierung. Der Deckel 12 und ein Haltering 14 sind am Mittelgehäuse
11 durch versenkte Schrauben 14a befestigt. Die Bodenhaube 13 ist an der Unterseite
des Gehäuses 11 durch Schrauben 13d befestigt, die durch Bohrungen 13 a hindurch
in Gewindebohrungen von Augen 11 b des Mittelgehäuses 11 eingeschraubt sind.
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Der Deckel 12 weist eine Gewindebohrung auf, die den Gewindeabschnitt
15a eines kurzen senkrecht angeordneten Zapfens 15 aufnimmt. Der obere Abschnitt
15 b des Zapfens 15 hat einen Queirschlitz 15 c zur Aufnahme eines Keils 16. Eine
Büchse 17, die auf der Oberseite des Deckels 12 liegt und den Abschnitt 15 b des
Zapfens 15 umgibt, hat ebenfalls einen Querschlitz 17 b. Der Keil 16, die
Büchse 17 und der Zapfen
15 drehen sich demnach bei eingesetztem
Keil als zusammenhängender Bauteil. Die Büchse 17 ist in einer Ringnut 12a des Deckels
12 drehbar gelagert und wird durch den Haltering 14 in dieser Ringnut gehalten.
Eine auf dem Haltering 14 aufliegende Drehkappe 18 überdeckt den Zapfen 15 und die
Büchse 17. Zur einstellbaren Befestigung der Drehkappe 18 dient eine Stellschraube
20, die gegen die Zylinderfläche 17a der Büchse 17 geschraubt wird. Wird die Drehkappe
18 gedreht, so werden die Büchse 17 und der Zapfen 15 mitgenommen, wobei der Zapfen
15 je nach der Drehrichtung infolge des Gewindes 15a gehoben oder gesenkt wird.
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Der flanschartige Unterteil der Drehkappe 18 bildet eine Einstellscheibe
21, deren Markierungen auf einen auf dem Deckel 12 vorgesehenen Zeiger 22 einstellbar
sind. Auf der Oberfläche des Halteringes 14 ist ein Anschlag 19 vorgesehen, der
in eine auf der Unterseite der Drehkappe 18 befindliche Ringnut 19a eingreift, die
jedoch zwischen dem tiefsten und dem höchsten Einstellwert unterbrochen ist, so
daß die Drehkappe nicht um volle 360° gedreht werden kann.
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Das Mittelgehäuse 11 weist eine zum Zapfen 15 gleichachsige Bohrung
25 auf. In dieser Bohrung ist eine starke Schraubenfeder 26 zur üblichen Beaufschlagung
der Membran angeordnet, deren oberes Ende gegen einen Federteller 27 anliegt. Eine
am unteren Ende des Zapfens 15 vorgesehene Kugelwölbung 28 liegt in einer in der
oberen Fläche des Federtellers 27 vorhandenen Vertiefung 27a, während. sich das
untere Ende der Schraubenfeder 26 auf der oberen Fläche eines zylindrischen Membrankopfes
30 abstützt.
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Der Membrankopf 30 liegt in der Bodenhaube 13, die einen zylindrischen
Hohlraum mit einer seitlichen Erweiterung 13 b und einer Ringschulter 13 c aufweist.
Die federnd nachgiebige Membran 36 liegt mit ihrem Rand auf der Schulter 13c und
begrenzt dadurch eine Membrankammer 38. Die Membran 36 wird auf der Schulter 13
c durch eine rohrförmige Büchse 32 gehalten, die sich nach oben erstreckt und gegen
die Unterseite des Mittelgehäuses 11 anliegt. Die Bodenhaube 13, die Membran 36
und die rohrförmige Büchse 32 sind durch die Schrauben 13d gesichert, die durch
diese Teile hindurch in die Augen 11b des Mittelgehäuses 11 eingeschraubt sind.
Der Membrankopf 30 ruht auf der oberen Fläche der Membran 36 und kann eine senkrechte
Bewegung innerhalb der Büchse 32 ausführen. Der Durchmesser des Membrankopfes ist
jedoch wesentlich größer als der Durchmesser der Bohrung 25. Hierdurch wird seine
Aufwärtsbewegung durch die Unterseite des Gehäuses 11 begrenzt. Der Membrankopf
30 ist in Längsrichtung auf etwa drei Viertel seiner Höhe, von der Oberkante aus
gerechnet, geschlitzt, so daß eine flache geschlossene Berührungsfläche mit der
oberen Fläche der Membran 36 bleibt. Der Längsschlitz dient zur Aufnahme eines Kipphebels
42, der innerhalb des Schlitzes eine Drehbewegung um einen waagerechten Zapfen 41
ausführen kann, der durch den Membrankopf 30 und den Kipphebel 42 hindurchgeht.
Der Zapfen 41 ragt beiderseits über den Membrankopf 30 hinaus und ist an seinen
Enden in losen, gehärteten Zylinderbüchsen 40 gelagert, die in senkrechten Schlitzen
29 der Büchse 32 liegen. Die Zylinderbüchsen 40 liegen vorzugsweise gegen gehärtete
Einsätze 39 der Schlitze 29. In der Büchse 32 sind zwei rechteckige Schlitze 33
für den Kipphebel 42 vorgesehen. Das eine Ende des Kipphebels 42 trägt eine Gabel
44 mit der oberen Zinke 44a und der unteren Zinke 44b und ist in seiner freien Bewegung
durch einen Querzapfen 45 begrenzt, der in die Gabel 44 eingreift.
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Das der Gabel 44 gegenüberliegende Ende 43 des Kipphebels 42 ist mit
zwei Abschrägungen 43a und 43 b versehen, die mit einer Walze 46 zusammenwirken,
die um einen von dem freien Ende einer verhältnismäßig starken Blattfeder 47 getragenen
Zapfen 37 drehbar ist. Das andere Ende der Blattfeder 47 wird auf der Oberseite
des Mittelgehäuses 11 durch den Deckel 12 festgehalten. Wie sich aus dem Umriß der
Abschrägungen 43 a und 43 b ergibt, ist zum Heben des Endes 43 des Kipphebels 42
aus der in Fig. 3 dargestellten unteren Stellung in die in Fig.2 dargestellte obere
Stellung eine größere Kraft erforderlich als zum Niederdrücken. Die Blattfeder 47
übt auf den Kipphebel 42 ständig einen federnd nachgiebigen Druck aus, der die Zylinderbüchsen
40 an die gehärteten Einsätze 39 andrückt.
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Ein Kanal 53 verbindet den Auslaß 24 des Mittelgehäuses 11 mit einem
in der Bodenhaube befindlichen Kanal 54 über ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil
55. Ein das Rückschlagventil 55 umgehender Nebenkanal 55a stellt eine verengte und
drosselnde Verbindung zwischen dem Auslaß 24 und der Membrankammer 38 her, so daß
der Ausgleich des in der Membrankammer 38 herrschenden Druckes mit dem in dem Auslaß
24 herrschenden Druck verzögert wird, sobald der Druck im Auslaß 34 sich erhöht.
Das Rückschlagventil 55 gleicht jedoch den in der Membrankammer 38 herrschenden
Druck mit dem in dem Auslaß 24 herrschenden Druck schnell aus, wenn der in der Membrankammer
38 herrschende Druck höher ist als der Druck im Auslaß 34 und der Druckunterschied
groß genug ist, um den Widerstand der Rückschlagventilfeder 56 zu überwinden. Der
Kanal 54 mündet unmittelbar in die Membrankammer 38.
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Das Ventil 59 liegt in einer Ventilbüchse 67, die einen unteren Ringflansch
66 und zwei Außenringflansche 69 und 70 aufweist. Die obere Fläche des Außenringflansches
70 hat eine Schulter zur Lagerung eines Dichtungsringes 71. Durch die Ventilbüches
67 erstrecken sich zwischen den Ringflanschen 69 und 70 eine oder mehrere Einlaßäffnungen
72. Wenn die Ventilbüchse 67 in eine hierfür entsprechende Bohrung 73 des Mittelgehäuses
11 eingesetzt ist, bildet der von der Wandung 68 der Bohrung 73 und den Ringflanschen
69 und 70 begrenzte Ringraum eine äußere Kammer 74. Die von der Zuleitung 35 kommende
Druckluft strömt dann von dem Einlaß über den in dem Mittelgehäuse 11 befindlichen
Kanal 63 in die Außenkammer 74 und über die Einlaßöffnungen 72 in die innerhalb
der Ventilbüchse 67 befindliehen Innenkammer 64. Ein Dichtungsring 75 wird um den
unteren Abschnitt des Ventilschaftes 58 gelegt, ehe das untere Schaftende 57 durch
eine in dem Mittelgehäuse 11 vorgesehene Bohrung 76 geschoben wird. Nachdem der
Ventilschaft 58 so weit gesenkt worden ist, daß das Ventil 59 auf dem Sitz 66 aufliegt,
wird die Ventilfeder 60 auf den oberen Abschnitt 58a des Ventilschaftes aufgeschoben,
so daß das untere Ende der Feder nach unten auf das Ventil 59 drückt und das entgegengesetzte
Ende der Ventilfeder 60 einen aufwärts gerichteten Druck auf einen Dichtungsring
77 ausübt, der innerhalb einer zylindrischen Ausbohrung 78 in der unteren Fläche
des Deckels liegt.
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Der Deckel 12 hat eine senkrechte Bohrung 62, in der das obere Ende
58a des Ventilschaftes gleitet, wenn das Ventil 59 sich öffnet. Die Bohrung 62 steht
mit der Außenluft über einen Zwischenraum zwischen
dem Haltering
14 und dem Mittelgehäuse 11 in Verbindung. Ebenso steht der Raum, in den das untere
Ende 57 des Ventilschaftes 58 hineinragt, in üblicher Weise mit der Außenluft in
Verbindung. Da das obere Ende 58 a und das untere Ende 57 des Ventilschaftes im
wesentlichen den gleichen Durchmesser haben und jeweils von der Außenluft beaufschlagt
sind, ist der Druck auf den Ventilschaft 58 demnach ausgeglichen. Da somit ein Druckgleichgewicht
in der offenen Stellung des Ventils 59 herrscht, ist die Verschiebung des Ventilschaftes
58 unabhängig von den in der Zuführleitung herrschenden Druckschwankungen, die während
des Aufpumpens von Reifen oder während des Auffüllens von Luftspeichern für gewöhnlich
auftreten.
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Nachstehend ist die Arbeitsweise des beschriebenen Druckminderventils
erläutert.
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Der Einlaß 23 wird mittels eines biegsamen Schlauches 35 mit einem
Drucklufterzeuger verbunden, dessen Druck vorzugsweise etwa 2 kg/cm2 höher liegt
als der Druck, mit dem der Reifen aufgepumpt werden soll. Der Auslaß 24 wird mit
einer verhältnismäßig kurzen Anschlußleitung 34 verbunden, deren freies Ende ein
Druckventil 52 enthält, das auf das Schlauchventil eines Reifens oder auf das Füllventil
eines anderen Behälters aufgesetzt wird. Mitteils der Einstellscheibe 21, deren
Skala auf kg/cm2 geeicht ist, wird nun der dein gewünschten Reifendruck entsprechende
Schraubenfederdruck für die Membran gegenüber dem festen Zeiger 22 eingestellt.
Nach Anschluß der Anschlußleitung 34 an den Reifen oder an einen anderen Druckbehälter
gleicht sich der in der Leitung 34 und der Membrankammer 38 befindliche Druck mit
dem in dem Reifen oder dem Behälter befindlichen Druck über den Kanal 53 und den
Nebenkanal 55 a des Rückschlagventils 55 aus. Wenn der in der Mentbrankammer 38
herrschende Druck kleiner ist als der von der Einstellscheibe 21 gezeigte Druck,
drückt die Schraubenfeder 26 über den Membrankopf 30 die Membran. 36 abwärts, und
zwar zusammen mit dem Mittelabschnitt des um den Zapfen 41 drehbaren Kipphebels
42. Dabei liegt die obere Zinke 44a der Gabel 44 ohne Berührung mit dem Ende 57
des Ventilschaftes 58 auf dem Zapfen 45 auf, so daß das freie Ende 43 des Kipphebels
42 bei der Abwärtsbewegung des Zapfens 41 an der Walze 46 abrollt und die Abschrägung
43a in Berührung mit der Walze 46 steht (Fig. 3). Gleichzeitig legt sich die untere
Gabelzinke 44 b an den Zapfen 45, wodurch die Gabelzinke 44a mit dem unteren Ende
57 des Ventilschaftes 58 in Berührung kommt, so daß der Ventilschaft 58 gehoben
wird und das Ventil 59 sich um einen vorbestimmten Betrag öffnet, der durch die
Gabelöffnung der Gabel 44 bestimmt wird. Infolge des Öffnens des Ventils 59 strömt
Druckluft von der Ventilkammer 64 an dem Ventil 59 vorbei über den Anschlußschlauch
34 in den Reifen. Der in dem Auslaß 24 entstehende erhöhte Druck bewirkt auch, daß
die Druckluft durch den Kanal 53 und den Nebenkanal 55 a langsam mit einer Geschwindigkeit
hindurchströmt, die: durch den Querschnitt des Nebenkanals 55a bestimmt wird. Die
Druckluft strömt dann in die Membrankammer 38, so daß sich die Membran 36 gegen
den Schraubenfederdruck bewegt und den Kipphebel 42 mitnimmt, so daß der Kipphebel
42 in die in Fig.2 dargestellte Ausgangsstellung zurückschnappt. Dann liegt wiederum
die obere Gabelzinke 44 a der Gabel 44 gegen den feststehenden Zapfen 45. Während
dieser schnellen Kippbewegung des Hebels 42 läßt die Abwärtsbewegung der Gabel 44
ein Senken des Ventilschaftes 58 durch die Ventilfeder 60 zu, so daß das Ventil
59 schnell geschlossen und dadurch die Verbindung zwischen dem Anschlußschlauch
34 und der Druckleitung 35 unterbrochen wird. Nach dem Schließen des Ventils 59
wird der in der Anschlußleitung 34 herrschende Druck in dem Reifen schnell verteilt.
Das Rückschlagventil 55 ermöglicht einen schnellen Ausgleich des in der Membrankammer
38 herrschenden Druckes mit dem in dem Reifen herrschenden Druck, solange der Druck
in der Membrankammer 38 höher ist als der Reifendruck.
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Durch den von der Membran 38 gesteuerten Kipphebel 42 wird somit ein
pulsierendes Öffnen und Schließen des Ventils bewirkt, solange der Reifendruck unter
dem gewünschten Wert liegt und bis ein Druckgleichgewicht herrscht, bei dem die
in dem Reifen und in der Membrankammer 38 herrschenden Drücke im wesentlichen gleich
dem vorbestimmten Abwärtsdruck der Schraubenfeder 26 sind, der der Einstellung der
Stellscheibe 21 entspricht. Sobald der gewünschte Reifendruck erreicht ist, d. h.
sobald der im Reifen herrschende Druck sowie der in der Membrankammer 38 vorhandene
Druck im wesentlichen gleich dem an der Einstellscheibe eingestellten Druck sind,
wird der Kipphebel 42 in seiner gehobenen Stellung oberhalb der Walze 46 (Fig. 2)
gehalten, und es erfolgen weiter keine Pulsierungen des Ventils, so daß die Bedienungsperson
erkennt, daß das selbsttätige Aufpumpen des Reifens beendet ist.