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Die
Erfindung betrifft ein Koaxialventil mit einem ein- oder mehrteiligen
Gehäuse,
mit einem Ventileingang, mit einem dem Ventileingang nachgeschalteten,
in axialer Richtung von einem Medium durchströmbaren und gegenüber dem
Gehäuse
in axialer Richtung bewegbaren Ventilschließkörper, wobei der Ventilschließkörper in
der Schließstellung des
Ventils gegen einen Ventilsitz wirkt, und mit einem dem Ventilsitz
nachgeschalteten Ventilausgang, wobei der Ventilschließkörper über Antriebsmittel zum Öffnen des
Ventils weg vom Ventilsitz bewegbar ist und mittels eines Federelements
in Richtung Ventilsitz rückbewegbar
ist.
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Koaxialventile
werden im Stand der Technik beispielsweise zur Versorgung von an
Werkzeugmaschinen vorgesehenen Verbrauchern, insbesondere in Form
von Werkzeugen, mit Medien eingesetzt. Je nach Art eines solchen
Werkzeugs und je nach Bearbeitungsvorgang kann es erforderlich sein,
das Medium mit unterschiedlichen Drücken am Werkzeug zur Verfügung zu
stellen. Als Medien kommen insbesondere Kühl- und Schmierflüssigkeiten
in Betracht, die mit Drücken
bis zu 100 bar zur Verfügung
zu stellen sind. Beim Einsatz der bekannten Ventile für unter derart
hohem Druck stehenden Medien hat sich gezeigt, dass die Ventile
schon nach kurzer Betriebsdauer einem gewissen Verschleiß unterliegen
und undicht werden können.
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Ein
eingangs genanntes Ventil ist beispielsweise aus der
DE 101 08 492 A1 oder
DE 101 21 616 A1 vorbekannt.
Beim Schließen
des Ventils wird der Ventilschließkörper über ein Federelement gegen den
Ventilkörper
beaufschlagt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Koaxialventil dahingehend weiterzubilden, dass auf geeignet
Art und Weise das Medium von einem Ventilausgang, der insbesondere
an einer Montageplatte vorgesehen ist, zu einem auf der gleichen
Seite liegenden Ventileingang, der insbesondere auch an der Montageplatte vor
gesehen ist, geleitet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Koaxialventil mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
Gehäuse
sieht folglich ein Gehäusegrundteil
zur Anordnung des Koaxialventils an insbesondere einer Montageplatte
vor. Ferner ist vorgesehen, dass der Ventilsitz an einem Gehäuseoberteil angeordnet
ist, wobei zur Rückführung des
Mediums vom Gehäuseoberteil
zum Gehäusegrundteil
zwischen dem Gehäuseoberteil
und dem Gehäusegrundteil
eine parallel zum Ventilschließkörper verlaufende,
rohrartig ausgebildete Rückführungsleitung vorgesehen
ist. Durch einen derartigen Aufbau, der im Wesentlichen die Bauteile
Gehäusegrundteil,
Verschließkörper, Gehäuseoberteil
und Rückführungsleitung
erfasst, kann auf geeignet Art und Weise das Medium von einem Ventilausgang
einer Montageplatte zu einem auf der gleichen Seite der Montageplatte
vorgesehenen Ventileingang der Montageplatte geleitet werden. Der
Ventilschließkörper kann
dabei vorzugsweise senkrecht zum Ventilausgang der Montageplatte
verlaufend angeordnet sein, wobei dann die Rückführungsleitung vorteilhafterweise senkrecht über dem
Ventileingang der Montageplatte steht.
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Zum
Aufbau und zur Funktionsweise einer derartigen Montageplatte wird
auf die von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, den gleichen
Anmeldetag wie die vorliegende deutsche Patentanmeldung aufweisende
Anmeldung mit dem Titel "Montageplatte
für mit
einem Medium durchströmbare
Koaxialventile, Plattensystem und zugehöriges Koaxialventil" (
DE 10 2006 010 086 ) verwiesen.
In diesem Zusammenhang gilt der gesamte Offenbarungsgehalt der erwähnten Patentanmeldung
als in der vorliegenden Anmeldung offenbart.
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Die
Rückführungsleitung
kann dabei im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein, so dass
die freien Enden der Rückführungsleitung
jeweils am Gehäusegrundteil
und am Gehäuseoberteil
dichtend angeordnet sind. Zur besseren Dichtwirkung zwischen Gehäusegrundteil
und Gehäuseoberteil
können
zwischen der Rückführungsleitung
und den einzelnen Gehäuseteilen
Dichtelemente vorgesehen sein. Die Rückführungsleitung kann beispielsweise durch
sich in Axialrichtung erstreckende Zugschrauben in axialer Richtung
gegen das Grundgehäuseteil und
das Gehäuseoberteil
verspannt sein.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass Dämpfungsmittel
zur Dämpfung
der Rückbewegung
des Kolbens beim Aufschlagen des Ventilskörpers gegen den Ventilsitz
und/oder zur Dämpfung
der Vorwärtsbewegung
des Ventilskörpers
beim Abheben vom Ventilsitz vorgesehen sind. Hierdurch wird bei
der Rückbewegung
des Ventilkörpers
ein hartes und zu Schädigungen
am Ventilschließkörper und/oder
am Ventilsitz führendes
Aufschlagen des Ventilschließkörpers gegen
den Ventilsitz vermieden. Dadurch wird insbesondere dann, wenn ein Federelement
mit vergleichsweise hohen Federkräften Verwendung findet, die
Lebensdauer des Koaxialventils erhöht. Zudem kann mit geeigneten
Dämpfungsmitteln
nicht nur ein schlagartiges Schließen des Ventils, sondern auch
ein schlagartiges Öffnen
des vermieden werden. Somit können
beim Öffnen
und Schließen
des Ventils ungewollte Drückstöße, die
zu Verschleiß und Beschädigungen
in den dem Ventil nachgeführten Anlagen
oder Verbrauchern führen
können,
vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung
ist es vorteilhaft, wenn als Antriebsmittel der Ventilschließkörper als
Kolbenstange eines einen Druckraum begrenzenden, zum Öffnen des
Ventils mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Kolbens ausgebildet
ist. Dadurch können
hohe Öffnungskräfte bereitgestellt
werden, die der Federkraft des Federelements beim Öffnen des Ventils
entgegenwirken. Die Erfindung umfasst allerdings auch andere Arten
von Antriebsmittel, wie beispielsweise elektromagnetische Antriebsmittel,
wie sie aus der
DE
101 08 492 A1 oder der
DE 101 21 616 A1 vorbekannt sind.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar,
dass die Dämpfungsmittel
einen insbesondere vom Kolben separat, als selbstständiges Bauteil
ausgebildeten Drosselstift umfassen, der in einer parallel zur Bewegungsrichtung
des Kolbens verlaufenden Axialbohrung verschiebbar gelagert ist,
und dass die Axialbohrung in einer in den Druckraum führenden
Druckmittelleitung mündet,
wobei das der Druckmittelleitung zugewandte Ende des Drosselstifts bei
rückbewegtem
Ventilschließkörper die
Druckmittelleitung wenigstens abschnittweise und vorzugsweise wenigstens
weitgehend verschließt
und/oder bei vorwärtsbewegtem Ventilschließkörper die
Druckmittelleitung wenigstens abschnittweise und vorzugsweise wenigstens weitgehend
freigibt. Über
einen derartigen Drosselstift, dessen Ende in einen druckmittelleitungseitigen Drosselabschnitt
eingreift, kann eine Dämpfung
auf einfache Art und Weise erzeugt werden. Insbesondere dann, wenn
ein Druckraum mit Druckmittel vorgesehen ist, kann aufgrund des
Vorsehens des Drosselstifts und des Drosselabschnitts die Rückflussmenge des
Druckmittels aus dem Druckraum und/oder die Einflussmenge in den
Druckraum begrenzt werden. Damit einher ergeht eine gedämpfte Rückbewegung und/oder
Vorwärtsbewegung
des Kolbens.
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Ferner
ist vorteilhaft, wenn die Axialbohrung einen in Richtung der Axialbohrung
verlaufenden Verlängerungsabschnitt
vorsieht, in den ein senkrecht dazu verlaufender und vom Drosselstift
wenigstens abschnittweise und vorzugsweise wenigstens weitgehend
verschließbarer
Druckmittelleitungsabschnitt der Druckmittelleitung mündet. Die
Mündung des
Druckmittelleitungsabschnitt in den Verlängerungsabschnitt bildet dann
den Drosselabschnitt.
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Je
weiter sich der Kolben beim Schließvorgang des Ventils seiner
Hubendlage nähert,
desto weiter verschlossen ist die Druckmittelleitung bzw. der Druckmittelleitungsabschnitt,
desto geringer ist der verbleibende Fließquerschnitt und desto größer ist
die zu erreichende Dämpfung
der Rückbewegung bzw.
Vorwärtsbewegung.
Beim Öffnen
des Ventils verschließt
zunächst
der Drosselstift die Druckmittelleitung bzw. den Druckmittelleitungsabschnitt
vorzugsweise wenigstens weitgehend, wodurch sich ein gedämpftes Öffnen des
Ventils selbst bei schlagartigem Druckanstieg des Druckmittels in
der Druckleitung erreichen lässt.
Bei vollständig
geöffnetem
Ventil wird die Druckmittelleitung bzw. der Druckmittelleitungsabschnitt
vorteilhafterweise vom Drosselstift vollständig freigegeben, so dass in
dieser Hublage des Kolbens die maximale Durchflussmenge von Druckmittel
in den Druckraum gegeben ist.
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Vorteilhafterweise
ist das Koaxialventil derart ausgebildet, dass zwischen dem Drosselstift
und dem Verlängerungsabschnitt
der Axialbohrung bei in der Axialbohrung vorgesehenem Drosselstift
ein Drosselspalt vorgesehen ist.. Hierdurch wird erreicht, dass
selbst dann, wenn der Drosselstift vollständig die Druckmittelleitung
verschließt,
ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum und dem Druckraum abgewandten,
dem Drosselstift nachgelagerten Leitungsabschnitt stattfindet. Bei
zum Öffnen
des Ventils ansteigendem Druck kann das Druckmittel durch den Drosselstift
in den Drosselspalt in den Druckraum gelangen und den Druckkolben
beaufschlagen. Der Drosselspalt kann dabei beispielsweise auch als
sich in Längsrichtung
erstreckende Nut am Drosselstift ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise
ist der Drosselstift mittels einer Druckfeder wenigstens in dem
Bereich, in welchem er die Druckmittelleitung wenigstens abschnittsweise
verschließt,
gegen den Kolben beaufschlagt angeordnet. Die Druckfeder kann dabei
in axialer Richtung auf der dem Kolben abgewandten Seite des Drosselstifts
vorgesehen sein. Aufgrund des Vorsehens der Druckfeder wird gewährleistet, dass
bei Druckbeaufschlagen des Druckraums der Drosselstift dem Kolben
nachgeführt
wird und die Druckmittelleitung, bzw. den in den Verlängerungsabschnitt
mündenden
Druckmittelleitungsabschnitt freigibt.
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Vorzugsweise
ist die Federkraft der Druckfeder dabei derart gewählt, dass
sie wenigstens geringfügig
größer ist
als das Produkt der Querschnittsfläche des Drosselstifts und des
beim Schließvorgangs des
Koaxialventils, bzw. beim Drucklosschalten des Druckraums, zwischen
dem Druckraum und dem dem bei aus dem Druckraum abfließenden Druckmittel
dem Drosselstift nachgelagerten Druckmittelleitungsabschnitt herrschenden
Differenzdrucks. Die Dimensionierung der Druckfeder ist dann folglich
so, dass sie eine bei der Rückbewegung
des Kolbens auftretende Druckdifferenz zwischen Druckraum und dem
Drosselstift nachgelagerter, drucklos geschalteter Druckmittelleitung
ausgleicht bzw. wenigstens geringfügig übersteigt. Hierdurch kann verhindert
werden, dass der Drosselstift beim Schließvorgang des Ventils ungewollt
frühzeitig
die Druckmittelleitung verschließt. Insgesamt kann trotz der
hohen auf den Kolben wirkenden Federkraft des Federelements mit einer
vergleichsweise schwach dimensionierten Druckfeder eine Drosselung
bzw. Dämpfung
der Rückführbewegung
insbesondere erst kurz vor Erreichen der Schließendlage des Kolbens bzw. des
Ventilschließkörpers erreicht
werden.
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Dabei
kann die Erfindung vorsehen, dass der Drosselstift beidseitig mit
je einer Druckfeder beaufschlagt ist, wobei die Vorspannung der
Druckfedern in der Schließstellung
des Ventils durch ein Verstellmittel einstellbar ist. Dies hat den
Vorteil, dass je nach verwendetem Druckmittel bzw. ja nach Betriebsdruck
des Druckmittels eine optimale Dämpfung über die Änderung
der Vorspannkraft der Druckfedern und/oder ihrer relativen Lage
zueinander und damit ihrer relativen Lage zur Druckmittelleitung
individuell einstellbar ist.
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Das
Verstellmittel kann dabei insbesondere von einem axial verstellbaren,
gegen die dem Kolben abgewandt angeordnete Druckfeder wirkender
Gewindestift gebildet sein. Der Gewindestift ist dabei vorzugsweise
entlang der Mittellängsachse
der Axialbohrung angeordnet und von der Außenseite des Gehäuses zugänglich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass zum einen das den Kolben beaufschlagende Federelement und zum
anderen eine an dem dem Ventilsitz zugewandten freien Ende des Ventilschließkörpers vorhandene
Druckangriffsfläche
derart ausgelegt sind, dass ein Bewegen des Ventilschließkörpers in
die Öffnungsstellung
erst bei einem am Ventilausgang anstehenden, über dem normalen Betriebsdruck
des Koaxialventils, oder über
den Betriebsdrücken
von zum Koaxialventil parallel geschalteten weiteren Koaxialventilen
liegenden Grenzdruck, erfolgt. Hierdurch wird vorteilhafterweise
erreicht, dass dem Koaxialventil kein separates Rückschlagventil
nachgeschaltet werden muss, wie es beim Stand der Technik der Fall
sein kann. Insbesondere aufgrund des entsprechend stark auszubildenden
Federelements kann verhindert werden, dass bei ansteigendem Druck
am Ventilausgang das Koaxialventil ungewollt geöffnet wird. Erst bei Erreichen
des Grenzdrucks öffnet
das Koaxialventil. Dabei kann das Koaxialventil parallel zu weiteren,
entsprechend ausgebildeten Koaxialventilen geschaltet sein. An den
einzelnen Koaxialventilen können
unterschiedliche Drücke
anliegen, je nachdem dem Koaxialventil nachgeordneten, mit dem Medium
zu versorgenden Verbraucher bzw. Werkzeug. Dabei können die
Ableitungen aus den einzelnen, parallel geschalteten Koaxialventilen
in einer gemeinsamen Verbraucherzuführungsleitung münden. In
der gemeinsamen Zuführungsleitung kann
folglich das Medium mit unterschiedlichen Drücken, je nachdem, welches Koaxialventil
geöffnet
ist, zur Verfügung
gestellt werden. Aufgrund der entsprechenden Auswahl der Stärke des
Federelements kann folglich verhindert werden, dass ein Koaxialventil,
an dessen Eingang ein vergleichsweise geringer Druck ansteht, bei
auf der Ausgangsseite anstehendem, infolge eines anderen geöffneten
Koaxialventils höheren
Druck ungewollt geöffnet
wird. Insofern können
separat auszubildende, der Ausgangsseite der Koaxialventile nachgeschaltete
Rückschlagventile entfallen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilsitz
als Vollkugel ausgebildet, die vorzugsweise vollständig aus
einem weitgehend abriebfesten Material ist. Das Vorsehen einer derartigen
Kugel hat den Vorteil, dass selbst dann, wenn in dem abzusperrenden
Medium Feststoffe, wie beispielsweise Metallspäne oder Quarzstücke vorhanden
sein sollten, das Ventil aufgrund des derart ausgebildeten Ventilkörpers dauerhaft funktionssicher
arbeitet. Vollkugeln sind dabei als Standardbauteile günstig beziehbar
und bieten ein günstiges
Anström-
und Umströmungsverhalten.
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Zur
Anordnung des Ventilsitzes am Gehäuse kann die Vollkugel vorteilhafterweise
mittels eines Presssitzes in einem Gehäuseteil festgesetzt sein. Das
Gehäuseteil
kann dazu beispielsweise eine Zylinderbohrung aufweisen, deren Innendurchmesser auf
den Durchmesser der Vollkugel derart abgestimmt ist, dass ein Einpressen
und dauerhaftes Festsetzen der Kugel am entsprechenden Gehäuseteil
möglich
ist. Das Festsetzen durch einen Presssitz hat außerdem den Vorteil, dass keine
weiteren Bauteile erforderlich sind, um den Ventilsitz am Gehäuse zu befestigen.
Hierdurch werden nicht nur Bauteilkosten eingespart, sondern zudem
können
auch im Anströmungsbereich
des Ventilsitzes liegende störende
Kanten oder Absätze
vermieden werden.
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Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
beschrieben und erläutert
sind.
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Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäßes Koaxialventil
in Schließstellung;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
des Ventils gemäß 1;
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3 den
Ausschnitt gemäß 2 in Öffnungsstellung;
und
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4 einen
Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Das
in den Figuren dargestellte Koaxialventil 10 weist ein
mehrteiliges Gehäuse
auf, wobei ein Gehäusegrundteil 12 vorgesehen
ist, das an der Oberseite einer Montageplatte anordenbar ist. Das
Gehäusegrundteil 12 umfasst
dabei einen Ventileinlass 14 und einen auf der gleichen
Seite vorgesehenen Ventilauslass 16.
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Das
Koaxialventil 10 sieht ferner einen dem Ventileinlass 14 nachgeschalteten,
in axialer Richtung von einem Medium, in Richtung der Pfeile 18 durchströmbaren und
gegenüber
dem Gehäusegrundteil 12 in
axialer Richtung bewegbaren Ventilschließkörper 20 auf. In der
in den 1 und 2 dargestellten Schließstellung
des Ventils liegt das dem Ventileinlass 14 abgewandte freie
Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 an einem
an einem Gehäuseoberteil 24 angeordneten
Ventilsitz 26 an. Der Ventilsitz 26 ist dabei
als Vollkugel ausgebildet, die zum Ventilschließkörper 20 hin gewölbt, geschlossen
und absatzfrei ist und eine einheitliche Oberfläche aufweist. Die Vollkugel 26 ist
dabei mittels eines Presssitzes in das Gehäuseoberteil 24 eingepresst.
Dazu weist das Gehäuseoberteil 12 eine
Bohrung auf, deren Durchmesser auf den Außendurchmesser der Kugel 26 abgestimmt
ist. Das Gehäuseoberteil 12 ist von
den restlichen Gehäuseteilen
des Koaxialventils 10 abnehmbar, so dass das Gehäuseteil 12 samt
der Vollkugel 26 als vormontierte Einheit fertigbar ist.
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Die
Vollkugel 26 ist dabei vorteilhafterweise vollständig aus
einem weitestgehend abriebfesten Material, beispielsweise aus einem
Keramikmaterial. Die Vollkugel 26 kann ebenfalls eine entsprechend weitestgehend
abriebfeste Hartbeschichtung an ihrer Oberfläche aufweisen, beispielsweise
eine titanhaltige Schicht. Dadurch wird erreicht, dass ein Abrieb am
Ventilsitz 26 selbst bei sehr hohen im Ventilschließköper 20 herrschenden
Drücken
vermieden wird. Selbst dann, falls Metallspäne oder Quarzkörner im
Medium vorhanden sein sollten, wird einem Abrieb und einem Verschleiß der Vollkugel
aufgrund ihrer Geometrie und der entsprechenden Materialauswahl
entgegengewirkt.
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Der
Ventilschließkörper 20 ist
gemäß den Figuren
als Kolbenstange eines einseitig druckbeaufschlagbaren Kolbens 28 ausgebildet.
Der Kolben 28 begrenzt dabei einen Druckraum 30,
der über
eine Druckmittelleitung 32, die in den 2 und 3 im Einzelnen
dargestellt ist, mit einem Druckmittel druckbeaufschlagbar ist.
Auf der dem Druckraum 30 abgewandten Seite wird der Kolben
von einem sich am Grundgehäuseteil 12 abstützenden
Federelement 34 druckbeaufschlagt.
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In
der in der 1 und 2 dargestellten Schließstellung
des Ventils liegt das freie Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 entlang
einer ringartigen Kontaktfläche
dichtend an dem Ventilsitz 26 an. Im Ventilschließkörper 20 vorhandenes
Medium kann folglich nicht zwischen dem freien Ende 22 des
Ventilschließkörpers 20 und
dem Ventilsitz 26 hindurchströmen.
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Wird
der Druckraum 30 über
ein Druckmittel mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt, so bewegt
sich der Kolben 28 samt Ventilschließkörper 20 in Richtung
Ventileinlass 14. Das freie Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 hebt
dann von der Vollkugel 26 ab; das Ventil wird geöffnet. Im
Ventilschließkörper 20 unter
Druck anstehendes Medium strömt
dann folglich an der Oberfläche
des Ventilsitzes 26 entlang den Pfeilen 36 in
das Gehäuseoberteil 24,
von wo aus es in eine Rückführungsleitung 38 strömt. Die
Rückführungsleitung 38,
die parallel zum Ventilschließkörper 20 zwischen
dem Gehäuseoberteil 24 und
dem Gehäusegrundteil 12 angeordnet
ist, führt
das Medium zum im Ventilschließkörper 20 vorgesehenen
Ventilauslass 16.
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Um
auch einen Verschleiß weitestgehend am
freien Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 zu vermeiden,
kann vorgesehen sein, dass der Ventilschließkörper im Bereich seines freien
Endes eine weitestgehend abriebfeste Hartbeschichtung aufweist.
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Wie
insbesondere aus 2 deutlich wird, weist das freie
Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 eine wenigstens
abschnittsweise senkrecht zur Mittellängsachse des Ventilschließkörpers 20 verlaufende,
an der Stirnseite des Ventilschließkörpers angeordnete Druckangriffsfläche 40 auf.
Die Querschnittsfläche
der Druckangriffsfläche 40 ist
dabei mit der Federkraft des Federelements 34 so abgestimmt,
dass bei Erreichen eines ventilauslassseitigen Grenzdrucks der Ventilschließkörper 20 entgegen
der Federkraft des Federelements 34 vom Ventilsitz 26 abhebt
und in die Öffnungsstellung
bewegt wird. Vorteilhafterweise beträgt der Grenzdruck einen Wert
zwischen 100 bar und 190 bar, insbesondere einen Wert im Bereich
von 120 bar. Aufgrund einer derartigen Ausbildung kann ein dem Ventil 10 nachzuschaltendes
Rückschlagventil
entfallen.
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Aus 2 kann
entnommen werden, dass der Innendurchmesser d des Ventilschließkörpers 20 kleiner
als der Durchmesser r der Kugel 26 ist. Der Außendurchmesser
D des freien Endes 22 des Ventilschließkörpers entspricht vorteilhafterweise
im Wesentlichen dem Durchmesser r der Kugel 26. Denkbar
ist aber auch, dass der Außendurchmesser
D größer oder
kleiner als der Durchmesser r der Kugel 26 ist. Das freie
Ende 22 des Ventilschließkörpers 20 weist vorteilhafterweise
eine sich hin zur Kugel 26 öffnende Anfasung 42 auf,
wobei d kleiner r und D größer gleich
r ist. Der Durchmesser s der Öffnung
am freien Ende des Ventilschließkörpers ist
dabei vorteilhafterweise kleiner als der Durchmesser r der Kugel 26.
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Um
insbesondere beim Drucklosschalten des Druckraums 30 ein
hartes, zu Verschleiß und
gegebenenfalls zu Zerstörungen
führendes
Aufschlagen des freien Endes 22 auf die Vollkugel 26 zu
verhindern, sind in der Druckmittelleitung 32 Dämpfungsmittel
vorgesehen, mit denen die Rückführbewegung
des Kolbens 28 und des damit verbundenen Schließkörpers 20 abgedämpft werden.
Die Dämpfungsmittel
sind vorteilhafterweise auch so ausgebildet, dass das Abheben des
freien Endes 22 des Ventilschließkörpers 20 von der Vollkugel 26 beim Öffnen des
Ventils gedämpft
erfolgt, um ungewollte Drückstöße, die
zu Verschleiß und
Beschädigungen
in den dem Ventil nachgeführten
Anlagen oder Verbrauchern führen
können,
zu vermeiden.
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Wie
insbesondere aus den 2 und 3 deutlich
wird, umfassen die Dämpfungsmittel
einen beim Schließen
des Ventils 10 der Rückbewegung des
Kolbens 28 folgenden Drosselstift 44. Während der
Rückbewegung
des Kolbens 28 wird der Querschnitt eines Drosselabschnitts 46 durch
den Drosselstift 44 verringert, wodurch die Rückbewegung des
Kolbens 28 bzw. des Ventilschließkörpers 20 gedämpft wird.
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Der
Drosselstift 44 ist dabei in einer parallel zur Bewegungsrichtung
des Kolbens 28 verlaufenden Axialbohrung 48 verschiebbar
gelagert. Die Axialbohrung 48 weist einen Verlängerungsabschnitt 50 auf,
der einen Teil der Druckmittelleitung 32 bildet. In den
Verlängerungsabschnitt 50 mündet ein
senkrecht zum Verlängerungsabschnitt 50 verlaufender Druckmittelleitungsabschnitt 52,
der vom Drosselstift 44 bei in die Schließstellung
des Koaxialventils 10 rückgeführtem Kolben 28,
wie in der 2 dargestellt ist, weitgehend
verschlossen wird. Der Außendurchmesser
des Drosselstifts 44 und der Bohrungsdurchmesser der Axialbohrung 48 beziehungsweise des
Verlängerungsabschnitts 50 sind
so gewählt, dass
zwischen dem Drosselstift 44 und der Außenwandung der Axialbohrung 48 beziehungsweise
des Verlängerungsabschnitts 50 ein
Drosselspalt gebildet ist, durch den das Druckmittel, insbesondere
in Form von Druckluft, hindurchströmen kann.
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Der
Drosselstift 44 ist dabei mittels einer Druckfeder 54 gegen
den Kolben 28 druckbeaufschlagt angeordnet. Dadurch wird
erreicht, dass der Drosselstift 44 auch beim Druckbeaufschlagen
des Druckraums 30 der Öffnungsbewegung
des Kolbens 28 folgt und der Druckmittelleitungsabschnitt
freigegeben wird.
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Beim
Druckbeaufschlagen des Druckraums 30, wie in 3 dargestellt,
strömt
folglich das Druckmittel über
den Druckmittelleitungsabschnitt 52 entlang der Pfeile 56 in
den Verlängerungsabschnitt 50.
Von dort kann das Druckmittel über
eine Verbindungsbohrung 58 in einen weiteren, im Druckraum 30 mündenden
Verbindungsabschnitt 60 strömen. Aufgrund des bei geschlossenem
Ventil den Druckmittelleitungsabschnitt 52 bzw. Drosselabschnitt 46 weitgehend
verschließenden
Drosselstifts 44 kann zunächst nur wenig Druckmittel
in den Druckraum 30 einströmen. Erst allmählich wird
der Drosselstift bei sich in die Öffnungsstellung bewegendem
Kolben 28 mit Hilfe der Druckfeder 54 nachgeführt und
gibt den Druckmittelleitungsabschnitt 52 frei. Dadurch
erfolgt ein gedämpftes Öffnen des
Ventil und Druckstöße beim Öffnen des
Ventils in den nachgeführten
Anlagen oder Verbrauchern können
effektiv unterbunden werden.
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Beim
Schließen
des Koaxialventils bzw. beim Drucklosschalten des Druckraums 30 wird
aufgrund der vergleichsweise hohen Federkraft des Federelements 34 der
Kolben 28 samt Ventilschließkörper 20 mit vergleichsweise
hoher Kraft in die Schließstellung
gemäß 2 bewegt.
Dabei strömt
das Druckmittel aus dem Druckraum 30 über den Verbindungsabschnitt 60,
die Verbindungsbohrung 58, den Verlängerungsabschnitt 50 und
den Druckmittelleitungsabschnitt 52 ab. Der Drosselstift 44 wird
dabei vom Kolben 28 in den Verlängerungsabschnitt 50 in Richtung
des Pfeils 62 bewegt. Das dem Kolben 28 abgewandte
freie Ende des Drosselstifts 44 verschließt dabei
nach und nach den Drosselabschnitt 46, beziehungsweise
den in den Verlängerungsabschnitt 50 mündenden
Druckmittelleitungsabschnitt 52. Aufgrund der sich verringernden
Querschnittsfläche
des Drosselabschnitts 46 wird folglich die Ausströmgeschwindigkeit
des aus dem Kolbenraum 30 abströmenden Druckmittels reduziert.
Daraus resultiert letzten Endes eine Dämpfung der Rückbewegung
des Kolbens 28 und damit des Ventilschließkörpers 20.
Ein hartes Aufschlagen des freien Endes 22 des Ventilschließkörpers auf
den Ventilsitz 26, und damit einhergehende, die nachfolgenden
Anlagen belastende Druckstöße, können damit
unterbunden werden.
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Die
Druckfeder 54 verhindert dabei ein ungewolltes vorzeitiges
Verschließen
des Druckmittelleitungsabschnitts 52 durch den Drosselstift,
da ihre Federkraft derart gewählt
ist, dass sie wenigstens geringfügig
größer ist
als das Produkt der Querschnittsfläche des Drosselstifts 44 und
des beim Schließvorgang
des Koaxialventils zwischen dem Druckraum 30 und Druckmittelleitungsabschnitt 52 herrschenden
Differenzdrucks.
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Die
Ansteuerung des Druckraums mit einem Druckmittel erfolgt über ein
elektrisch ansteuerbares Schaltmittel 62, beispielsweise über Magnetventile.
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In
der 4 ist ein Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, wobei den 1 bis 3 entsprechende
Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Eine einen
Drosselstift 44 aufweisende Axialbohrung 48 kreuzt
eine senkrecht dazu verlaufende, zum Druckraum führende Druckmittelleitung 32.
Der Drosselstift 4 ist dabei beidseitig mit je einer Druckfeder 54, 70 versehen,
wobei die Vorspannung der Druckfedern 54, 70,
zumindest in der Schließstellung
des Ventils 10, durch ein Verstellmittel 72 einstellbar
ist. Das Verstellmittel 72 wird dabei von einem axial verstellbaren,
gegen die dem Kolben 28 abgewandt angeordnete Druckfeder 70 wirkenden
Gewindestift 72 gebildet, der in eine gehäuseseitiges
Gewinde 74 eingeschraubt ist. Je nach Einschraubtiefe des
Gewindestifts 74 kann die Dämpfung optimal an das Druckmittel
bzw. den Betriebsdruck des Druckmittels angepasst werden. Die Anordnung
des Drosselstifts 44 und der beiden Druckfedern 54, 70 ist
entsprechend der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung derart, dass bei der Rückbewegung des Ventilschließkörper 20,
d.h. beim Schließvorgang
des Koaxialventils 10, die Druckmittelleitung 32 durch
den Drosselstift 44 wenigstens abschnittweise und vorzugsweise
wenigstens weitgehend verschlossen wird und dass beim Vorwärtsbewegen
des Ventilschließkörpers 20,
d.h. beim Öffnungsvorgang
des Ventils 10, der Drosselstift 44 die Druckmittelleitung 32 wenigstens
weitgehend frei gibt.