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Die
Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse mit
mindestens zwei Medienanschlüssen,
die auf gegenüberliegenden
Seiten des Ventilgehäuses
angeordnet sind und mit einem innerhalb des Ventilgehäuses längsverfahrbar
geführten
Auftriebskörpers,
der in seiner jeweiligen zuordenbaren Endstellung den einen oder
anderen Medienanschluß offenhält oder
verschließt,
wobei der eine Medienanschluß an
eine medienführende
Maschineneinheit angeschlossen ist.
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Durch
die
DE 29 37 183 A1 ist
eine gattungsgemäße Ventilvorrichtung
bekannt, bei der ein Auftriebskörper
ein Hohlrohr aufweist, das jeweils endseitig mit einer Verschlußkappe versehen
ist, die eine Abschlußeinrichtung
aufweist zum zumindest teilweise Abschließen des jeweiligen Medienanschlusses. Zwischen
dem Ventilgehäuse
und dem Auftriebskörper
ist ein erster Medienraum gebildet, der jeweils fluidführend in
Verbindung steht mit weiteren, innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten
Medienräumen zwischen
jeweiligem Medienanschluß und
zuordenbarer Verschlußkappe.
Eine der Verschlußkappen weist
mindestens einen medienführenden
Kanal auf, der vom zuordenbaren Medienanschluß in den ersten Medienraum
mündet.
Weiter sind mehrere medienführende
Kanäle
vorgesehen, die in der einen Verschlußkappe diametral einander gegenüberliegend zu
der Verschiebeachse des Auftriebskörpers angeordnet sind. Der
Einsatz von dahingehenden Schwimmerventilen in medienführenden
Maschineneinheiten ist gängige
Praxis.
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Die
Ventilvorrichtung bildet ein einfaches mechanisch-hydraulisch wirkendes
Ventil aus, das in der Art eines Schwimmerventils aufgebaut funktionssicher
in der Arbeitsweise ist bei geringem Kostenaufwand. Bei vergleichbaren
Anwendungen wurden in der Vergangenheit in der Praxis auch aufwendige Schaltventillösungen eingesetzt
mit entsprechender Steuerelektronik, was zu hohen Systemkosten führen kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Schwimmerventil der genannten bekannten Art mit seinen Vorteilen
dahingehend weiter zu verbessern, dass in jedem Fall sichergestellt
ist, dass Luft nicht ungewollt in ein Fluidsystem eindringen kann.
Eine dahingehende Aufgabe löst
eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
in seiner Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 der weitere Medienanschluß an eine
Fluidversorgung angeschlossen ist, mit einem in Richtung des weiteren
Medienanschlusses öffnenden
Rückschlagventil,
dass eine Versorgungseinheit zwischen Rückschlagventil und dem weiteren
Medienanschluß geschaltet
ist, dass das Ventilgehäuse
entlang der Verschiebeachse des Auftriebskörpers vertikal gegenüber der
Umgebung angeordnet ist, und dass der eine Medienanschluß zuoberst
und der andere Medienanschluß zuunterst
am Ventilgehäuse
angeordnet ist, läßt sich
aufgrund der Schwimmercharakteristik des Auftriebskörpers ein permanentes
Gleichgewicht zwischen der jeweiligen Fluidversorgung und Entnahmesituation
in der Ventilvorrichtung einstellen und ein Schalten des Ventils erfolgt
nur unter Medieneinfluß,
so dass ein ungewollter Lufteintritt vermieden ist. Aufgrund der
Auftriebscharakteristik des Schwimmerventils erfolgt die Einbaulage
in vertikaler Ausrichtung gegenüber
der Umgebung.
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Da
das Rückschlagventil
gegen eine Druckdifferenz Δp1 öffnet
und eine weitere Druckdifferenz Δp2 durch die Drucksituation zwischen unterem
Medienanschluß und
Eingangsseite des Rückschlagventils
gegeben ist, muß das
unter dem Zwang des Fluidmediums schließende Schwimmerventil für einen
Entnahmevorgang am Medienanschluß gegen die Summe der Druckdifferenzen Δp1 und Δp2 öffnen. Mit
dem dahingehenden Schaltverhalten ist dann sichergestellt, dass
Luft nicht in das System eindringen kann, und ist das Schwimmerventil
in seiner oberen Endstellung, kann eine über einen Motor angetriebene
Saugpumpe nach Öffnen
des Rückschlagventils die
Fluidversorgung über
den Vorratstank sicherstellen.
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Die
sich selbst ansteuernde Ventilvorrichtung mit Schwimmerventilcharakteristik
kommt insoweit ohne den Einsatz störanfälliger Elektronik aus und neben ölhydraulischen
Medien eignet sich die Ventilvorrichtung auch besonders für den Einsatz beim
Kühlschmiermitteltransport.
Das erfindungsgemäße Schwimmerventil
als Ventilvorrichtung läßt sich
leicht an unterschiedliche Öffnungsdrücke im hydraulischen
System durch die Verwendung von Standardbauteilen anpassen. Von
besonderem Vorteil ist, dass die Vorrichtung sich besonders für einen
Einsatz im Rahmen druckloser Systeme eignet, wie sie beispielsweise
beim Medienrücklauf
in Medienkreisläufen
entstehen können.
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Die
erfindungsgemäße Schwimmer-Ventilvorrichtung
ist, wie bereits dargelegt, durch den vertikalen Einbau charakterisiert
mit einem senkrecht oben und unten angeordneten Medienanschluß. Für eine sichere
Funktion ist dabei vorgesehen, dass, sofern der Auftriebskörper in
seiner oberen zuordenbaren Endstellung zu dem oberen Medienanschluß ist, über den
oberen Medienanschluß und
mindestens einen medienführenden
Kanal innerhalb einer Verschlußkappe
des Auftriebskörpers
permanent Fluid in einen ersten Medienraum strömen kann, der begrenzt ist
von der Außenwand
des Auf triebskörpers und
der Innenwand des Ventilgehäuses.
Ferner ist funktionstragend das in dieser oberen Endstellung der
untere Medienanschluß medienführend freigegeben
ist und befindet sich der Auftriebskörper in seiner unteren zuordenbaren
Endstellung, ist über
den Auftriebskörper
der untere Medienanschluß dichtend verschlossen
und im übrigen
zwischen dem oberen Medienanschluß und der oberen Verschlußkappe ein weiterer
Medienraum gebildet, der mit dem ersten Medienraum über den
jeweiligen medienführenden Kanal
in permanenter fluidführender
Verbindung steht. Sofern mehrere medienführende Kanäle in der oberen Verschlußkappe angeordnet
sind, sind diese diametral einander gegenüberliegend zur Längs- oder
Bewegungsachse des Auftriebskörpers
angeordnet, was eine gleichförmige
Bewegungs- und Krafteinleitung für
das jeweilige Fluidmedium sicherstellt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung
sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche. Im folgenden wird die
erfindungsgemäße Ventilvorrichtung
anhand eines Ausführungsbeispiels
nach der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 einen
Längsschnitt
durch das Schwimmerventil der Ventilvorrichtung;
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2 und 3 in
der Art einer Explosionszeichnung den Teileaufbau des Auftriebskörpers für das Schwimmerventil
bzw. die Teile des Schwimmerventils als Ganzes;
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4 in
der Art eines hydraulischen Schaltplanes den Einsatz der Ventilvorrichtung.
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Die
Ventilvorrichtung weist ein Ventilgehäuse 10 auf, das endseitig
von zwei Endkappen 12, 14 verschlossen ist, wobei
in beiden Endkappen 12, 14 mittig angeordnete
und durchgehende Medienanschlüsse 16, 18 eingebracht
sind. Innerhalb des Ventilgehäuses 10 ist
längsverfahrbar
ein Auftriebskörper 20 geführt, der
in seiner jeweiligen oberen und unteren Endstellung den einen Medienanschluß 16 offenhält oder
den anderen Medienanschluß 18 verschließt bzw.
freigibt. Der Auftriebskörper 20 weist
ein Hohlrohr 22 auf, das jeweils endseitig mit einer oberen und
einer unteren Verschlußkappe 24, 26 versehen ist.
Die jeweilige Verschlußkappe 24, 26 weist
eine Dichteinrichtung auf mit Dichtringen 28, die zwischen Verschlußkappe 24, 26 jeweils
angeordnet sind, soweit diese entlang einer Innengewindestrecke
endseitig in den Auftriebskörper 20 als
Hohlrohr eingeschraubt sind. Über
entsprechende weitere Dichtringe 30 sind dergestalt auch
die Endkappen 12, 14 endseitig in das Ventilgehäuse 10 eingeschraubt
und dergestalt dichtend festgelegt.
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Der
jeweilige Medienanschluß 16, 18 weist auf
seiner dem Inneren des Ventilgehäuses 10 zugewandten
Seite eine konische Erweiterung 32, 34 auf. In
seiner in der 1 gezeigten Grundstellung weist die
untere Verschlußkappe 26 einen
Dichtkonus 36 auf, der in Richtung seines freien unteren
Endes mit einer Ringnut versehen ist, in die der Dichtring 38 eingreift.
Die erste obere Verschlußkappe 24 hingegen weist
medienführende
Kanäle 40 auf,
die vom zuordenbaren oberen Medienanschluß 16 in einen ersten Medienraum 42 münden, der
gebildet ist durch den Radialabstand zwischen Außenumfang des Auftriebskörpers 20 und
Innenumfang des Ventilgehäuses 10.
Weitere zweite und dritte Medienräume 44, 46 innerhalb
des Ventilgehäuses 10 sind
gebildet durch die sich ändernden
Einströmvolumina
zwischen freier Stirnseite der jeweiligen Verschlußkappe 24, 26 und
der zugewandten Stirnseite von Endkappe 12 bzw. Endkappe 14.
In Abhängigkeit
der Verfahrstellung des Auftriebskörpers 20 ändern sich
die freien Volumina der dahingehenden Medienräume 44, 46.
Der erste Medienraum 42, aufgespannt durch den Raum zwischen
den beiden Verschlußkappen 24, 26,
bleibt jedoch gleich.
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Da
das zylindrische Hohlrohr 22 innen hohl ist, schwimmt der
Auftriebskörper 20 auf,
d. h. er bewegt sich in Richtung des oberen Medienanschlusses 16,
sobald Fluid von dort über
die obere Verschlußkappe 24 in
den Medienraum 42 strömt
und von dort auf die Unterseite der unteren Verschlußkappe 26.
In Abhängigkeit
des Füllstands
innerhalb des Ventilgehäuses 10 schließt dann
die obere Verschlußkappe 24 den
oberen Medienanschluß 16 ab und
das eingeströmte
Fluid strömt
dann über
den dritten Medienraum 46 in den Medienanschluß 18 ab und
von dort in einen Medienkreis (vgl. 4), der noch
näher erläutert werden
wird. Bei entsprechender Fluidentnahme sinkt dann der Auftriebskörper 20 wieder
ab und verschließt
den unteren Medienanschluß 18.
Die Länge
des Hohlrohres 22 bestimmt dabei die Größe der Medienräume 44 und 46 mit
und erlaubt dergestalt ein Einstellverhalten der Schaltcharakteristik
für die
als Schwimmerventil ausgebildete Ventilvorrichtung mit ihrem Auftriebskörper 20.
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Da
der Außenumfang
der Verschlußkappen 24, 26 vieleckig,
insbesondere sechseckig ausgestaltet ist, liegen die Verschlußkappen 24, 26 entlang
ihrer dahingehenden Ecken an dem zylindrischen Innenumfang des Ventilgehäuses 10 an
und die geradlinig verlaufenden Flächen zwischen zwei benachbarten
Ecken einer Verschlußkappe 24, 26 erlauben den
freien Fluiddurchtritt zwischen jeweiligem Medienraum 44, 46 und
dem ersten Medienraum 42 zwischen den beiden Verschlußkappen 24, 26.
Wie insbesondere die 2 zeigt, mündet dabei der jeweilige Kanal 40 in
der oberen Verschlußkappe 24 mittig zwischen
zwei benachbarten Anlageecken in die freie Verschlußfläche der
Verschlußkappe 24 aus.
Im übrigen
sind die Kanäle 40 entlang
der mittigen Verschiebe- oder Längsachse
der Vorrichtung in fluidführender
Verbindung miteinander, so dass, auch wenn die -Verschlußkappe 24 den
oberen Medienanschluß 16 verschließt, nach
wie vor Fluid von dort über
die Kanäle 40 in
den Medienraum 42 strömen kann.
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Aufgrund
der Schwimmercharakteristik des Auftriebskörpers 20 stellt sich
dergestalt ein permanentes Gleichgewicht zwischen der jeweiligen
Fluidversorgung und Entnahmesituation in der Ventilvorrichtung ein
und ein Schalten des Ventils erfolgt nur unter Fluidmedieneinfluß, so dass
ein ungewollter Lufteintritt vermieden ist. Aufgrund der Auftriebscharakteristik
des Schwimmerventils ist die Einbaulage der Ventilvorrichtung nicht
gleichgültig,
sondern vielmehr sollte in bevorzugter Ausgestaltung gemäß der Darstellung
nach der 1 für die Ventilvorrichtung eine
vertikale Anordnung gewählt
werden. Neben ölhydraulischen
Medien eignet sich die Ventilvorrichtung auch besonders für den Einsatz
beim Kühlschmiermitteltransport
und in Abhängigkeit
des jeweiligen Mediums können
in einfacher Weise die Dichtungen angepaßt werden. Die Vorrichtung
eignet sich auch für
ei nen Einsatz im Rahmen druckloser Systeme, wie sie beispielsweise
beim Medienrücklauf
in Medienkreisläufen
entstehen können.
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Die 4 zeigt
in der Art eines hydraulischen Schaltplans eine Einsatzmöglichkeit
für die
erfindungsgemäße Ventilvorrichtung.
Dabei ist das in der 1 als Ganzes gezeigte Schwimmerventil
mit 50 bezeichnet, das in der Art eines Rückschlagventils wirkt,
welches mit einer Bypassleitung 52 zusätzlich ansteuerbar ist. Der
Medienanschluß 16 soll
an die Maschineneinheit 54 Tischeinheit eines Bearbeitungszentrums
angeschlossen sein. Der weitere untere Medienanschluß 18 mündet in
ein weiteres Rückschlagventil 56,
das fluidführend
an einen Tank Fluidversorgung angeschlossen ist und in dessen Richtung
seine Sperrtage einnimmt. Ferner ist an den Medienanschluß 18 der
Medienkreis 48 angeschlossen mit einer Versorgungseinheit 58 Motorpumpeneinheit,
welche die Fluidversorgung beispielsweise für einen Kühl- und Filterkreislauf sicherstellt.
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Das
Rückschlagventil 56 öffnet dabei
gegen eine Druckdifferenz Δp1 von vorzugsweise 0,05 bis 0,1 bar. Ferner
ist eine weitere Druckdifferenz Δp2 durch die Drucksituation zwischen unterem
Medienanschluß 18 und
Eingangsseite des Rückschlagventils 56 gegeben,
wobei in die dahingehende Zwischenstrecke der Medienkreis 48 mit
seinem Anschluß einmündet. Das
unter dem Zwang des Mediums (Öl,
Kühlschmiermittel
etc.) schließende Schwimmerventil
muß also
für einen
Entnahmevorgang am Medienanschluß 18 gegen die Summe
der Druckdifferenzen Δp1 + Δp2 öffnen.
Mit dem dahingehenden Schaltverhalten ist sichergestellt, dass Luft nicht
in das System eindringen kann und ist das Schwimmerventil in seiner
oberen Endstellung, kann die über
den Motor M angetriebene Saugpumpe P nach Öffnen des Rückschlagventils 56 die
Fluidversorgung über
den Vorratstank Fluidversorgung sicherstellen. Die sich selbst ansteuernde
Ventilvorrichtung mit Schwimmerventilcharakteristik kommt insoweit
ohne den Einsatz störanfälliger Elektronik aus.