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Die
Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, mit mindestens einem
elektrisch betätigbaren
Ventil, das ein durch elektrische Ansteuerung zwischen einer ersten
und einer zweiten Schaltstellung verlagerbares Ventilglied aufweist,
dem eine Handhilfsbetätigungseinrichtung
zugeordnet ist, die einen relativ zu dem Grundkörper des Ventils axial verschiebbaren Betätigungsstößel aufweist,
der durch manuelle Beaufschlagung eines Betätigungsabschnittes entgegen
der Kraft einer Rückstellfeder
aus einer unbetätigten
in eine betätigte
Stellung verschiebbar ist, um mit einem Antriebsabschnitt auf das
Ventilglied einzuwirken und dieses aus der ersten in die zweite Schaltstellung
zu verlagern, wobei der Betätigungsabschnitt
außerdem
verdrehbar ist, um zu bewirken, dass das Ventilglied durch ständige Beaufschlagung in
der zweiten Schaltstellung gehalten wird.
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Eine
aus der
DE 43 09 695
A1 bekannte Ventileinrichtung enthält zwei als Vorsteuerventile
ausgebildete elektrisch betätigbare
Ventile, die jeweils mit einer Handhilfsbetätigungseinrichtung ausgestattet sind.
Die Handhilfsbetätigungsein richtung
ermöglicht ein
von der elektrischen Ansteuerung unabhängiges, rein manuelles Umschalten
des Ventilgliedes aus einer an einem Ventilsitz anliegenden ersten
Schaltstellung in eine von dem Ventilsitz abgehobene zweite Schaltstellung.
Die Verstellkraft wird dabei mittels eines verschiebbaren Betätigungsstößels aufgebracht,
der durch eine Rückstellfeder
in eine unbetätigte
Stellung vorgespannt ist. Die Betätigungskraft wird manuell in
einen von außen
gut zugänglichen Betätigungsabschnitt
des Betätigungsstößels eingeleitet.
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Durch
vorübergehende
manuelle Beaufschlagung kann der Betätigungsstößel tastend betätigt werden.
Soll das Ventilglied für
längere
Zeit ohne elektrische Unterstützung
in der zweiten Schaltstellung gehalten werden, lässt sich der Betätigungsstößel in der
betätigten
Stellung allerdings auch lösbar blockieren.
Hierzu kann ein drehbares Riegelelement über den Betätigungsabschnitt des in die
betätigte Stellung
verschobenen Betätigungsstößels geschwenkt
werden.
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Die
Funktionalität
einer wahlweise tastend oder verriegelbar betätigbaren Handhilfsbetätigungseinrichtung
offenbart auch die
DE
19 08 689 A in Verbindung mit einer Ventileinrichtung der
eingangs genannten Art. Durch tastende Betätigung eines Betätigungsabschnittes
kann hier ein Betätigungsstößel axial
aus einer unbetätigten
in eine betätigte
Stellung verschoben werden, wobei er mittels einer an ihm ausgebildeten
Schräg fläche auf
ein Ventilglied einwirkt und dieses aus einer zuvor eingenommenen ersten
Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verlagert. Bei Wegnahme
der Verschiebekraft wird der Betätigungsstößel durch
eine ihn beaufschlagende Rückstellfeder
in die unbetätigte
Stellung zurückgeschoben.
Um das Ventilglied dauerhaft in der zweiten Ventilstellung zu fixieren,
lässt sich
der Betätigungsabschnitt
in der unbetätigten
Stellung des Betätigungsstößels kurzfristig
verdrehen, sodass er mit einer Steuerfläche auf einen Haltekäfig einwirkt,
der das Ventilglied in die zweite Schaltstellung verlagert und bei
Erreichen derselben lösbar
verriegelt wird. Der Betätigungsabschnitt
wird dann durch die an ihm angreifende Rückstellfeder in die Ausgangsstellung zurückgedreht.
Zum Aufheben der Verriegelung wird das Ventil elektrisch betätigt.
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Bei
der Handhabung solcher Handhilfsbetätigungseinrichtungen können in
Verbindung mit der Blockierfunktion bedingt durch Herstellungstoleranzen
gewisse Probleme auftreten. Ist im Falle der
DE 43 09 695 A1 der dem
Betätigungsstößel zur
Verfügung
stehende Hub toleranzbedingt zu klein, kann unter Umständen kein
Verriegeln der betätigten
Stellung vorgenommen werden. Möglicherweise
lässt sich
dies zwar bei nur geringen Maßabweichungen durch
eine verstärkte
manuelle Betätigungskraft kompensieren.
Dies kann jedoch zu Beschädigungen an
den Dichtflächen
des Ventilgliedes führen.
Bei Toleranzabweichungen mit entgegengesetzten Vorzeichen kann es
geschehen, dass zwar die Verriegelungsfunktion gewährleistet
ist, der verriegelte Betätigungsstößel jedoch
nicht in dem Maße
auf das Ventilglied einwirkt, dass dieses die zweite Schaltstellung sicher
beibehält.
Im Falle der
DE 19 08
689 A sind an dem Betätigungsstößel für die tastende
und die verriegelnde Betätigung
unterschiedliche Beaufschlagungsabschnitte erforderlich, die durch
entsprechenden Fertigungsaufwand so aufeinander abgestimmt werden
müssen,
dass sich keine gegenseitigen Beeinträchtigungen ergeben. Außerdem erscheint
die zum Einsatz gelangende Verriegelungsmechanik relativ aufwendig
in der Herstellung und verschleißanfällig.
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Die
DE 31 34 756 A1 offenbart
eine Handbetätigungseinrichtung,
bei der ein Betätigungskolben im
gedrückten
Zustand verdreht werden kann, um in Verriegelungseingriff mit einem
Querstift zu gelangen. Nach dem gleichen Prinzip arbeitet eine in
der
DE 27 17 687 B1 beschriebene
Handbetätigungseinrichtung.
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Eine
aus der
DE 71 43 862
U bekannte Handbetätigungseinrichtung
enthält
einen Betätigungsstößel, der
sich zur tastenden Betätigung
axial verschieben lässt
und zur dauerhaften Umschaltung des Ventils in seiner unbetätigten Stellung
verdreht werden kann.
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Bei
einer aus der
DE 18
96 603 U bekannten Handbetätigungseinrichtung erfolgt
die Betätigung
je nach Ausgestaltung entweder durch Verschieben oder durch Verdrehen
eines Betätigungsgliedes.
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Die
DD 223 785 A1 schließlich beschreibt eine
Handzusatzbetätigung
für Magnetventile,
deren Bedienelement zur vorübergehenden
Betätigung
tastend verschoben werden kann und das sich im verschobenen Zustand
durch Verdrehen verriegeln lässt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Handhilfsbetätigungseinrichtung
so zu optimieren, dass ungeachtet auftretender Fertigungstoleranzen
eine sichere und verschleißarme
Funktion gewährleistet
ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Betätigungsstößel in der durch sein Verschieben
hervorgerufenen betätigten
Stellung lösbar blockierbar
ist, indem der Betätigungsabschnitt
in der betätigten
Stellung des Betätigungsstößels unabhängig von
der hierbei eingenommenen Axialposition des Betätigungsstößels aus einer das axiale Verschieben
zwischen der unbetätigten
und der betätigten
Stellung ermöglichenden
Freigabestellung in eine Blockierstellung verdrehbar ist, in der
eine nach radial außen
weisende Nockenfläche
des Betätigungsabschnittes
mit einem durch eine Beaufschlagungsfeder nachgiebig am Grundkörper abgestützten Blockierglied verspannt
und dadurch der Betätigungsabschnitt
zum Blockieren der durch das Verschieben des Betätigungsstößels hervorgerufenen betätigten Stellung
in der Blockierstellung gehalten wird.
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Auf
diese Weise wird erreicht, dass eventuelle Fertigungstoleranzen
praktisch keinen negativen Einfluss mehr auf den Betätigungsvorgang
der Handhilfsbetätigungseinrichtung
haben. Es ist stets gewährleistet,
dass sich der Betätigungsstößel in der betätigten Stellung
problemlos blockieren lässt
und dass hierbei gleichzeitig das zu betätigende Ventilglied mit Sicherheit
in der zweiten Schaltstellung gehalten wird. Solange der Betätigungsabschnitt
drehwinkelmäßig die
Freigabestellung einnimmt, kann er und mithin der gesamte Betätigungsstößel nach
Bedarf durch tastende Betätigung
zwischen der unbetätigten
und der betätigten
Stellung umgeschaltet werden. Soll die betätigte Stellung für längere Zeit
fixiert werden, lässt
sich der Betätigungsabschnitt
aus der Freigabestellung in die Blockierstellung verdrehen, in der
er durch Verspannen mit dem Blockierglied solange gehalten wird,
bis man ihn aktiv wieder in die Freigabestellung zurückdreht.
Die Unabhängigkeit von
Fertigungstoleranzen resultiert daraus, dass die das Blockieren
bewirkende Spannfunktion unabhängig
davon gewährleistet
ist, welche Axialposition der Betätigungsabschnitt in der betätigten Stellung
einnimmt. Ob der Betätigungsabschnitt
nun zum Erreichen der betätigten
Stellung toleranzbedingt mehr oder weniger weit axial verschoben
werden muss, stets kann die betätigte
Stellung zuverlässig
blockiert werden. Fertigungstoleranzen in der Verschieberich tung
des Betätigungsstößels können sich
mithin nicht mehr nachteilig auf die Blockierfunktion auswirken.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zweckmäßigerweise
befinden sich an dem Betätigungsabschnitt
zwei sich diametral gegenüberliegende
Nockenflächen,
die, in Abhängigkeit
von der Drehrichtung, wahlweise mit dem Blockierglied verspannbar
sind. Die Bedienung gestaltet sich somit besonders einfach und erfordert
keinen besonderen Richtungssinn für das Umschalten zwischen der
Freigabestellung und der Blockierstellung.
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Am
einfachsten lässt
sich der Betätigungsabschnitt
gestalten, wenn sich die Nockenfläche in der Längsrichtung
des Betätigungsstößels durchgehend
zwischen den beiden Bereichen erstreckt, die in der unbetätigten und
in der betätigten
Stellung auf gleicher Höhe
mit dem Blockierglied liegen. Gleichwohl ist dies nicht zwingend.
Es genügt
insbesondere, die Nockenfläche
in einem Längenabschnitt
vorzusehen, der die in der Längsrichtung
des Betätigungsstößels zu
erwartenden Fertigungstoleranzen mit Sicherheit abdeckt.
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In
der Umfangsrichtung des Betätigungsstößels schließt sich
an wenigstens einer Seite der Nockenfläche zweckmäßigerweise eine Freigabefläche an,
deren Abstand zur Längsachse
des Betätigungsstößels geringer
ist als derjenige der Nockenfläche. In
der Freigabestellung nimmt der Betätigungsabschnitt eine dahingehende
Drehposition ein, dass die Freigabefläche dem mit der Beaufschlagungsfeder kooperierenden
Blockierglied gegenüberliegt.
Hierbei ist das Blockierglied nur minimal oder vorzugsweise überhaupt
nicht mit der Freigabefläche
verspannt, so dass der Betätigungsstößel tastend
axial verschiebbar ist, ohne einer nennenswerten Querkraft ausgesetzt
zu sein, die einen Verschleiß hervorrufen
könnte.
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Vorzugsweise
ist der Betätigungsabschnitt so
gestaltet, dass er über
einen Exzenterabschnitt verfügt,
dessen Außenumfangsfläche einen
bezüglich
der Längsachse
des Betätigungsstößels exzentrischen
Verlauf besitzt, wobei die Nockenfläche den Bereich größten Abstandes
von der Längsachse
definiert. Der Exzenterabschnitt kann beispielsweise durch einen
länglichen
Querschnitt des Betätigungsabschnittes
gebildet sein.
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Der
Betätigungsstößel ist
zweckmäßigerweise
als einstückiges
Bauteil ausgeführt,
das sowohl den Betätigungsabschnitt
als auch den Antriebsabschnitt beinhaltet. Dadurch macht der Antriebsabschnitt
die Bewegungen des Betätigungsabschnittes jeweils
unmittelbar mit.
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Das
Blockierglied ist insbesondere in quer zur Längsachse des Betätigungsstößels verschiebbarer
Weise an dem Grundkörper
gelagert. Es kann stößelartig
ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise
ist es in einer Querbohrung des Grundkörpers verschiebbar geführt, die
seitlich in eine den Betätigungsstößel aufnehmende
Führungsausnehmung einmündet.
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Bei
der Beaufschlagungsfeder handelt es sich zweckmäßigerweise um eine zwischen
dem Blockierglied und dem Grundkörper
angeordnete Schraubendruckfeder. Sie kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.
Alternativ wäre
beispielsweise auch ein Federelement aus gummielastischem Material denkbar,
beispielsweise eine Elastomerfeder.
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Es
wäre möglich, die
Nockenfläche
und die mit dieser zusammenwirkende Blockierfläche des Blockiergliedes jeweils
derart glattflächig
auszubilden, dass durch das Verspannen ein rein kraftschlüssiges Zusammenwirken
auftritt. Um eine verbesserte Sicherheit gegen unbeabsichtigtes
Verstellen auch in solchen Fällen
zu erhalten, in denen die Ventileinrichtung Erschütterungen
oder sonstigen mechanischen Beeinträchtigungen ausgesetzt ist,
empfiehlt sich jedoch eine dahingehende Flächengestaltung, dass in der
Blockierstellung zusätzlich
auch ein zumindest geringfügiger
Formschluss zwischen den miteinander verspannten Komponenten auftritt.
Dies erreicht man bei spielsweise dadurch, dass sowohl an der Nockenfläche als
auch an der Blockierfläche
eine definierte Oberflächenrauhigkeit
vorhanden ist, die dazu führt,
dass die beiden Flächen
quer zur Verschieberichtung des Betätigungsstößels nach Art einer Verzahnung
ineinander eingreifen. Unter Umständen reicht eine solche Oberflächenrauhigkeit
auch schon an einer der beiden Flächen aus, wenn die andere Fläche über eine
gewisse Nachgiebigkeit verfügt,
die der Oberflächenrauhigkeit
des anderen Teils ein Eindrücken
erlaubt.
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Vorzugsweise
realisiert man die Oberflächenrauhigkeit
durch eine Riffelung mit sehr feiner Teilung, beispielsweise im
Bereich von etwa 0,08 mm.
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Die
Nockenfläche
ist insbesondere so angeordnet und ausgebildet, dass das Umschalten
zwischen der Freigabestellung und der Blockierstellung durch ein
Verdrehen des Betätigungsabschnittes
um 90° hervorgerufen
werden kann.
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Die
Ventileinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass das Ventilglied
in der ersten Schaltstellung unter gleichzeitigem Verschließen eines Ventilkanals
an einem Ventilsitz anliegt und in der zweiten Schaltstellung gegen
eine Federkraft von dem Ventilsitz abgehoben ist, um den Ventilkanal
freizugeben.
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Bei
dem elektrisch betätigbaren
Ventil handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil mit einer
Elektromagneteinrichtung zur elektrisch hervorgerufenen Betätigung des
Ventilgliedes. Allerdings kann das erfindungsgemäße Prinzip auch auf andere Arten
von Ventilen übertragen
werden.
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Die
Ventileinrichtung ist insbesondere als vorgesteuertes Mehrwegeventil
ausgeführt.
Hierbei enthält
sie ein fluidisch betätigbares
Hauptventil, an dem mindestens ein mit der Handhilfsbetätigungseinrichtung
ausgestattetes, elektrisch betätigbares
Ventil als Vorsteuerventil angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem
Längsschnitt
und in nur teilweiser Darstellung, wobei das Ventilglied die erste
Schaltstellung und der Betätigungsstößel die
Freigabestellung und zugleich die unbetätigte Stellung einnimmt, das
Ganze gemäß Schnittlinie
I-I aus 2,
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2 die
Anordnung aus 1 in einem Querschnitt gemäß Schnittlinie
II-II,
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3 eine
perspektivische Einzeldarstellung des Betätigungsstößels und der diesem zugeordneten
Blockiermittel in dem den 1 und 2 entsprechenden
Betätigungszustand,
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4 die
Ventileinrichtung aus 1 bei in die betätigte Stellung
verlagerten, sich noch in der Freigabestellung befindendem Betätigungsabschnitt, wobei
das Ventilglied in die zweite Schaltstellung verlagert ist, gemäß Schnittlinie
IV-IV aus 5,
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5 einen
Querschnitt durch die Anordnung aus 4 gemäß Schnittlinie
V-V,
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6 eine
perspektivische Einzeldarstellung des Betätigungsstößels mit zugeordneten Blockiermitteln
in dem den 4 und 5 entsprechenden Betätigungszustand,
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7 erneut
einen Längsschnitt
durch die Ventileinrichtung aus 1, hier
bei in die betätigte Stellung
verschobenem und gleichzeitig die Blockierstellung einnehmendem
Betätigungsstößel, gemäß Schnittlinie
VII-VII aus 8,
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8 einen
Querschnitt durch die Anordnung aus 7 gemäß Schnittlinie
VIII-VIII,
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9 eine
perspektivische Einzeldarstellung des Betätigungsstößels mit zugeordneten Blockiermitteln
in dem den 7 und 8 entsprechenden Betätigungszustand,
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10 einen
Ausschnitt aus 4 im Schnitt gemäß Schnittlinie
X-X und
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11 einen
Ausschnitt aus 7 im Schnitt gemäß Schnittlinie
XI-XI.
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Die 1, 4 und 7 zeigen
jeweils im Längsschnitt
einen Endabschnitt einer insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichneten
Ventileinrichtung, die hier in Form eines vorgesteuerten Mehrwegeventils
ausgebildet ist. Sie enthält
ein in 1 strichpunktiert angedeutetes Hauptventil 2 an
sich bekannter Bauart, das über
ein Hauptventilgehäuse 3 verfügt, in dem
ein zwischen verschiedenen Schaltstellungen umschaltbares Hauptventilglied 4 angeordnet ist,
insbesondere ein Ventilschieber. Je nach Schaltstellung kann das
Hauptventilglied 4 nicht weiter dargestellte Hauptventilkanäle in unterschiedlichem Muster
miteinander verbinden, um gewisse Fluidströmungen zuzulassen oder zu unterbinden.
Normalerweise verlaufen in dem Hauptventilgehäuse 3 ein mit einer
Druckquelle verbindbarer Speisekanal, ein mit einer Drucksenke,
z. B. der Atmosphäre
verbindbarer Entlastungskanal und mindestens ein mit einem zu betätigenden
Verbraucher verbindbarer Arbeitskanal. Der Arbeitskanal kann dann
je nach Schaltstellung des Hauptventilgliedes 4 entweder
mit dem Speisekanal oder mit dem Entlastungskanal verbunden werden.
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An
den beiden Stirnseiten des Hauptventils 2 ist jeweils ein
elektrisch betätigbares
Vorsteuerventil 5 angeordnet, von denen nur eines gezeigt
ist, wobei das andere in gleicher Weise gestaltet ist. Die Vorsteuerventile 5 können die
Fluidbeaufschlagung des Hauptventilgliedes 4 steuern, um
dieses in die jeweils gewünschte
Schaltstellung zu verlagern.
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Auf
das zweite Vorsteuerventil kann verzichtet werden, wenn statt dessen
zum Beispiel eine Federeinrichtung zur Rückstellung des Hauptventilgliedes 4 verwendet
wird.
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Sind
zwei Vorsteuerventile
5 vorhanden, können diese auch gemeinsam an
ein und demselben Endbereich des Hauptventils
2 angeordnet
werden, insbesondere nach dem Vorbild der
DE 43 09 695 A1 .
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Das
Vorsteuerventil 5 enthält
einen ein- oder mehrteiligen Grundkörper 6, der stirnseitig
an das Hauptventilgehäuse 3 angesetzt
ist. An ihn insbesondere stirnseitig angebaut ist eine elektrische
Antriebseinrichtung in Gestalt einer Elektromagneteinrichtung 7.
Bei dem Vorsteuerventil 5 handelt es sich folglich um ein
Magnetventil. Die Erfindung lässt
sich allerdings auch bei anderen Ventilarten realisieren, beispielsweise
bei Piezoventilen.
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Die
Elektromagneteinrichtung 7 kann derart elektrisch angesteuert
werden, dass sie ein Ventilglied 8 unter Ausführung einer
linearen Umschaltbewegung 12 zwischen einer aus 1 ersichtlichen ersten
Schaltstellung und einer aus 4 und 7 ersichtlichen
zweiten Schaltstellung verlagert. Das Ventilglied 8 ist
hierzu ein integraler Bestandteil eines beweglichen Magnetankers 13 der
Elektromagneteinrichtung 7, der durch elektrisches Erregen
einer nur in 1 angedeuteten Spuleneinrichtung 14 verstellbar
ist. Die hierfür
erforderlichen elektrischen Betätigungssignale
können über eine
elektrische Schnittstelleneinrichtung 15 eingespeist werden.
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Anstatt
als Baueinheit können
das Ventilglied 8 und der bewegliche Magnetanker 13 auch
als gesonderte Teile ausgeführt
sein, die auf beliebige Weise antriebsmäßig miteinander verbunden sind.
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Das
Ventilglied 8 ist insbesondere stößelartig ausgebildet und verfügt an seinen
beiden Stirnseiten über
eine erste bzw. zweite Dichtfläche 16, 17.
Die erste Dichtfläche 16 liegt
einem am Grundkörper 6 ausgebildeten
ersten Ventilsitz 18 gegenüber, der die Mündung eines
in dem Grundkörper 6 verlaufenden ersten
Ventilkanals 22 umrahmt. Der entgegengesetzten zweiten
Dichtfläche 17 liegt
ein bevorzugt an der Elektromagneteinrichtung 7 ausgebildeter
zweiter Ventilsitz 19 gegenüber, der die Kanalmündung eines
andernends zur Atmosphäre
ausmündenden zweiten
Ventilkanals 23 umrahmt.
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Der
erste Ventilkanal 22 steht im Betrieb der Ventileinrichtung 1 mit
einer Druckquelle in Verbindung. Dies geschieht beispielsweise dadurch,
dass er über
den in 1 strichpunktiert angedeuteten Kanalverlauf mit
dem oben erwähnten
Speisekanal des Hauptventils 2 verbunden ist. Die Druckquelle
liefert unter atmosphärischem Überdruck
stehendes fluidisches Druckmedium, insbesondere Druckluft.
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Der
erste Ventilsitz 18 liegt in einer in dem Grundkörper 6 ausgebildeten
Ventilkammer 25, die über
einen dritten Ventilkanal 24 in ständiger Verbindung mit einer
zu dem Hauptventil 2 gehörenden Beaufschlagungskammer 26 steht,
die von einer mit dem Hauptventilglied 4 antriebsmäßig verbundenen Beauf schlagungsfläche 27 begrenzt
ist, beispielsweise von einer Stirnfläche des Hauptventilgliedes 4.
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Befindet
sich das Ventilglied 8 in der ersten Schaltstellung, trennt
es den ersten Ventilkanal 22 von der Ventilkammer 25 ab
und verbindet gleichzeitig den dritten Ventilkanal 24 mit
dem zur Atmosphäre führenden
zweiten Ventilkanal 23. Die Beaufschlagungskammer 26 ist
mithin drucklos, so dass das Hauptventilglied 4 eine aus 1 ersichtliche
Schaltstellung einnehmen kann, in der die Beaufschlagungskammer 26 ein
minimales Volumen aufweist.
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In
der aus 4 und 7 ersichtlichen zweiten
Schaltstellung ist das Ventilglied 8 vom ersten Ventilsitz 18 abgehoben
und liegt mit seiner zweiten Dichtfläche 17 am zweiten
Ventilsitz 19 an. Dadurch ist der zweite Ventilkanal 23 abgesperrt
und es kann Druckmedium aus dem geöffneten ersten Ventilkanal 22 über die
Ventilkammer 25 in die Beaufschlagungskammer 26 einströmen, um
das Hauptventilglied 4 zu beaufschlagen und in eine andere Schaltstellung
zu verlagern.
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Die
beiden Dichtflächen 16, 17 sind
zweckmäßigerweise
Bestandteile gesonderter oder eines gemeinsamen gummielastischen
Dichtelementes 28, das zu dem Ventilglied 8 gehört.
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Bei
deaktivierter Elektromagneteinrichtung 7 liegt die erste
Schaltstellung vor, die durch eine das Ventilglied 8 beaufschlagende
Federeinrichtung 32 aufrecht erhalten wird. Zum Umschalten
in die zweite Schaltstellung ist folglich die rückstellende Kraft der Federeinrichtung 32 zu überwinden.
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Das
Vorsteuerventil 5 ist zusätzlich mit einer Handhilfsbetätigungseinrichtung 33 ausgestattet,
die es ermöglicht,
das Ventilglied 8 ohne Mitwirkung der Elektromagneteinrichtung 7,
durch eine rein manuell aufbringbare Betätigungskraft, aus der ersten
Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zu verlagern und dort
auch so lange wie gewünscht
zu halten. Die Handhilfsbetätigungseinrichtung 33 wird
vor allem zu Wartungszwecken oder bei einem Testbetrieb der Ventileinrichtung
genutzt.
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Die
Handhilfsbetätigungseinrichtung 33 enthält einen
Betätigungsstößel 34,
der in einer zur Außenfläche des
Grundkörpers 6 hin
offenen Führungsausnehmung 35 des
Grundkörpers 6 in
Richtung seiner Längsachse 36 linear
verschiebbar angeordnet ist. Die beim Verschieben ausgeführte Bewegung
sei im Folgenden als durch einen Doppelpfeil angedeutete Umschaltbewegung 31 bezeichnet.
Die Führungsausnehmung 35 verfügt über einen
kreisförmigen
Querschnitt, wobei sie in Längsrichtung
abgestuft ausgeführt
sein kann.
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Der
innere axiale Endabschnitt 37 der Führungsausnehmung 35 steht über einen
Durchgang 38 mit demjenigen Bereich der Ventilkammer 25 in Verbindung,
in dem sich der die erste Dichtfläche 16 aufweisende
vordere Endabschnitt 42 des Ventilgliedes 8 befindet.
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Der
Betätigungsstößel 34 ist
insbesondere so angeordnet, dass seine Längsachse 36 und mit ihm
die Umschaltbewegung 31 quer und vorzugsweise rechtwinkelig
zur Richtung der Umschaltbewegung 12 des Ventilgliedes 8 verläuft.
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Der
im Bereich des inneren Endabschnittes 37 der Führungsausnehmung 35 angeordnete
Endabschnitt des Betätigungsstößels 34 bildet
einen zum Zusammenwirken mit dem Ventilglied 8 vorgesehenen
Antriebsabschnitt 44. Der entgegengesetzte, äußere Endabschnitt
liegt zweckmäßigerweise ebenfalls
innerhalb der Führungsausnehmung 35 und
bildet einen für
manuelle Aktivierung ausgelegten Betätigungsabschnitt 43.
Da die Führungsausnehmung 35 zur
Außenfläche des
Grundkörpers 6 ausmündet, ist
der dort liegende Betätigungsabschnitt 43 von
außen
her zugänglich,
um manuell mit einer drückenden
Betätigungskraft
beaufschlagbar zu sein, die in Richtung des inneren Endabschnittes 37 wirkt.
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Der
Betätigungsstößel 34 ist
zweckmäßigerweise
ein sowohl den Betätigungsabschnitt 43 als auch
den Antriebsabschnitt 44 beinhaltendes einstückiges Bauteil.
Dies hat zur Folge, dass der Antriebsabschnitt 44 die Bewegungen
des Betätigungsabschnittes 43 jeweils
unmittelbar mitmacht.
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Durch
eine Rückstellfeder 56 ist
der Betätigungsstößel 34 in
Richtung nach axial außen
in die aus 1 und 2 ersichtliche
unbetätigte
Stellung vorgespannt. Ein in den Betätigungsstößel 34 seitlich eingreifendes
Sicherungsglied 45 hält
den Betätigungsstößel 34 dabei
in der Führungsausnehmung 35 zurück und verhindert
sein Herausfallen.
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Durch
Aufbringen einer Drückkraft
auf den Betätigungsabschnitt 43 kann
der Betätigungsstößel 34 entgegen
der Kraft der Rückstellfeder 56 aus
der unbetätigten
Stellung in die aus 4 und 5 ersichtliche
betätigte
Stellung verschoben werden. Wird auf eine noch zu erläuternde
Blockiermaßnahme
verzichtet, und die Drückkraft
anschließend
wieder weggenommen, schiebt die Rückstellfeder 56 den
Betätigungsstößel 34 wieder
in die unbetätigte Stellung
zurück.
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Die
Rückstellfeder 56 befindet
sich zweckmäßigerweise
in dem inneren Endabschnitt 37, wobei sie sich einenends
am Grund der Führungsausnehmung 35 und
andernends an dem Antriebsab schnitt 44 abstützt. Hierbei
kann sie in eine Zentrierausnehmung 57 des Antriebsabschnittes 44 eintauchen.
Bei der Rückstellfeder 56 handelt
es sich um eine Druckfeder, vorzugsweise um eine Schraubendruckfeder.
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Beim
Umschalten des Betätigungsstößels 34 aus
der unbetätigten
in die betätigte
Stellung beaufschlagt, der Antriebsabschnitt 44 nach Zurücklegen einer
kurzen Wegstrecke über
den Durchgang 38 hinweg den vorderen Endabschnitt 42 des
Ventilgliedes 8. Dadurch wird das Ventilglied 8 vom
ersten Ventilsitz 18 abgehoben und in die zweite Schaltstellung
verlagert. Die betätigte
Stellung des Betätigungsstößel 34 liegt
vor, wenn das Ventilglied 8 durch Anlage an dem zweiten
Ventilsitz 19 die zweite Schaltstellung erreicht hat und
sich dadurch nicht mehr weiter bewegen kann. Dadurch wird auch der Betätigungsstößel 34 an
einer Weiterbewegung ins Innere der Führungsausnehmung 35 gehindert.
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Ein
am Außenumfang
des Betätigungsstößels 34 angeordneter
Dichtungsring 58 liegt ständig unter Abdichtung an der
Innenfläche
der Führungsausnehmung 35 an
und verhindert dadurch einen Fluidaustritt aus der Ventilkammer 25 durch
die Führungsausnehmung 35 hindurch.
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Bisher
wurde erläutert,
wie das Ventilglied 8 durch eine tastende Betätigung des
Betätigungsstößels 34 bei
Bedarf vorübergehend
aus der ersten in die zweite Schaltstellung umschaltbar ist. Die
Handhilfsbestätigungseinrichtung 33 ist
jedoch darüber
hinaus so ausgelegt, dass der Betätigungsstößel 34 in seiner betätigten Stellung
mechanisch lösbar
blockierbar ist, so dass er auch bei Wegnahme der manuell aufgebrachten
Betätigungskraft
in der betätigten
Stellung verbleibt. Dadurch kann das Ventilglied 8 für beliebig
lange Zeit durch Beaufschlagung in der zweiten Schaltstellung gehalten
und insbesondere fest an den als Anschlag fungierenden zweiten Ventilsitz 19 angedrückt werden.
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Die
für diese
Blockiermaßnahme
verantwortlichen Blockiermittel 46 sind in vorteilhafter
Weise so ausgelegt, dass sie ein sicheres, axial unbewegliches Fixieren
des Betätigungsstößels 34 unabhängig davon
ermöglichen,
welche Axialposition relativ zu der Führungsausnehmung 35 der
Betätigungsstößel 34 in
der betätigten
Stellung einnimmt. Abhängig
von Fertigungstoleranzen kann die der betätigten Stellung entsprechende
Axialposition minimal variieren. Mit anderen Worten kann der Betätigungsstößel 34 in der
betätigten
Stellung toleranzabhängig
mehr oder weniger tief axial in die Führungsausnehmung 35 eintauchen.
Durch die Blockiermittel 46 wird dies ignoriert. Der Betätigungsstößel 34 kann
ungeachtet der konkret einge nommenen Axialposition in der durch das
Erreichen der zweiten Schaltstellung des Ventilgliedes 8 definierten
betätigten
Stellung axial spielfrei fixiert werden. Bei dem Blockiervorgang
erfährt
der Betätigungsstößel 34 keine
Kraft in Richtung der Umschaltbewegung 31 und wird dadurch
insbesondere nicht zusätzlich
mit dem Ventilglied 8 verspannt, was eventuell zu Beschädigungen
an der zweiten Dichtfläche 17 führen könnte. Außerdem wird
der Betätigungsstößel 34 auch
an einem minimalen axialen Zurückweichen
gehindert, so dass der sichere Dichtkontakt zwischen der zweiten
Dichtfläche 17 und dem
zweiten Ventilsitz 19 sicher beibehalten wird.
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Zu
den Blockiermitteln 46 gehört ein an dem Betätigungsabschnitt 43 des
Betätigungsstößels 34 ausgebildeter
Exzenterabschnitt 47. Dieser zeichnet sich zweckmäßigerweise
durch eine vor allem aus 10 und 11 ersichtliche
längliche
Querschnittsgestalt aus, wobei er zwei sich bezüglich der Längsachse 36 diametral
gegenüberliegende,
nach radial außen
weisende Nockenflächen 48 definiert.
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In
der Umfangsrichtung des Betätigungsstößels 34 zwischen
den beiden Nockenflächen 48 liegen
zwei sich ebenfalls diametral gegenüberliegende Freigabeflächen 49,
die ebenfalls nach radial außen weisen.
Deren Abstand zur Längsachse 36 ist
geringer als derjenige der Nockenflächen 48.
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Exemplarisch
sind die Freigabeflächen 49 leicht
gewölbt
und gehen mit je einem im Wesentlichen ebenen Flächenabschnitt in die beiden
angrenzenden Nockenflächen 48 über.
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Der
mit den Nockenflächen 48 und
den Freigabeflächen 49 ausgestattete
Betätigungsabschnitt 43 ist
um die Längsachse 36 relativ
zu dem Grundkörper 6 verdrehbar.
Diese Verdrehbarkeit gilt aufgrund der Einstückigkeit beim Ausführungsbeispiel für den gesamten
Betätigungsstößel 34,
also einschließlich
des Antriebsabschnittes 44. Die Drehbarkeit ist wenigstens
in der betätigten
Stellung des Betätigungsstößels 34 gegeben,
vorzugsweise aber auch in der unbetätigten Stellung und in jeder
Axialposition dazwischen.
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Die
Drehlagerung wird dadurch erreicht, dass der Betätigungsstößel 34 über einen
oder mehrere als Führungsabschnitte 62 fungierende
Längenabschnitte
verfügt,
die komplementär
zur Führungsausnehmung 35 kreisförmig konturiert
sind, so dass der Betätigungsstößel 34 in
der Führungsausnehmung 35 unabhängig von
seiner Axialposition verdrehbar gelagert ist.
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Um
das gewünschte
Drehmoment bequem einleiten zu können,
ist an dem Betätigungsabschnitt 43 eine
Werkzeugangriffskontur 63 ausgebildet, an der sich ein
in der Hand gehaltenes, geeignetes Drehwerkzeug ansetzen lässt, beispielsweise
ein Schrau bendreher. Exemplarisch besteht die Werkzeugangriffskontur 63 aus
einem stirnseitig in den Betätigungsabschnitt 43 eingebrachten
Schlitz.
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Das
Drehwerkzeug kann auch genutzt werden, um die zum Umschalten in
die betätigte
Stellung erforderliche Drückkraft
zu übertragen.
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Die
mögliche
Drehbewegung des Betätigungsabschnittes 43 ist
in der Zeichnung bei 64 durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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In
die Führungsausnehmung 35 mündet seitlich
axial zwischen dem inneren und dem äußeren Endabschnitt eine Querbohrung 65 ein.
In dieser Querbohrung 65 ist ein zu den Blockiermitteln 46 gehörendes Blockierglied 66 derart
verschiebbar geführt,
dass es quer und insbesondere rechtwinkelig zu der Längsachse 36 bewegbar
ist. Das zum Beispiel stößelartig
ausgebildete Blockierglied 66 ragt ein Stuck weit radial
in die Führungsausnehmung 35 hinein
und verfugt an der dem Betätigungsstößel 34 zugewandten
Stirnseite über
eine Blockierfläche 67.
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In
der Querbohrung 65 befindet sich, auf der dem Betätigungsstößel 34 entgegengesetzten
Seite des Blockiergliedes 66, eine Beaufschlagungsfeder 68,
die in der Lage ist, das Blockierglied 66 mit der Außenumfangsfläche des
Betätigungsstößels 34 zu verspannen.
Die Beaufschlagungsfeder 68 ist als Druckfeder ausgeführt, vorzugsweise
als Schraubenfeder. Alternativ könnte
sie beispielsweise auch aus einem Elastomerkörper bestehen.
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Eine
außen
in die Querbohrung 65 eingepresste Kugel 69 stellt
das bezüglich
dem Grundkörper 6 ortsfeste
Widerlager für
die Beaufschlagungsfeder 68 dar. Alternativ könnte die
Beaufschlagungsfeder 68 natürlich auch auf andere Weise
an dem Grundkörper 6 abgestützt sein.
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Durch
den partiellen Eingriff in die Querbohrung 65 ist das Blockierglied 66 in
Richtung der Umschaltbewegung 31 an dem Grundkörper 6 abgestützt.
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In
Richtung der Längsachse 36 liegt
das Blockierglied 66 in einem Bereich der Führungsausnehmung 35,
in dem sich ungeachtet der momentanen Axialposition des Betätigungsstößels 34 der
Exzenterabschnitt 47 befindet. Bei der Umschaltbewegung 31 bewegt
sich also der Exzenterabschnitt 47 neben dem Blockierglied 66.
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Durch
entsprechende Drehpositionierung kann der Betätigungsabschnitt 43 und
mithin der gesamte Betätigungsstößel 34 winkelmäßig in der
aus 1 bis 6 ersichtlichen Freigabestellung
positioniert werden, in der eine der beiden Freigabeflächen 49 der
Blockierfläche 67 des
Blockiergliedes 66 quer zu der Längsachse 36 gegenüberliegt.
Dieser Zustand ist auch nochmals aus 10 ersichtlich.
In dieser Freigabestellung ist das Blockierglied 66 wirkungslos,
weil es durch die Beaufschlagungsfeder 68 nicht oder nur
geringfügig
gegen die ihm zugewandte Freigabefläche 49 vorgespannt
ist. Vorzugsweise sind die Komponenten so ausgelegt, dass die Beaufschlagungsfeder 68 in
der Freigabestellung des Betätigungsabschnittes 43 völlig ohne
Vorspannung ist. Das Blockierglied 66 ist dann mit geringfügigem Bewegungsspiel
zwischen der Beaufschlagungsfeder 68 und dem Betätigungsstößel 34 angeordnet.
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Befindet
sich der Betätigungsabschnitt 43 in der
geschilderten Freigabestellung, findet folglich keine Blockierung
statt. Der Betätigungsstößel 34 kann
nun ungehindert in der schon erläuterten
Weise die Umschaltbewegung 31 ausführen.
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An
der dem inneren axialen Ende des Betätigungsstößel 34 zugewandten
Seite ist der Exzenterabschnitt 47 von einem der Führungsabschnitte 65 begrenzt.
Dieser fungiert als Sicherungsanschlag zum Zusammenwirken mit dem
als Sicherungsglied 45 fungierenden Blockierglied 66,
um den Betätigungsstößel 34 entgegen
der Stellkraft der Rückstellfeder 56 im
Innern der Führungsausnehmung 35 zurückzuhalten.
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Zum
Blockieren des Betätigungsstößels 34 in
der betätigten
Stellung genügt
es, den Betätigungsabschnitt 43 aus
der geschilderten Freigabestellung so weit zu verdrehen, bis eine
der beiden Nockenflächen 48 vor
der Blockierfläche 67 des
Blockiergliedes 66 zu liegen kommt. Bei dieser Drehbewegung
wird das Blockierglied 66 in die Querbohrung 65 hinein
zurückgedrängt, wobei
es die Beaufschlagungsfeder 68 komprimiert und auf diese
Weise eine starke Vorspannung erfährt, mit der es die zugewandte
Nockenfläche 48 beaufschlagt.
Diese Drehstellung sei als Blockierstellung bezeichnet und ist aus 7 bis 9 und 11 ersichtlich.
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Durch
die Vorspannung des Blockiergliedes 66 wird der in die
Blockierstellung gedrehte Betätigungsabschnitt 43 so
festgespannt, dass die Rückstellfeder 56 auch
nach Wegnahme der manuellen Beaufschlagungskraft nicht mehr in der
Lage ist, den Betätigungsstößel 34 in
die unbetätigte
Stellung zurückzuschieben.
Auch der im Innern der Ventilkammer 25 anstehende Druck
vermag den Betätigungsstößel 34 nicht
zurückzuschieben.
Somit ist der Betätigungsstößel 34 durch
eine einfache Drehbewegung axial unbeweglich fixiert.
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Zum
Lösen der
Blockierung genügt
es, den Betätigungsabschnitt 43 neuerlich
zu verdrehen, bis wiederum eine der beiden Frei gabeflächen 49 gegenüber dem
Blockierglied 66 zu liegen kommt und dieses folglich keine
Vorspannung mehr ausüben kann.
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Bedingt
durch die geschilderte Anordnung der Nockenflächen 48 und der Freigabeflächen 49 genügt eine
Drehung um 90°,
um den Betätigungsabschnitt 43 zwischen
der Freigabestellung und der Blockierstellung zu verdrehen.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass es selbstverständlich prinzipiell ausreichen
würde,
den Exzenterabschnitt 47 mit nur einer Nockenfläche 48 und
nur einer Freigabefläche 49 zu
versehen.
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Dadurch,
dass sich der Exzenterabschnitt 47 und mithin jede Nockenfläche 48 entlang
des gesamten Bereiches erstreckt, der sich beim Umschalten des Betätigungsstößels 34 an
dem Blockierglied 66 vorbeibewegt, kann problemlos gewährleistet
werden, dass die Spannfunktion unabhängig davon eintritt, welche
spezifische Axialposition der Betätigungsstößel 34 in der betätigten Stellung
einnimmt. Es ist insofern von Vorteil, wenn sich der Exzenterabschnitt 47 einschließlich der
Nockenflächen 48 und der
Freigabeflächen 49 in
der Längsrichtung
des Betätigungsstößels 34 durchgehend
zwischen den beiden Bereichen erstreckt, die in der unbetätigten Stellung
und in der betätigten
Stellung auf gleicher Höhe mit
dem Blockierglied 66 liegen.
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Allerdings
wäre es
für die
gewünschte
Funktionalität
prinzipiell ausreichend, wenn sich die in Richtung der Umschaltbewegung 31 gemessene
axiale Länge
des Enzenterabschnittes 47 auf denjenigen Bereich beschränken würde, der – unter
Einbeziehung der möglichen
Toleranzen – in
der betätigten Stellung
des Betätigungsstößels 34 auf
gleicher Höhe
mit dem Blockierglied 66 liegt. Es ist ja ausreichend,
wenn sich die Blockiermöglichkeit
ausschließlich
auf die betätigte
Stellung des Betätigungsstößels 34 beschränkt. Um
die in der Freigabestellung gewünschte
Umschaltbewegung 31 zu ermöglichen, würde sich allerdings auch bei
einer solchen modifizierten Bauform die Freigabefläche 49 über den
gesamten Bereich erstrecken, der sich beim Umschalten des Betätigungsstößels 34 an
dem Blockierglied 66 vorbeibewegt.
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Damit
der Betätigungsstößel 34 auch
bei Erschütterungen
oder sonstigen äußeren Einwirkungen sicher
in der betätigten
Stellung blockierbar ist, sind zweckmäßigerweise an jeder Nockenfläche 48 und an
der Blockierfläche 67 erste
und zweite Oberflächenrauhigkeiten 72, 73 ausgebildet,
die es ermöglichen,
dass das Blockierglied 66 und der Betätigungsabschnitt 43 im
miteinander verspannten Zustand miteinander in Verzahnungs eingriff
stehen. Dadurch wird der Betätigungsstößel 34 nicht
nur durch Kraftschluss, sondern zusätzlich durch Formschluss in der
betätigten
Stellung gehalten. Indem die Oberflächenrauhigkeit relativ fein
ausgeführt
wird, kann dennoch eine zumindest annähernd stufenlose Fixierung des
Betätigungsstößels 34 stattfinden.
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Bevorzugt
sind die beiden Oberflächenrauhigkeiten 72, 73 jeweils
als Riffelung ausgebildet. Hierbei handelt es sich insbesondere
um eine zahnstangenartige lineare Verzahnung, die sich in der Richtung
der Umschaltbewegung 31 erstreckt, wobei die Zahnflanken
rechtwinkelig zur Richtung der Umschaltbewegung 31 verlaufen.
An der Nockenfläche 48 kann
die erste Oberflächenrauhigkeit 72 entlang eines
Streifens verlaufen. Bei dem Blockierglied 66 erstreckt
sich die zweite Oberflächenrauhigkeit 73 zweckmäßigerweise über die
gesamte Blockierfläche 67.
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Für die Riffelung
wird eine sehr feine Teilung gewählt,
also ein sehr kleiner Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden
Riffelungserhebungen, beispielsweise im Bereich von 0,08 mm. Damit
ist die schon erwähnte,
quasi stufenlose Blockierung des Betätigungsstößels 34 garantiert.
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Abweichend
vom Ausführungsbeispiel
könnte
sich die Oberflächenrauhigkeit
auch nur auf das Blockierglied 66 oder nur die Nockenfläche 48 beschränken. Auch
in diesem Fall kann eine Art Verzahnungseingriff erzielt werden,
wenn die Oberflächenrauhigkeit
durch die Kraft der Beaufschlagungsfeder 68 minimal in
die gegenüberliegende
Fläche
eingedrückt
wird.
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Im
Bereich jeder Nockenfläche 48 ist
der Betätigungsabschnitt 43 zweckmäßigerweise
abgeflacht und mit einer – vorbehaltlich
der eventuell vorhandenen Oberflächenrauhigkeit – ebenen
Ausdehnung versehen. In Verbindung mit einer ebenen Blockierfläche 67 ist
somit in der Blockierstellung ein großflächiger Kontakt zwischen Blockierglied 66 und Betätigungsabschnitt 43 gewährleistet,
wie dies in 11 gut zum Ausdruck kommt. Der
großflächige Kontakt
gewährleistet
zum einen ein sicheres Verspannen und verhindert zum anderen auch
bei Erschütterungen
ein versehentliches selbsttätiges
Zurückdrehen
des Betätigungsabschnittes 43 in
die Freigabestellung.
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Der
radiale Abstand der Außenumfangsfläche des
Exzenterabschnittes 47 von der Längsachse 36 ändert sich
ausgehend von der Freigabefläche 49 zur
Nockenfläche 48 zweckmäßigerweise
nicht schlagartig, sondern allmählich.
Es können
insbesondere abgerundete Übergänge vorhanden
sein, damit sich das Blockierglied 66 ohne größere Kraftanstrengung
entgegen der Stellkraft der Beaufschlagungsfeder 68 zurückdrängen lässt, wenn
man den Betätigungsabschnitt 43 verdreht.