Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einem Ventilgehäuse und einem diesbezüglich bewegbaren Ventilglied, wobei das Ventilglied mittels eines an mindestens einer mit ihm antriebsmäßig verbundenen Antriebsfläche anstehenden Steuerdruckes antreibbar ist, und mit mindestens einer Steuereinheit zur Bereitstellung des Steuerdruckes.The invention relates to a valve, with a valve housing and a valve member movable in this respect, wherein the valve member can be driven by means of a control pressure applied to at least one driving surface connected to it, and with at least one control unit for providing the control pressure.
Ventile dieser Art werden zur Steuerung von Fluidströmen genutzt. Hauptsächliche Anwendungsgebiete sind die Steuerung und Regelung (Dosierung/Mischung) von Stoffströmen sowie die gesteuerte Betätigung fluidbetätigter Antriebe, beispielsweise Pneumatikzylinder. Die EP 2228576 B1 offenbart eine mögliche Bauform eines Ventils der vorgenannten Art.Valves of this type are used to control fluid flows. Main areas of application are the control and regulation (metering / mixing) of material streams as well as the controlled actuation of fluid-actuated drives, for example pneumatic cylinders. The EP 2228576 B1 discloses a possible design of a valve of the aforementioned type.
Das in der EP 2228576 B1 offenbarte Ventil enthält ein Ventilgehäuse, in dem ein als Ventilschieber ausgebildetes Ventilglied verschiebbar aufgenommen ist. Stirnseitig an dem Ventilglied angeordnete Antriebskolben sind mit dem Ventilglied antriebsmäßig verbunden und weisen je eine vom Ventilglied wegweisende Antriebsfläche auf, die eine Steuerkammer begrenzt. Zum Umschalten des Ventilgliedes können die Steuerkammern mit einem Antriebsfluid beaufschlagt werden, das unter einem gewissen Steuerdruck steht, bei dem es sich um einen atmosphärischen Überdruck handelt. Die Zufuhr des Antriebsfluides ist durch eine Steuereinheit kontrollierbar, bei der es sich um ein elektrisch betätigbares Vorsteuerventil handelt.That in the EP 2228576 B1 disclosed valve includes a valve housing in which a formed as a valve spool valve member is slidably received. Drive pistons arranged on the end side of the valve member are drivingly connected to the valve member and each have a drive surface leading away from the valve member, which delimits a control chamber. To switch the valve member, the control chambers can be acted upon by a drive fluid, which is under a certain control pressure, which is an atmospheric pressure. The supply of the drive fluid is controllable by a control unit, which is an electrically actuated pilot valve.
Das bekannte Ventil ermöglicht relativ große Hübe seines Ventilgliedes. Oftmals bestehen allerdings Anforderungen hinsichtlich sehr kurzer Schalthübe, auch wenn dadurch nur geringe Durchflussraten steuerbar sind. Derartige Umschaltvorgänge sollten möglichst mit kurzen Schaltzeiten bewältigt werden.The known valve allows relatively large strokes of its valve member. Often, however, there are requirements for very short switching strokes, even if only low flow rates can be controlled. Such switching operations should be handled as possible with short switching times.
Aus der DE 20 2006 016 833 U1 ist ein Bernoulli-Sauger bekannt, der zum Handhaben nicht formstabiler oder zerbrechlicher Werkstücke dient. Die DE 10 2008 062 343 A1 offenbart einen Sauggreifer, der ebenfalls nach dem Bernoulli-Prinzip arbeitet und eingesetzt wird, um handzuhabende Gegenstände vorübergehend festzuhalten.From the DE 20 2006 016 833 U1 is a Bernoulli sucker known, which is used to handle non-dimensionally stable or fragile workpieces. The DE 10 2008 062 343 A1 discloses a suction gripper, which also works on the Bernoulli principle and is used to temporarily hold objects to be handled.
Die DE 10 2007 019 928 A1 , GB 2 078 349 A , GB 1 089 220 A , GB 1 126 118 A , CH 600 221 A und GB 1 488 147 A offenbaren jeweils ein Ventil zur Steuerung eines Fluidstromes, wobei in einer in einem separaten Steuerkreis angeordneten Venturi-Düse ein durch den Bernoulli-Effekt hervorgerufener Unterdruck zur Ventilsteuerung erzeugt wird.The DE 10 2007 019 928 A1 . GB 2 078 349 A . GB 1 089 220 A . GB 1 126 118 A . CH 600 221 A and GB 1 488 147 A each discloses a valve for controlling a fluid flow, wherein in a arranged in a separate control circuit Venturi nozzle caused by the Bernoulli effect vacuum for valve control is generated.
Aus der FR 2 552 848 A1 und der DE 10 2008 028 543 B3 ist jeweils ein Fluidventil bekannt, bei dem ein zur Steuerung eines Ventilgliedes dienendes Antriebsfluid mit einem Steuerdruck direkt auf eine mit dem Ventilglied antriebsmäßig verbundene Antriebsfläche einwirkt. Als Steuerdruck wirkt ein Unterdruck, der durch den Bernoulli-Effekt in einer vom Antriebsfluid durchströmten Venturi-Anordnung hervorgebracht wird.From the FR 2 552 848 A1 and the DE 10 2008 028 543 B3 In each case, a fluid valve is known in which a drive fluid serving to control a valve member acts with a control pressure directly on a drive surface drivingly connected to the valve member. As a control pressure acts a negative pressure, which is brought about by the Bernoulli effect in a traversed by the drive fluid Venturi arrangement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das bei einfachem Aufbau kurze Schaltzeiten ermöglicht.The invention has for its object to provide a valve that allows short switching times with a simple structure.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass mindestens eine Steuereinheit als im Betrieb von einem unter Überdruck stehenden Antriebsfluid durchströmbare Bernoulli-Saugvorrichtung ausgebildet ist, die eine einer Antriebsfläche mit Abstand gegenüberliegende Unterdruckseite aufweist, an der das durch sie hindurchströmende Antriebsfluid unter Hervorrufen eines den Steuerdruck bildenden Unterdruckes ausströmt, so dass die Antriebsfläche durch Saugwirkung bewegbar ist.To achieve this object, it is provided in connection with the features mentioned above that at least one control unit is designed as a Bernoulli suction device which can be flowed through by an overpressurized drive fluid and which has a negative pressure side which is opposite a drive surface and at which the fluid flowing therethrough Drive fluid flows out to produce a negative pressure forming the control pressure, so that the drive surface is movable by suction.
Das Antriebskonzept des erfindungsgemäßen Ventils basiert auf Unterdruck. Die bisher, bei konventionellen Ventilen, mit Überdruck beaufschlagte Antriebsfläche wird zur Erzeugung einer das Ventilglied bewegenden Stellkraft einem Unterdruck ausgesetzt. Dieser als Steuerdruck fungierende Unterdruck wird in vorteilhafter Weise mittels einer Steuereinheit generiert, die als Bernoulli-Saugvorrichtung ausgebildet ist und die einen unmittelbaren Bestandteil des Ventils bildet. Die Bernoulli-Saugvorrichtung wird während ihres Betriebes von einem unter atmosphärischen Überdruck stehenden Antriebsfluid durchströmt, das beim Austritt an der Unterdruckseite der Bernoulli-Saugvorrichtung einen Unterdruck hervorruft, der unmittelbar auch an der der Unterdruckseite gegenüberliegenden Antriebsfläche des Ventilgliedes wirksam ist. Aufgrund dieses Unterdruckes beziehungsweise der damit verbundenen Saugwirkung wird die Antriebsfläche an die Unterdruckseite der Bernoulli-Saugvorrichtung herangezogen und das mit der Antriebsfläche bewegungsgekoppelte Ventilglied entsprechend umgeschaltet. Mit einem derart ausgebildeten Ventil lassen sich vor allem relativ kurze Schalthübe eines Ventilgliedes mit kürzesten Umschaltzeiten und bei ausgezeichnetem Ansprechverhalten realisieren.The drive concept of the valve according to the invention is based on negative pressure. The previously acted upon with overpressure in conventional valves drive surface is exposed to generate a valve member moving force to a negative pressure. This acting as a control pressure negative pressure is generated in an advantageous manner by means of a control unit which is designed as a Bernoulli suction device and which forms an immediate part of the valve. The Bernoulli suction device is traversed during its operation by an under atmospheric pressure driving fluid which causes a negative pressure at the outlet on the negative pressure side of the Bernoulli suction device, which is directly effective on the negative pressure side opposite drive surface of the valve member. Due to this negative pressure or the associated suction effect, the drive surface is used on the negative pressure side of the Bernoulli suction device and the movement member coupled to the drive surface is correspondingly switched over. With a valve designed in this way, relatively short switching strokes of a valve member with shortest switching times and excellent response can be realized.
Die Speisung der Bernoulli-Saugvorrichtung mit dem für ihren Betrieb erforderlichen Antriebsfluid kann prinzipiell mittels eines vorgeschalteten, elektrisch betätigbaren Vorsteuerventils gesteuert werden. Als besonders vorteilhaft werden allerdings Anwendungsbereiche angesehen, bei denen das Antriebsfluid ohne elektrische Vorsteuerung zuführbar ist, beispielsweise im Rahmen einer Sicherheitsschaltung, bei der die Bernoulli-Saugvorrichtung eingangsseitig an eine Fluidquelle angeschlossen ist, die nur bei einem Störfall ein als Antriebsfluid nutzbares Fluid ausgibt. Ohne zugeordnete elektrische Ansteuermaßnahmen eignet sich das Ventil optimal für Anwendungen, bei denen ein Explosionsschutz zu gewährleisten ist.The feeding of the Bernoulli suction device with the drive fluid required for its operation can be controlled in principle by means of an upstream, electrically actuated pilot valve. However, areas of application in which the drive fluid can be supplied without electrical pilot control are considered to be particularly advantageous is, for example, in the context of a safety circuit, in which the Bernoulli suction device is connected on the input side to a fluid source, which outputs only in case of a malfunction a useful as drive fluid fluid. Without associated electrical control measures, the valve is ideal for applications where explosion protection must be ensured.
Ein nicht unerheblicher Vorteil der Ansteuerung durch eine Bernoulli-Saugvorrichtung resultiert auch daraus, dass die als Festhaltekraft fungierende Saugkraft beim Abschalten der Fluidversorgung der Bernoulli-Saugvorrichtung praktisch sofort zusammenbricht, so dass das Ventil nach zuvor erfolgter Betätigung sehr schnell wieder deaktivierbar ist. Im übrigen tritt selbst bei längerem Festhalten des Ventilgliedes durch die entsprechend lang in Betrieb befindliche Bernoulli-Saugvorrichtung keine nennenswerte Erwärmung auf, wie sie bei elektrisch betätigbaren Ventilen kaum vermeidbar ist. Es tritt sogar durch die schnell ausströmende Luft eine gewisse Kühlung auf. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten führen zur Temperaturabsenkung in der Strömung.A not insignificant advantage of the control by a Bernoulli suction device also results from the fact that acting as a holding force suction power when switching off the fluid supply of the Bernoulli suction virtually immediately collapses, so that the valve after a successful operation can be quickly deactivated again. Moreover, even with prolonged retention of the valve member by the correspondingly long operating Bernoulli suction no appreciable warming, as is hardly avoidable with electrically actuated valves. It even occurs due to the fast flowing air a certain cooling. High flow velocities lead to a decrease in temperature in the flow.
Als mögliche Anwendungsfälle für das erfindungsgemäße Ventil sind vor allem periodische Fördervorgänge hervorzuheben, die mit einem vorgeschalteten fluidischen Oszillator realisiert werden könnten und die insbesondere in der Verfahrenstechnik sowie in den Bereichen der Chemie, Biochemie und Pharmazie anzutreffen sind und insbesondere auch in Bereichen, in denen eine Medientrennung nötig ist. Systeme, die nur über eine fluidische Versorgung verfügen, können ein oder mehrere erfindungsgemäße Ventile enthalten, wobei auf einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie verzichtet werden kann. Das Ventil zeichnet sich nicht zuletzt auch dadurch aus, dass es im Betrieb relativ verschleißarm ist und aber einen einfachen und robusten Aufbau verfügt.As a possible use cases for the valve according to the invention, especially periodic delivery processes should be emphasized, which could be realized with an upstream fluidic oscillator and which are found in particular in process engineering and in the fields of chemistry, biochemistry and pharmacy and especially in areas where a Media separation is necessary. Systems that have only one fluid supply can contain one or more valves according to the invention, it being possible to dispense with a generator for generating electrical energy. The valve is characterized not least by the fact that it is relatively low-wear during operation and has a simple and robust design.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die zur Betätigung des Ventilgliedes mit einer Bernoulli-Saugvorrichtung kooperierende Antriebsfläche kann je nach Ventilaufbau nur einfach oder auch mehrfach, Letzteres insbesondere zweifach vorhanden sein. Bei mehrfachem Vorhandensein einer Antriebsfläche ist zweckmäßigerweise jeder Antriebsfläche eine als Bernoulli-Saugvorrichtung ausgestaltete Steuereinheit zugeordnet. Das Ventilglied kann insbesondere auf einander entgegengesetzten Seiten mit je einer Antriebsfläche wirkverbunden sein, die mittels einer Bernoulli-Saugvorrichtung in gesteuerter Weise einem Unterdruck ausgesetzt werden kann.The cooperating for actuation of the valve member with a Bernoulli suction drive surface may, depending on the valve assembly only once or several times, the latter in particular be present twice. In the case of multiple presence of a drive surface, each drive surface is expediently assigned a control unit designed as a Bernoulli suction device. The valve member may in particular be operatively connected to mutually opposite sides, each having a drive surface, which may be exposed by means of a Bernoulli suction device in a controlled manner to a negative pressure.
Das erfindungsgemäße Antriebskonzept lässt sich sowohl bei axial dichtenden Sitzventilen als auch bei radial dichtenden Schieberventilen einsetzen. Auch ein Einsatz bei kombinierten Sitz- und Schieberventilen ist ohne Weiteres möglich.The drive concept according to the invention can be used both with axially sealed poppet valves and with radially sealing poppet valves. A use with combined seat and slide valves is readily possible.
Es ist zweckmäßig, wenn das Ventilglied mit Federmitteln ausgestattet ist, durch die es in einer Grundstellung gehalten ist. Durch den mittels der mindestens einen Bernoulli-Saugvorrichtung hervorrufbaren Unterdruck kann die Federkraft der Federmittel überwunden und das Ventilglied entsprechend ausgelenkt werden. Handelt es sich bei dem Ventilglied um ein Zweistellungsventil, lässt sich auf diese Weise sehr einfach ein monostabiles Ventilkonzept realisieren. Möglich ist aber beispielsweise auch die Verwirklichung eines Dreistellungsventils, bei dem das Ventilglied durch Federmittel in einer die Grundstellung bildenden Mittelstellung fixiert ist, aus der es in zwei einander entgegengesetzte Richtungen auslenkbar ist, wenn ihm zwei Bernoulli-Saugvorrichtungen als Steuereinheiten zugeordnet sind. Als Federmittel sind beispielsweise mechanische Federn oder sich abstoßende, gleichpolige Permanentmagneten denkbar.It is expedient if the valve member is provided with spring means, by which it is held in a basic position. By the evacuated by means of at least one Bernoulli suction negative pressure, the spring force of the spring means can be overcome and the valve member to be deflected accordingly. If the valve member is a two-position valve, it is very easy to realize a monostable valve concept in this way. But it is also possible, for example, the realization of a three-position valve in which the valve member is fixed by spring means in a basic position forming the center position from which it is deflected in two opposite directions, if two Bernoulli suction devices are assigned as control units. As spring means, for example, mechanical springs or repulsive, homopolar permanent magnets are conceivable.
Jede Bernoulli-Saugvorrichtung des Ventils enthält zweckmäßigerweise an ihrer einer Antriebsfläche zugewandten Unterdruckseite eine Ringdüse mit bezüglich der Längsachse der Ringdüse nach radial außen orientierter ringförmiger Austrittsöffnung für das Antriebsfluid. Ein solcher Aufbau gewährleistet die Erzeugung eines besonders hohen Unterdruckes, der auf eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsfluides im Bereich der Austrittsöffnung der Ringdüse zurückzuführen ist. Ein derartiges radiales Abströmen ermöglicht auch noch in größeren Entfernungen zwischen der Unterdruckseite der Bernoulli-Saugvorrichtung und der Antriebsfläche des Ventilgliedes (d. h. des Stellelementes) nennenswerte Kräfte, die zum Schalten des Ventils besonders vorteilhaft sind.Each Bernoulli suction device of the valve expediently contains, on its negative pressure side facing a drive surface, an annular nozzle with an annular outlet opening for the drive fluid oriented radially outward relative to the longitudinal axis of the annular nozzle. Such a structure ensures the generation of a particularly high negative pressure, which is due to a high flow velocity of the drive fluid in the region of the outlet opening of the annular nozzle. Such a radial outflow makes it possible, even at greater distances between the negative pressure side of the Bernoulli suction device and the drive surface of the valve member (that is to say the adjusting element), to have appreciable forces, which are particularly advantageous for switching the valve.
Zweckmäßigerweise ist die Ringdüse so ausgelegt, dass ihr Durchmesser gleichgroß oder zumindest im Wesentlichen gleichgroß ist wie der Durchmesser der der Unterdruckseite gegenüberliegenden Antriebsfläche. Auf diese Weise macht man sich den vorteilhaften Effekt zunutze, dass bei einer Bernoulli-Saugvorrichtung vor allem in dem von der Austrittsöffnung der Ringdüse umgebenen Bereich und radial innerhalb dieses Bereiches ein besonders hoher Unterdruck erzeugbar ist. Es besteht gleichwohl die Möglichkeit, den Durchmesser der Ringdüse entweder größer oder auch kleiner als den Durchmesser der zugeordneten Antriebsfläche zu wählen.Conveniently, the annular nozzle is designed so that its diameter is equal to or at least substantially the same size as the diameter of the negative pressure side opposite drive surface. In this way, one makes use of the advantageous effect that in a Bernoulli suction device, especially in the region surrounded by the outlet opening of the annular nozzle and radially within this range, a particularly high negative pressure can be generated. It is nevertheless possible to choose the diameter of the annular nozzle either larger or smaller than the diameter of the associated drive surface.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Durchmesser der der Unterdruckseite gegenüberliegenden Antriebsfläche größer ist als der Durchmesser der ringförmigen Austrittsöffnung der Ringdüse, da auf diese Weise die Wirkfläche für den erzeugten Unterdruck besonders groß ist. Die Antriebsfläche ist hierbei zweckmäßigerweise an einer scheiben- oder tellerförmigen Komponente ausgebildet, bei der es sich insbesondere um den Endabschnitt des Ventilgliedes handelt.It is considered to be particularly advantageous if the diameter of the drive surface opposite the negative pressure side is greater than that Diameter of the annular outlet opening of the annular nozzle, since in this way the effective area for the generated negative pressure is particularly large. The drive surface is expediently formed on a disc-shaped or plate-shaped component, which is in particular the end portion of the valve member.
Vorzugsweise begrenzt die Unterdruckseite der Bernoulli-Saugvorrichtung eine Steuerkammer des Ventils, der auch mindestens eine mit dem Ventilglied antriebsmäßig wirkverbundene und bewegliche Antriebsfläche zugewandt ist. Diese Steuerkammer ist seitlich zumindest partiell zur Umgebung hin offen, so dass das an der Unterdruckseite ausströmende Antriebsfluid ohne Rückstau direkt zur Umgebung hin ausströmen kann und ein optimaler Unterdruckaufbau im Innern der Steuerkammer gewährleistet ist. Somit ist ein ständiger Luftstrom möglich, der selbst bei Verunreinigung die Funktion nicht beeinträchtigt. Das Ventilglied kann mit Unterdruck schalten, ohne dass eine geschlossene Steuerkammer evakuiert werden muss. Dies ermöglicht kurze Schaltzeiten. Die Steuerkammer ist zweckmäßigerweise von einer schlitzförmigen Austrittsöffnung umrahmt, der eine ringförmige Austrittsöffnung einer gegebenenfalls vorhandenen Ringdüse radial zugewandt ist.Preferably, the negative pressure side of the Bernoulli suction device limits a control chamber of the valve, which also faces at least one driving surface operatively connected to the valve member and movable. This control chamber is at least partially open to the environment at least laterally, so that the drive fluid flowing out on the negative pressure side can flow out directly to the environment without backflow and an optimum build-up of negative pressure in the interior of the control chamber is ensured. Thus, a constant air flow is possible, which does not affect the function even with contamination. The valve member can switch to negative pressure without having to evacuate a closed control chamber. This allows short switching times. The control chamber is expediently framed by a slot-shaped outlet opening, which faces radially an annular outlet opening of an optionally present annular nozzle.
Die mindestens eine Antriebsfläche kann ein unmittelbarer Bestandteil des Ventilgliedes sein. Beispielsweise ist sie von einer Stirnfläche des Ventilgliedes gebildet. Sie kann aber auch an einem separaten Körper ausgebildet sein, der in beliebiger Weise mit dem Ventilglied antriebsmäßig verbunden ist.The at least one drive surface may be an immediate part of the valve member. For example, it is formed by an end face of the valve member. But it can also be formed on a separate body which is drivingly connected in any way with the valve member.
Die Antriebsfläche kann Bestandteil eines verschiebbar im Ventilgehäuse geführten Kolbenkörpers sein oder kann an einer im Ventilgehäuse verformbar aufgehängten flexiblen Membran ausgebildet sein. Eine Membran hat im Vergleich zu einem Kolbenkörper den Vorteil, dass bei ihrer Auslenkung lediglich die Reibung im Materialinnern zu überwinden ist, so dass sich das Ventilglied mit geringen Stellkräften betätigen lässt. Zudem ist für verfahrenstechnische Anwendungen, bei denen eine Medientrennung zu gewährleisten ist, diese durch den Aufbau mit Membran bereits realisiert.The drive surface may be part of a displaceably guided in the valve body piston body or may be formed on a deformable in the valve housing flexible membrane. A diaphragm has the advantage, in comparison to a piston body, that only the friction in the interior of the material must be overcome during its deflection so that the valve member can be actuated with low actuating forces. In addition, for process engineering applications where media separation is to be ensured, this has already been realized by the design with membrane.
Zur Gewährleistung eines gewissen Abstandes zwischen der Bernoulli-Saugvorrichtung und der angesaugten Antriebsfläche können an der Unterseite der Bernoulli-Saugvorrichtung und/oder an der Antriebsfläche des Ventilgliedes Distanzelemente vorhanden sein.To ensure a certain distance between the Bernoulli suction device and the sucked driving surface spacer elements may be present on the underside of the Bernoulli suction device and / or on the drive surface of the valve member.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. in dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. in this show:
1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einer Variante als Sitzventil in der unbetätigten Grundstellung, 1 a preferred embodiment of the valve according to the invention in a variant as a seat valve in the unactuated basic position,
2 das Ventil aus 1 in einer durch Aktivierung seiner Bernoulli-Saugvorrichtung betätigten Stellung, 2 the valve off 1 in a position actuated by activation of its Bernoulli suction device,
3 einen Querschnitt durch das Ventil der 1 und 2 gemäß Schnittlinie III-III aus 1, wobei in einem gesondert abgebildeten Ausschnitt eine Variante zur Führung und Verdrehsicherung des Ventilgliedes illustriert ist, 3 a cross section through the valve of 1 and 2 according to section line III-III 1 wherein in a separately illustrated section a variant for guiding and preventing rotation of the valve member is illustrated,
4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einer Variante als Schieberventil mit drei möglichen Schaltstellungen, wobei die Grundstellung gezeigt ist, 4 a further embodiment of the valve according to the invention in a variant as a slide valve with three possible switching positions, wherein the basic position is shown
5 das Ventil aus 4 in einer von der Grundstellung abweichenden Schaltstellung, die durch Betreiben einer der beiden vorhandenen Bernoulli-Saugvorrichtungen einstellbar ist, und 5 the valve off 4 in a deviating from the basic position switching position, which is adjustable by operating one of the two existing Bernoulli suction devices, and
6 wiederum das in 4 und 5 gezeigte Ventil in einer im Vergleich zur 5 ausgehend von der Grundstellung der 4 in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkten Schaltstellung des Ventilgliedes. 6 turn that in 4 and 5 shown valve in one compared to 5 starting from the basic position of the 4 in the opposite direction deflected switching position of the valve member.
Soweit im Einzelfall keine abweichenden Angaben gemacht werden, beziehen sich die nachstehenden Ausführungen auf sämtliche in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ventils 1.Unless otherwise stated in the individual case, the following statements refer to all exemplary embodiments of a valve according to the invention shown in the drawing 1 ,
Das Ventil 1 ist zur Steuerung der Strömung eines fluidischen Druckmediums einsetzbar. Als Druckmedium kommt hierbei jedes fließfähige Medium in Frage. Das Ventil 1 kann beispielsweise zur Steuerung der Strömung von Druckluft eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Steuerung von Stoffströmen (insbesondere mit Medientrennung) in der Verfahrenstechnik, wobei in der Hauptstufe vorzugsweise geringe Überdrücke bis zu 1 bar vorliegen.The valve 1 is used to control the flow of a fluidic pressure medium. In this case, any fluid medium comes into question as the pressure medium. The valve 1 For example, it can be used to control the flow of compressed air. A preferred field of application is the control of material flows (in particular with media separation) in process engineering, wherein in the main stage preferably low excess pressures up to 1 bar are present.
Das Ventil 1 verfügt über ein aus einem beliebigen Material und beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehendes Ventilgehäuse 2, in dem ein bevorzugt möglichst leichtes Ventilglied 3 angeordnet ist. Das Ventilglied 3 ist unter Ausführung einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Umschaltbewegung 4 relativ zum Ventilgehäuse 2 zwischen verschiedenen Schaltstellung bewegbar beziehungsweise umschaltbar. Exemplarisch ist die Umschaltbewegung 4 eine Linearbewegung.The valve 1 has a made of any material and, for example, metal or plastic valve housing 2 in which a preferably as light valve member 3 is arranged. The valve member 3 is under execution of a direction indicated by a double arrow switching movement 4 relative to the valve housing 2 between different switching position movable or switchable. An example is the switching movement 4 a linear movement.
Das Ventilglied 3 ist in einem zumindest peripher von dem Ventilgehäuse 2 begrenzten Aufnahmeraum 5 angeordnet, der eine Längsachse 6 aufweist und der vorzugsweise über einen runden und insbesondere über einen kreisrunden Querschnitt verfügt. Die Umschaltbewegung 4 fällt bei den Ausführungsbeispielen mit der Achsrichtung der Längsachse 6 zusammen.The valve member 3 is in at least peripherally of the valve housing 2 limited accommodation space 5 arranged, which has a longitudinal axis 6 and preferably has a round and in particular a circular cross-section. The switching movement 4 falls in the embodiments with the axial direction of the longitudinal axis 6 together.
In den Aufnahmeraum 5 münden, mit jeweils einer Innenmündung 8, mehrere Ventilkanäle 7, die zumindest teilweise das Ventilgehäuse 2 durchsetzen und die entgegengesetzt zu der Innenmündung 8 mit einer insbesondere an der Außenfläche des Ventilgehäuses 2 angeordneten Außenmündung 9 enden. Jede Außenmündung 9 kann als Anschlussöffnung ausgebildet sein, der Anschlussmittel wie beispielsweise ein Gewinde oder eine Steckverbindungseinrichtung zugeordnet sein können, mit deren Hilfe bei Bedarf jeweils eine weiterführende Fluidleitung anschließbar ist.In the recording room 5 open, each with an inner mouth 8th , several valve channels 7 at least partially the valve housing 2 prevail and the opposite to the inner muzzle 8th with a particular on the outer surface of the valve housing 2 arranged outer muzzle 9 end up. Each outer muzzle 9 can be formed as a connection opening, the connection means such as a thread or a connector means may be assigned, with the help of which, if necessary, a further fluid line can be connected.
In Abhängigkeit von der jeweils eingenommenen Schaltstellung des Ventilgliedes 3 werden die Innenmündungen 8 in einem vorgegebenen Muster miteinander verbunden beziehungsweise voneinander abgetrennt. Dadurch ist, wie schon erwähnt, die Fluidströmung durch das Ventil 1 hindurch steuerbar.Depending on the respectively assumed switching position of the valve member 3 become the interior estuaries 8th connected or separated from each other in a predetermined pattern. As a result, as already mentioned, the flow of fluid through the valve 1 controllable through.
Das in 1 bis 3 abgebildete Ventil 1 ist als Zweiwegeventil konzipiert und ist in der Lage, in Abhängigkeit von seiner Schaltstellung einen zweckmäßigerweise als Speisekanal fungierenden ersten Ventilkanal 7a wahlweise mit mehreren, insbesondere als Arbeitskanäle fungierenden zweiten Ventilkanälen 7b zu verbinden oder von diesen zweiten Ventilkanälen 7b abzutrennen. Exemplarisch sind diese mehreren zweiten Ventilkanäle 7b redundant und es ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich auch nur ein einziger zweiter Ventilkanal 7b vorhanden sein kann.This in 1 to 3 pictured valve 1 is designed as a two-way valve and is able, depending on its switching position a suitably acting as a feed channel first valve port 7a optionally with several, in particular acting as working channels second valve channels 7b to connect or from these second valve channels 7b separate. As an example, these are several second valve channels 7b redundant and it should be noted that, of course, only a single second valve channel 7b can be present.
Das in 4 bis 6 gezeigte Ventil illustriert eine mögliche Ausführungsform eines Dreiwegeventils, das einen als Speisekanal nutzbaren ersten Ventilkanal 7a, einen als Arbeitskanal nutzbaren zweiten Ventilkanal 7b und einen als Druckentlastungskanal nutzbaren dritten Ventilkanal 7c aufweist.This in 4 to 6 valve shown illustrates a possible embodiment of a three-way valve, which can be used as a feed channel first valve channel 7a , a second valve channel which can be used as a working channel 7b and a usable as a pressure relief channel third valve channel 7c having.
Im Betrieb des Ventils 1 kann der als Speisekanal fungierende erste Ventilkanal 7a mit einer das zu steuernde Druckmedium liefernden externen Druckquelle verbunden werden, während der mindestens eine als Arbeitskanal fungierende zweite Ventilkanal 7b mit einem anzusteuernden beziehungsweise zu betätigenden Verbraucher verbindbar ist, beispielsweise mit einem fluidbetätigten Antrieb. Der als Druckentlastungskanal fungierende dritte Ventilkanal 7c ist bei pneumatischen Anwendungen ein Entlüftungskanal und führt zu einer Drucksenke, insbesondere zur Atmosphäre.During operation of the valve 1 can act as a feed channel first valve channel 7a be connected to a pressure medium to be controlled supplying external pressure source, while the at least one acting as a working channel second valve channel 7b can be connected to a consumer to be controlled or actuated, for example with a fluid-operated drive. The acting as a pressure relief channel third valve channel 7c is a venting channel in pneumatic applications and leads to a pressure sink, in particular to the atmosphere.
Das Ventilglied 3 ist je nach Ausgestaltung des Ventils 1 wahlweise in zwei oder drei Schaltstellungen positionierbar. Die 1 bis 3 zeigen eine Variante mit zwei möglichen Schaltstellungen, während die 4 bis 6 eine Variante mit insgesamt drei möglichen Schaltstellungen zeigen. Eine dieser mehreren Schaltstellungen ist jeweils eine Grundstellung, die das Ventilglied 3 zweckmäßigerweise im unbetätigten Zustand einnimmt.The valve member 3 is depending on the design of the valve 1 optionally positionable in two or three positions. The 1 to 3 show a variant with two possible switching positions, while the 4 to 6 show a variant with a total of three possible switching positions. One of these multiple switching positions is in each case a basic position, which is the valve member 3 expediently assumes in the unactuated state.
Bei dem Ventil 1 der 1 bis 3 ist die Grundstellung des Ventilgliedes 3 eine die Verbindung zwischen dem ersten Ventilkanal 7a und dem mindestens einen zweiten Ventilkanal 7b unterbrechende Schließstellung. Sie ist in 1 illustriert. Die hiervon abweichende zweite Schaltstellung ist eine in 2 illustrierte Offenstellung, in der zwischen dem ersten Ventilkanal 7a und dem mindestens einen zweiten Ventilkanal 7b eine Fluidverbindung freigegeben ist.At the valve 1 of the 1 to 3 is the basic position of the valve member 3 one the connection between the first valve channel 7a and the at least one second valve channel 7b interrupting closed position. she is in 1 illustrated. The deviating second switching position is an in 2 illustrated open position, in between the first valve channel 7a and the at least one second valve channel 7b a fluid connection is released.
Bei dem Ventil der 4 bis 6 ist die Grundstellung des Ventilgliedes 3 eine in 4 illustrierte Mittelstellung. Hier sind alle vorhandenen Ventilkanäle 7a, 7b, 7c voneinander abgetrennt. Ausgehend von der Mittelstellung kann das Ventilglied 3 unter Ausführung seiner Umschaltbewegung 4 wahlweise in die eine oder in die andere Richtung umgeschaltet werden, um entweder eine ausgehend von der Grundstellung in die eine Richtung ausgelenkte zweite Schaltstellung oder eine in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkte dritte Schaltstellung einzunehmen. In der in 5 illustrierten zweiten Schaltstellung ist der zweite Ventilkanal 7b mit dem ersten Ventilkanal 7a verbunden und gleichzeitig vom dritten Ventilkanal 7c abgetrennt. In der in 6 illustrierten dritten Schaltstellung liegt bei gleichzeitiger Abtrennung vom ersten Ventilkanal 7a eine Verbindung des zweiten Ventilkanals 7b mit dem dritten Ventilkanal 7c vor.At the valve of 4 to 6 is the basic position of the valve member 3 one in 4 illustrated middle position. Here are all existing valve channels 7a . 7b . 7c separated from each other. Starting from the middle position, the valve member 3 under execution of its switching movement 4 can be selectively switched in one or the other direction to take either a starting from the basic position in one direction deflected second switching position or deflected in the opposite direction third switching position. In the in 5 illustrated second switching position is the second valve channel 7b with the first valve channel 7a connected and at the same time from the third valve channel 7c separated. In the in 6 illustrated third switching position is simultaneous separation from the first valve port 7a a connection of the second valve channel 7b with the third valve channel 7c in front.
Das Ventil 1 kann als Sitzventil konzipiert sein, wie es in einer exemplarischen Ausführung in 1 bis 3 gezeigt ist. Hier kooperiert das Ventilglied 3 zur Steuerung der Fluidströme mit mindestens einem gehäusefesten Ventilsitz 12, der in der Achsrichtung der Umschaltbewegung 4, das heißt axial orientiert ist. Der Ventilsitz 12 umrahmt beispielsweise die Innenmündung 8 des ersten Ventilkanals 7a, die dem Ventilglied 3 in Achsrichtung der Längsachse 6 gegenüberliegt. Der mindestens eine zweite Ventilkanal 7b mündet in ständig offener Weise insbesondere umfangsseitig in den Aufnahmeraum 5 hinein.The valve 1 Can be designed as a seat valve, as in an exemplary embodiment in 1 to 3 is shown. Here, the valve member cooperates 3 for controlling the fluid flows with at least one housing-fixed valve seat 12 , in the axial direction of the switching movement 4 that is axially oriented. The valve seat 12 framed, for example, the inner muzzle 8th of the first valve channel 7a that the valve member 3 in the axial direction of the longitudinal axis 6 opposite. The at least one second valve channel 7b opens in a constantly open way, in particular peripherally in the recording room 5 into it.
Bei einer Variante als Schieberventil gemäß 4 bis 6 erfolgt eine Steuerung der Verbindung zwischen den Innenmündungen 8 mittels radial außen im Bereich des peripheren Außenumfanges des Ventilgliedes 3 angeordneter radialer Dichtkanten 13, die je nach Schaltstellung des Ventilgliedes 3 axial diesseits oder jenseits mindestens einer Innenmündung 8 zu liegen kommen, wobei hier sämtliche Innenmündungen 8 an der peripheren Wandung 14 des Aufnahmeraumes 5 angeordnet sind, und zwar in Achsrichtung der Längsachse 6 mit Abstand zueinander.In a variant as a slide valve according to 4 to 6 there is a control of the connection between the interior mouths 8th by means of radially outward in the region of the peripheral outer circumference of the valve member 3 arranged radial sealing edges 13 , depending on the switching position of the valve member 3 axially on either side or beyond at least one inner mouth 8th to come to rest, here all the interior estuaries 8th on the peripheral wall 14 of the recording room 5 are arranged, in the axial direction of the longitudinal axis 6 with distance to each other.
Das Ventil 1 kann übrigens auch eine Kombination aus einem Sitzventil und einem Schieberventil sein.The valve 1 Incidentally, this can also be a combination of a seat valve and a slide valve.
Die Umschaltbewegung 4 des Ventilgliedes 3 ist durch gesteuerte Fluiddruckbeaufschlagung mindestens einer antriebsmäßig mit dem Ventilglied 3 verbundenen Antriebsfläche 15 hervorrufbar. An jede Antriebsfläche 15 ist ein fluidischer Steuerdruck anlegbar, der bei ausreichender Höhe eine Umschaltbewegung 4 hervorruft und zweckmäßigerweise auch dafür geeignet ist, das Ventilglied 3 in einer Schaltstellung festzuhalten. zur Erzeugung des Steuerdruckes ist das Ventil 1 mit mindestens einer fluidisch betätigbaren Steuereinheit 16 ausgestattet, wobei zweckmäßigerweise jeder Antriebsfläche 15 eine eigene Steuereinheit 16 zugeordnet ist.The switching movement 4 of the valve member 3 is by controlled fluid pressure at least one drivingly with the valve member 3 connected drive surface 15 hervorrufbar. To every drive surface 15 is a fluidic control pressure can be applied, which at sufficient height, a switching movement 4 causes and suitably also suitable for the valve member 3 to hold in a switching position. to generate the control pressure is the valve 1 with at least one fluidically actuable control unit 16 equipped, expediently each drive surface 15 a separate control unit 16 assigned.
Wenn ein Ventil 1, wie dies beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 der Fall ist, über nur eine Antriebsfläche 15 verfügt, ist es mit nur einer Steuereinheit 16 ausgestattet. Weist es hingegen, wie dies beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 der Fall ist, mehrere Antriebsflächen 15 auf, ist jeder Antriebsfläche 15 zweckmäßigerweise eine eigene Steuereinheit 16 individuell zugeordnet.If a valve 1 as in the embodiment of 1 to 3 the case is over only one drive surface 15 it is with only one control unit 16 fitted. Does it, however, as in the embodiment of 4 to 6 the case is multiple drive surfaces 15 on, is every drive surface 15 expediently a separate control unit 16 individually assigned.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Antriebsfläche 15 ein unmittelbarer Bestandteil des Ventilgliedes 3 selbst. Jede Antriebsfläche 15 ist exemplarisch von einer der beiden einander entgegengesetzten, in Achsrichtung der Umschaltbewegung 4 orientierten Stirnflächen 17, 18 des Ventilgliedes 3 gebildet, welches zweckmäßigerweise die Form eines in dem Aufnahmeraum 5 verschiebbar gelagerten Kolbenkörpers hat. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist eine von dem Ventilsitz 12 axial abgewandte rückseitige Stirnfläche 17 des Ventilgliedes 3 als Antriebsfläche 15 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 fungiert jede der beiden einander entgegengesetzt orientierten Stirnflächen 17, 18 des Ventilgliedes 3 als individuelle Antriebsfläche 15. Das Ventilglied 3 ist beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 übrigens zweckmäßigerweise ebenfalls als Kolbenkörper ausgeführt, wobei es sich insbesondere um einen Kolbenschieber handelt.In both embodiments, the drive surface 15 an immediate part of the valve member 3 itself. Every drive surface 15 is an example of one of the two opposite, in the axial direction of the switching movement 4 oriented faces 17 . 18 of the valve member 3 formed, which expediently takes the form of a in the receiving space 5 slidably mounted piston body has. In the embodiment of 1 to 3 is one of the valve seat 12 axially facing back end face 17 of the valve member 3 as drive surface 15 educated. In the embodiment of the 4 to 6 each of the two oppositely oriented faces acts 17 . 18 of the valve member 3 as an individual drive surface 15 , The valve member 3 is in the embodiment of 4 to 6 Incidentally, expediently also designed as a piston body, which is in particular a piston valve.
Mindestens eine Antriebsfläche 15 kann auch an einem bezüglich des Ventilgliedes 3 separaten Bauteils angeordnet sein, das in geeigneter Weise mit dem Ventilglied 3 antriebsverbunden ist, so dass eine durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung hervorgerufene Bewegung dieser separaten Komponente die Umschaltbewegung 4 des Ventilgliedes 3 zur Folge hat. Eine solche separate Komponente ist beispielsweise als über flexible und insbesondere über gummielastische Eigenschaften verfügende Membran ausgebildet, die unter Abdichtung am Ventilgehäuse 2 fixiert ist und die einen durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung auslenkbaren Abschnitt aufweist, der mit dem Ventilglied 3 bewegungsgekoppelt ist.At least one drive surface 15 can also be at a respect to the valve member 3 be arranged separate component, which in a suitable manner with the valve member 3 is driving-connected, so that caused by controlled fluid loading movement of this separate component, the switching movement 4 of the valve member 3 entails. Such a separate component is designed, for example, as a membrane which has flexible and, in particular, rubber-elastic properties and which seals against the valve housing 2 is fixed and which has a deflectable by controlled fluid supply portion which communicates with the valve member 3 is motion coupled.
Bei einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform des Ventils 1 ist ein Ventilglied 3 unmittelbar von einer Membran gebildet, deren eine Stirnfläche als Antriebsfläche 15 fungiert.In an embodiment of the valve, also not shown 1 is a valve member 3 formed directly by a membrane whose one end face as a driving surface 15 acts.
Die mindestens eine Steuereinheit 16 des Ventils 1 ist in vorteilhafter Weise als Bernoulli-Saugvorrichtung 22 ausgebildet. Diese Bernoulli-Saugvorrichtung 22 wird im Betrieb, also im aktivierten Zustand, kontinuierlich von einem unter Überdruck stehenden Antriebsfluid durchströmt, das an einer Unterdruckseite 23 der Bernoulli-Saugvorrichtung 22 ausströmt, so dass sich zwischen der Unterdruckseite 23 und der dieser gegenüberliegenden Fläche gemäß dem Bernoulli-Prinzip ein statischer Unterdruck aufbaut. Die Bernoulli-Saugvorrichtung 22 ist so platziert, dass ihre Unterdruckseite 23 einer der oben erwähnten Antriebsflächen 15 gegenüberliegt und zugewandt ist, so dass diese Antriebsfläche 15 dem sich ausbildenden Unterdruck ausgesetzt ist. Mithin bildet der sich ausbildende Unterdruck einen mit der Antriebsfläche 15 kooperierenden statischen Steuerdruck, wobei sich der Effekt einstellt, dass die Antriebsfläche 15 durch Saugwirkung in Richtung der Unterdruckseite 23 herangezogen wird. Diese durch Saugwirkung hervorgerufene Bewegung der Antriebsfläche 15 bewirkt eine Umschaltbewegung 4 des zugeordneten Ventilgliedes 3.The at least one control unit 16 of the valve 1 is advantageously as a Bernoulli suction device 22 educated. This Bernoulli suction device 22 is in operation, ie in the activated state, continuously flowed through by a pressurized drive fluid, which at a negative pressure side 23 the Bernoulli suction device 22 flows out, so that between the negative pressure side 23 and which builds up this static surface according to the Bernoulli principle, a static negative pressure. The Bernoulli suction device 22 is placed so that its negative pressure side 23 one of the above-mentioned drive surfaces 15 Opposite and facing, so this drive surface 15 is exposed to the forming negative pressure. Thus, the forming negative pressure forms one with the drive surface 15 cooperating static control pressure, with the effect that adjusts the driving surface 15 by suction in the direction of the negative pressure side 23 is used. This caused by suction movement of the drive surface 15 causes a switching movement 4 the associated valve member 3 ,
Solange die Bernoulli-Saugvorrichtung 22 deaktiviert ist, liegt zwischen der Antriebsfläche 15 und der Unterdruckseite 23 ein als Ausgangsabstand bezeichenbarer axialer Abstand vor. Bei Aktivierung der Bernoulli-Saugvorrichtung 22 verringert sich dieser Abstand. Durch die Verwendung von Distanzelementen kann bei Bedarf verhindert werden, dass die Antriebsfläche 15 an der Unterdruckseite 23 der Bernoulli-Saugvorrichtung 22 zur Anlage gelangt.As long as the Bernoulli suction device 22 is deactivated, lies between the drive surface 15 and the negative pressure side 23 an axial distance that can be designated as a starting distance. Upon activation of the Bernoulli suction device 22 this distance decreases. By using spacers can be prevented if necessary, the drive surface 15 at the negative pressure side 23 the Bernoulli suction device 22 comes to the plant.
Jede Bernoulli-Saugvorrichtung 22 weist zweckmäßigerweise ein Gehäuse 24 auf, bei dem es sich wahlweise um einen unmittelbaren Bestandteil des Ventilgehäuses 2 handeln kann oder das bezüglich des Ventilgehäuses 2 gesondert ausgebildet ist. Durch das Gehäuse 24 hindurch erstreckt sich ein Antriebskanal 25, der einerseits mit einer Einspeiseöffnung 26 zu einer von außen her zugänglichen Außenfläche 27 des Gehäuses 24 ausmündet und der andererseits mit einer von einer Ringdüse 28 definierten ringförmigen Austrittsöffnung 32 an der Unterdruckseite 23 ausmündet.Every Bernoulli suction device 22 expediently has a housing 24 on, which is optionally an immediate part of the valve body 2 can act or that with respect to the valve housing 2 is formed separately. Through the housing 24 through a drive channel extends 25 on the one hand, with a feed opening 26 to an externally accessible outer surface 27 of the housing 24 opens and the other with one of a ring nozzle 28 defined annular outlet opening 32 at the negative pressure side 23 opens.
Die Austrittsöffnung 32 ist insbesondere konzentrisch zu einer Hauptachse 33 der Bernoulli-Saugvorrichtung 22 angeordnet, wobei diese Hauptachse 33 zweckmäßigerweise mit der Längsachse 6 des Ventilgehäuses 2 zusammenfällt. Die Austrittsöffnung 32 ist bezüglich der Hauptachse 33 radial nach außen orientiert.The outlet opening 32 is particularly concentric with a major axis 33 the Bernoulli suction device 22 arranged, this main axis 33 expediently with the longitudinal axis 6 of the valve housing 2 coincides. The outlet opening 32 is with respect to the main axis 33 oriented radially outwards.
Die Ringdüse 28 ist zweckmäßigerweise dadurch definiert, dass in einer zu der Unterdruckseite 23 hin offenen Ausnehmung des Gehäuses 24 koaxial ein Kernkörper 34 angeordnet ist, um den herum sich ein von dem Kernkörper 34 und der Wandung des Gehäuses 24 gemeinsam definierter Ringkanal 35 erstreckt, der einen Längenabschnitt des Antriebskanals 25 bildet.The ring nozzle 28 is suitably defined by the fact that in one to the negative pressure side 23 towards open recess of the housing 24 coaxial with a core body 34 is arranged around which one of the core body 34 and the wall of the housing 24 jointly defined annular channel 35 extending, which is a longitudinal portion of the drive channel 25 forms.
In 2 ist durch Pfeile 39 verdeutlicht, wie ein an der Einspeiseöffnung 26 eingespeistes Antriebsfluid durch den Antriebskanal 25 einschließlich dessen Ringkanal 35 hindurchströmt, um an der Ringdüse 28 mit nach radial außen orientierter Richtungskomponente im Bereich der Unterdruckseite 23 auszuströmen.In 2 is by arrows 39 illustrates how one at the feed port 26 fed drive fluid through the drive channel 25 including its annular channel 35 passes through to the annular nozzle 28 with radially outwardly oriented directional component in the region of the negative pressure side 23 emanate.
Die Ringdüse 28 hat im Bereich ihrer ringförmigen Austrittsöffnung 32 den kleinsten Querschnitt, so dass sich stromab direkt danach die größte Strömungsgeschwindigkeit einstellt und mithin sich der größte Unterdruck in dem axial zwischen der Austrittsöffnung 32 und der gegenüberliegenden Antriebsfläche 15 liegenden Bereich ausbildet.The ring nozzle 28 has in the region of its annular outlet opening 32 the smallest cross-section, so that immediately downstream adjusts the largest flow rate, and thus the largest negative pressure in the axially between the outlet opening 32 and the opposite drive surface 15 lying area forms.
Zweckmäßigerweise ist die Bernoulli-Saugvorrichtung 22 so ausgebildet und angeordnet, dass durch ihre Unterdruckseite 23 eine axial gegenüberliegend von der zugeordneten Antriebsfläche 15 begrenzte Steuerkammer 36 definiert wird, die ständig mit der Umgebung des Ventils 1, also mit der dort befindlichen Atmosphäre, kommuniziert. In dieser Steuerkammer 36 baut sich der als Steuerdruck fungierende Unterdruck auf. Durch die ständige Verbindung zur Atmosphäre kann das an der Austrittsöffnung 32 ausströmende Antriebsmedium ohne Rückstaugefahr zur Atmosphäre ausströmen, so dass sich ein optimal hoher Unterdruck als Steuerdruck ausbilden kann.Conveniently, the Bernoulli suction device 22 designed and arranged so that through its negative pressure side 23 an axially opposite of the associated drive surface 15 limited control chamber 36 is defined, which constantly with the environment of the valve 1 So, with the atmosphere there, communicates. In this control chamber 36 builds on acting as a control pressure vacuum. Due to the constant connection to the atmosphere, this can be done at the outlet 32 outflowing drive medium flow without Rückstaugefahr to the atmosphere, so that an optimally high negative pressure can form as a control pressure.
Die Steuerkammer 36 ist insbesondere seitlich, also in bezüglich der Hauptachse 33 und der Längsachse 6 radialer Richtung, offen. Exemplarisch ist hierzu zwischen dem Gehäuse 24 der Bernoulli-Saugvorrichtung 22 und dem Ventilgehäuse 2 eine radial orientierte, die Steuerkammer 36 ringsum umrahmende schlitzförmige Ausströmöffnung 37 vorhanden. Die Schnittebene des Querschnittes III-III verläuft direkt durch diese schlitzförmige Ausströmöffnung 37 hindurch.The control chamber 36 is in particular laterally, ie in relation to the main axis 33 and the longitudinal axis 6 radial direction, open. An example is this between the housing 24 the Bernoulli suction device 22 and the valve housing 2 a radially oriented, the control chamber 36 all around framing slit-shaped outflow opening 37 available. The sectional plane of the cross section III-III runs directly through this slit-shaped outflow opening 37 therethrough.
Zweckmäßigerweise liegt die Ausströmöffnung 37 in Achsrichtung der Hauptachse 33 zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe wie die Austrittsöffnung 32 der Ringdüse 28. Dadurch gelangt das an der Austrittsöffnung 32 austretende Antriebsfluid direkt in die Ausströmöffnung 37 und ungehindert ins Freie.Conveniently, the outflow opening 37 in the axial direction of the main axis 33 at least substantially at the same height as the outlet opening 32 the ring nozzle 28 , This arrives at the outlet opening 32 exiting drive fluid directly into the discharge opening 37 and unhindered outdoors.
Exemplarisch ist die Ausströmöffnung 37 von mehreren in ihrer Umfangsrichtung verteilten Abstandshalterelementen 38 durchsetzt, mittels denen das Gehäuse 24 und das Ventilgehäuse 2 in einem konstanten Abstand zueinander gehalten werden. Es handelt sich hierbei zum Beispiel um Ringscheiben oder Hülsen. Zusammengehalten werden das Gehäuse 24 und das Ventilgehäuse 2 zweckmäßigerweise durch Befestigungselemente 40, beispielsweise Schrauben, die die Abstandshalterelemente 38 vorzugsweise durchsetzenAn example is the outflow opening 37 of a plurality of spacer elements distributed in its circumferential direction 38 interspersed, by means of which the housing 24 and the valve housing 2 be kept at a constant distance from each other. These are, for example, annular disks or sleeves. The housing is held together 24 and the valve housing 2 expediently by fastening elements 40 For example, screws that hold the spacer elements 38 preferably prevail
Zweckmäßigerweise ist die Ringdüse 28 so ausgelegt, dass der radial bezüglich der Hauptachse 33 gemessene Durchmesser ihrer Austrittsöffnung 32 gleichgroß oder zumindest im Wesentlichen gleichgroß ist wie der Durchmesser der der Unterdruckseite 23 axial gegenüberliegenden Antriebsfläche 15. In dem radial innerhalb der ringförmigen Austrittsöffnung 32 liegenden Bereich ist der Unterdruckaufbau besonders ausgeprägt. Auf diese Weise lassen sich besonders hohe Stellkräfte und dementsprechend auch hohe Schaltgeschwindigkeiten des Ventilgliedes 3 realisieren.Conveniently, the annular nozzle 28 designed so that the radial with respect to the main axis 33 measured diameter of its outlet 32 is equal to or at least substantially the same size as the diameter of the vacuum side 23 axially opposite drive surface 15 , In the radially inside of the annular outlet opening 32 lying region of the negative pressure build-up is particularly pronounced. In this way, particularly high actuating forces and, correspondingly, high switching speeds of the valve member can be achieved 3 realize.
Der Durchmesser der Ringdüse 28 kann auch entweder größer oder kleiner als der Durchmesser der gegenüberliegenden Antriebsfläche 15 sein. Durch Wahl eines entsprechenden Durchmesserverhältnisses lässt sich die Höhe des sich aufbauenden Unterdruckes und mithin das Schaltverhalten des Ventilgliedes 3 bedarfsgemäß beeinflussen.The diameter of the ring nozzle 28 can also be either larger or smaller than the diameter of the opposite drive surface 15 be. By choosing a corresponding diameter ratio, the height of the build-up negative pressure and thus the switching behavior of the valve member can be 3 influence as needed.
Besonders vorteilhaft ist eine dahingehende Abstimmung des Durchmesserverhältnisses, dass der Durchmesser der Antriebsfläche 15 größer ist als der Durchmesser der Ringdüse 28. Dies kann insbesondere in einer in 1 und 3 strichpunktiert angedeuteten Weise realisiert sein, indem ein die Antriebsfläche 15 definierender, strichpunktiert illustrierter Endabschnitt 47 des Ventilgliedes 3 rechtwinkelig bzw. radial zu der Längsachse 5 in die schlitzförmige Ausströmöffnung 37 hineinragt. Dieser Endabschnitt 47 ist insbesondere scheiben- oder tellerförmig ausgebildet und hat einen größeren Durchmesser als ein sich in dem Aufnahmeraum 5 erstreckender Längenabschnitt des Ventilgliedes 3. Das Ventilglied 3 hat somit insbesondere eine T-förmige Gestalt oder Kontur.Particularly advantageous is a pending adjustment of the diameter ratio that the diameter of the drive surface 15 larger than the diameter of the annular nozzle 28 , This can be done in particular in a 1 and 3 dash-dotted lines indicated be realized by a the drive surface 15 defining, dash-dotted illustrated end portion 47 of the valve member 3 perpendicular or radial to the longitudinal axis 5 in the slot-shaped discharge opening 37 protrudes. This end section 47 is in particular disc-shaped or dish-shaped and has a larger diameter than one in the receiving space 5 extending length of the valve member 3 , The valve member 3 thus has in particular a T-shaped shape or contour.
Da sich radial außen an die Austrittsöffnung 32 auch noch ein Vakuumerzeugungsbereich anschießt, kann auf diese Weise die Wirkfläche für den erzeugten Unterdruck und mithin die erzeugte Stellkraft vergrößert werden. Since radially outward to the outlet opening 32 If a vacuum generating area is also fired, the effective area for the generated negative pressure and thus the generated actuating force can be increased in this way.
Anstatt unmittelbar an einem Endabschnitt 47 des Ventilgliedes 3 kann die vergrößerte Antriebsfläche 15 auch an einer bezüglich des Ventilgliedes 3 separaten Komponente ausgebildet sein, die dem Ventilglied 3 vorgelagert und mit dem Ventilglied 3 axial bewegungsgekoppelt ist.Instead of directly at an end section 47 of the valve member 3 can the increased drive area 15 also at a respect to the valve member 3 be formed separate component, which is the valve member 3 upstream and with the valve member 3 is axially coupled motion.
Mittels des in die Ausströmöffnung 37 hineinragenden Endabschnittes 47 kann bei Bedarf auch eine Führung und/oder Verdrehsicherung des Endabschnittes 47 und somit des gesamten Ventilgliedes 3 bezüglich des Ventilgehäuses 2 erzielt werden. Hierzu verfügt der bevorzugt scheiben- oder tellerförmige Endabschnitt 47 zweckmäßigerweise über mindestens eine und vorzugsweise mehrere axial durchgehende Aussparungen 48, die in 3 strichpunktiert ersichtlich sind und die von jeweils einem der Abstandshalterelemente 38 gleitverschieblich durchsetzt sind. Diese Aussparungen 48 können beispielsweise als am Umfang ringsum geschlossene Durchbrechungen des Endabschnittes 47 ausgebildet sein. Sie können aber beispielsweise auch, wie dies in der separaten Ausschnittsdarstellung der 3 angedeutet ist, als radial zum Außenumfang des Endabschnittes hin offene Aussparungen 48 ausgebildet sein.By means of the in the outflow opening 37 protruding end portion 47 If necessary, a guide and / or rotation of the end portion 47 and thus the entire valve member 3 with respect to the valve housing 2 be achieved. For this purpose, the preferred disk-shaped or plate-shaped end portion 47 expediently via at least one and preferably a plurality of axially continuous recesses 48 , in the 3 dash-dotted lines are visible and that of each one of the spacer elements 38 slidably interspersed. These recesses 48 For example, as at the periphery around closed openings of the end portion 47 be educated. But you can also, for example, as in the separate section of the 3 is indicated as radially open to the outer periphery of the end portion open recesses 48 be educated.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das Ventilglied 3 zweckmäßigerweise durch Federmittel 42 in einer Grundstellung fixiert ist, in der jede Antriebsfläche 15 einen Ausgangsabstand bezüglich der gegenüberliegenden Unterdruckseite 23 aufweist. Exemplarisch wirken derartige Federmittel 42 jeweils zwischen einerseits dem Ventilglied 3 und andererseits einem Bestandteil der Bernoulli-Saugvorrichtung 22. Dieser Bestandteil ist bei den Ausführungsbeispielen von dem Kernkörper 34 gebildet. Die Federmittel 42 stützen sich insbesondere an der einer Antriebsfläche 15 zugewandten, im Bereich der Unterdruckseite 23 liegenden Stirnfläche 43 eines Kernkörpers 34 ab. Seitens des Ventilgliedes 3 können die Federmittel 42 vertieft in einer stirnseitigen Ausnehmung aufgenommen sein. Die Federmittel 42 können jeweils beispielsweise von einer Schraubendruckfeder gebildet sein. Eine alternative Möglichkeit zur Realisierung der Federmittel 42 besteht in der Ausgestaltung als gleichpolige, d. h. sich abstoßende Permanentmagnete.All embodiments have in common that the valve member 3 expediently by spring means 42 is fixed in a home position, in which each drive surface 15 an exit distance with respect to the opposite negative pressure side 23 having. Exemplary act such spring means 42 each between on the one hand the valve member 3 and on the other hand a component of the Bernoulli suction device 22 , This component is in the embodiments of the core body 34 educated. The spring means 42 are based in particular on the drive surface 15 facing, in the region of the negative pressure side 23 lying face 43 a core body 34 from. On the part of the valve member 3 can the spring means 42 be absorbed absorbed in a frontal recess. The spring means 42 can each be formed for example by a helical compression spring. An alternative way to realize the spring means 42 consists in the embodiment as gleichpolige, ie repelling permanent magnets.
Ist eine Membran als Ventilglied oder zumindest als die Antriebsfläche 15 aufweisende Komponente vorhanden, kann deren inhärente Elastizität separate Federmittel überflüssig machen, da sie selbst als Federmittel fungiert.Is a membrane as a valve member or at least as the drive surface 15 having exhibiting component, their inherent elasticity can make separate spring means superfluous, since it acts itself as a spring means.
In Abhängigkeit von ihrer Anordnung können die Federmittel 42 auch als Zugfedermittel ausgebildet sein.Depending on their arrangement, the spring means 42 be designed as a tension spring means.
Der durch eine Bernoulli-Saugvorrichtung 22 erzeugbare Unterdruck ist ausreichend groß, um die Federkraft der Federmittel 42 zu überwinden und um die Antriebsfläche 15 einschließlich des mit ihr bewegungsgekoppelten Ventilgliedes 3 zur Ausführung der Umschaltbewegung 4 an die Unterdruckseite 23 heranzuziehen.The one by a Bernoulli suction device 22 Generable negative pressure is sufficient to increase the spring force of the spring means 42 overcome and around the drive surface 15 including the motion coupled with it valve member 3 for the execution of the switching movement 4 to the vacuum side 23 consulted.
Jede Bernoulli-Saugvorrichtung 22 weist an ihrer Unterdruckseite 23 zweckmäßigerweise eine Grundfläche auf, die gemeinsam gebildet ist von der Stirnfläche 43 des Kernkörpers 34 und einer sich ringförmig konzentrisch um diese Stirnfläche 43 herum erstreckenden ringförmigen Stirnfläche 44 des Gehäuses 24.Every Bernoulli suction device 22 indicates at its negative pressure side 23 expediently a base, which is formed together from the end face 43 of the core body 34 and an annular concentric around this end face 43 extending around annular end face 44 of the housing 24 ,
Die ringförmige Stirnfläche 44 bildet zweckmäßigerweise gemeinsam mit einer ihr gegenüberliegenden und zugewandten, ebenfalls ringförmigen Stirnfläche 45 des Ventilgehäuses 2 die mindestens eine Ausströmöffnung 37.The annular end face 44 forms expediently together with a her opposite and facing, also annular end face 45 of the valve housing 2 the at least one outflow opening 37 ,
Ein durch Aktivierung einer Bernoulli-Saugvorrichtung 22 aus der Grundstellung in eine andere Schaltstellung umgeschaltetes Ventilglied 3 kehrt insbesondere schlagartig in die Grundstellung zurück, wenn die betreffende Bernoulli-Saugvorrichtung 22 deaktiviert wird. Die Deaktivierung kann einfach durch Unterbinden einer Zuströmung eines Antriebsfluides in die Einspeiseöffnung 26 hervorgerufen werden.One by activation of a Bernoulli suction device 22 from the basic position in a different switching position switched valve member 3 In particular, abruptly returns to the normal position when the relevant Bernoulli suction device 22 is deactivated. The deactivation can be done simply by preventing an inflow of a drive fluid into the feed opening 26 be caused.
Als Antriebsfluid eignet sich prinzipiell jedes gasförmige oder flüssige Medium. Besonders vorteilhaft ist die Nutzung von Druckluft als Antriebsfluid.As a driving fluid is in principle any gaseous or liquid medium. Particularly advantageous is the use of compressed air as drive fluid.
Ein Zurückschalten des Ventilgliedes 3 bei Deaktivierung der es zuvor betätigenden Bernoulli-Saugvorrichtung 22 kann auch durch andere Maßnahmen als durch Federmittel 42 realisiert werden. Beispielsweise kann bei entsprechender Ausrichtung des Ventils 1 eine schwerkraftbedingte Rückstellung Vorgesehen werden.A switching back of the valve member 3 upon deactivation of the previously actuated Bernoulli suction device 22 can also by other means than by spring means 42 will be realized. For example, with appropriate orientation of the valve 1 A gravity provision is provided for.
Das Ventil 1 eignet sich unter anderem sehr gut für Systeme, die zwar über eine pneumatische Leitung bzw. Versorgung, nicht aber über eine elektrische Leitung bzw. Versorgung verfügen.The valve 1 Among other things, it is very suitable for systems that have a pneumatic line or supply, but not an electrical line or supply.
Das Ventil 1 kann bei Bedarf mit einer insbesondere als Klemmeinrichtung ausgebildeten Festhalteeinrichtung ausgestattet sein, die das Ventilglied 3 in der durch Unterdruck betätigten Stellung auch bei einem Ausfallen oder Nachlassen des Unterdruckes sicher festhält. Diese in der Zeichnung nicht dargestellte Festhalteeinrichtung kann den Abstandshalterelementen 38 zugeordnet und/oder in die Abstandshalterelemente 38 integriert sein.The valve 1 If necessary, it can be equipped with a holding device, in particular designed as a clamping device, which holds the valve member 3 in the actuated by negative pressure position holds securely even if a failure or lessening of the negative pressure. This retaining device, not shown in the drawing, the spacer elements 38 assigned and / or in the spacer elements 38 be integrated.
