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Die Erfindung betrifft ein Quetschventil, mit einem Ventilgehäuse, in dem sich ein eine flexible Umfangswand aufweisendes und in seiner Längsrichtung von einem Ventilkanal durchsetztes schlauchförmiges Ventilglied erstreckt, das im Bereich seines Außenumfanges auf einander diametral entgegengesetzten Seiten von jeweils einem Quetschelement flankiert ist, wobei die Quetschelemente unter Ausführung gegensinniger Arbeitsbewegungen quer zur Längsrichtung des Ventilgliedes aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, um das Ventilglied zwecks Veränderung des freien Strömungsquerschnittes des Ventilkanals mehr oder weniger stark zusammenzuquetschen, und mit einem das Ventilglied innerhalb des Ventilgehäuses koaxial umschließenden, im Querschnitt ringförmigen Betätigungsglied, das zu einer Betätigungsbewegung in der Längsrichtung des Ventilgliedes antreibbar ist und das mit den beiden Quetschelementen derart antriebsmäßig gekoppelt ist, dass seine Betätigungsbewegung die Arbeitsbewegungen der Quetschelemente hervorruft.
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Ein aus der
DE 10 2007 002 765 B3 bekanntes Quetschventil dieser Art verfügt über zwei stempelartige Quetschelemente, die innerhalb eines Ventilgehäuses in radialen Führungsschlitzen linear bewegbar angeordnet sind, wobei sie an einander diametral entgegengesetzten Seiten eines schlauchförmigen Ventilgliedes anliegen. Die Quetschelemente kooperieren antriebsmäßig mit einem das Ventilglied koaxial umschließenden Betätigungsglied, das zu einer Betätigungsbewegung in der Längsrichtung des Ventilgliedes antreibbar ist. An dem Betätigungsglied sind zwei sich axial erstreckende Beaufschlagungsflügel ausgebildet, die über die Quetschelemente hinweggreifen und mit jeweils einer schrägen Beaufschlagungsfläche am zugeordneten Quetschelement anliegen. Wird das Betätigungsglied in Richtung zu den Quetschelementen verlagert, drückt es von außen her auf die Quetschelemente, die sich folglich unter Ausführung einer Arbeitsbewegung aneinander annähern und dabei das Ventilglied zwecks Verringerung des freien Strömungsquerschnittes des darin ausgebildeten Ventilkanals zusammenquetschen. Bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes werden die Quetschelemente durch die Elastizität des Ventilgliedes und den gegebenenfalls im Ventilkanal herrschenden Fluiddruck wieder nach außen geschoben. Da die Rückstellfähigkeit der Quetschelemente von der Elastizität und vom Innendruck des Ventilgliedes abhängt, ist es schwierig, unterschiedlich große freie Strömungsquerschnitte des Ventilkanals präzise einzustellen. Außerdem kann das Problem auftreten, dass bei nachlassender Elastizität des schlauchförmigen Ventilgliedes in Verbindung mit geringen Fluiddrücken der maximal mögliche freie Strömungsquerschnitt nicht mehr zuverlässig vorgegeben werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Quetschventil zu schaffen, das zumindest weitestgehend unabhängig vom Innendruck des Ventilgliedes zuverlässig betreibbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass in dem Betätigungsglied zwei in der Längsrichtung des Ventilgliedes divergierende und jeweils von einem der Quetschelemente gleitverschieblich durchsetzte Kulissenschlitze ausgebildet sind, deren Schlitzflanken die Quetschelemente je nach Bewegungsrichtung der Betätigungsbewegung entweder aktiv aufeinander zu oder aktiv voneinander weg gerichtet beaufschlagen, um die Arbeitsbewegungen in der einen oder anderen Richtung hervorzurufen.
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Auf diese Weise ergibt sich eine von der Bewegung des Betätigungsgliedes abhängige Zwangsbewegung der Quetschelemente in beiden Richtungen ihrer Arbeitsbewegungen. Jedes Quetschelement erstreckt sich in einem der beiden schräg zueinander ausgerichteten Kulissenschlitze und wird je nach Bewegungsrichtung der Betätigungsbewegung entweder von der vom Ventilglied weiter entfernten Schlitzflanke des zugeordneten Kulissenschlitzes von außen her in Richtung zum Ventilglied gedrückt oder aber durch die näher beim Ventilglied liegende innere Schlitzflanke von innen her beaufschlagt und aktiv nach außen gedrückt. Auf diese Weise ist die Arbeitsbewegung zumindest weitestgehend unabhängig von dem im Ventilkanal des Ventilgliedes herrschenden Innendruck und auch von der Gummielastizität des Ventilgliedes. Somit kann ein maximaler Strömungsquerschnitt des Ventilgliedes auch dann sicher freigegeben werden, wenn im Ventilkanal ein nur geringer Innendruck herrscht. Außerdem besteht die Möglichkeit zu einer sehr präzisen Proportionalbetätigung des Quetschventils, verbunden mit einer genauen stufenlosen Einstellung unterschiedlich großer freier Strömungsquerschnitte des Ventilkanals.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die beiden Kulissenschlitze sind in dem Betätigungsglied bezüglich der mittigen Längsachse des Ventilgliedes bevorzugt spiegelsymmetrisch ausgebildet. Außerdem sind beide Kulissenschlitze zweckmäßigerweise mit einer linearen Längserstreckung ausgeführt.
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Das Betätigungsglied ist zweckmäßigerweise hülsenförmig ausgebildet. Auf diese Weise können die Kulissenschlitze optimal untergebracht werden und besteht außerdem die Möglichkeit der Realisierung einer präzisen Linearführung zwischen dem Betätigungsglied und dem Ventilgehäuse zur Ausführung der Betätigungsbewegung.
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Die beiden Quetschelemente sind zweckmäßigerweise kreiszylindrisch gestaltet. Auf diese Weise können die Kontaktbereiche zwischen den Quetschelementen und den Schlitzflanken der Kulissenschlitze auf ein Minimum reduziert werden, was die Beweglichkeit begünstigt.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Quetschelemente mit auf einander entgegengesetzten Seiten aus dem zugeordneten Kulissenschlitz herausragenden Führungsabschnitten jeweils in einem bezüglich des Ventilgehäuses ortsfesten Führungsschlitz verschiebbar geführt sind, wobei sich die Führungsschlitze quer zur Längsrichtung des Ventilgliedes erstrecken. Durch das Zusammenwirken mit den Führungsschlitzen wird den Quetschelementen die Ausrichtung ihrer Arbeitsbewegung vorgegeben, wobei insbesondere die Möglichkeit besteht, durch rechtwinkelig zur Längsrichtung des Ventilgliedes ausgerichtete Führungsschlitze zu bewirken, dass die Arbeitsbewegungen der Quetschelemente rechtwinkelig zur Längsachse des Ventilgliedes orientiert sind. Bei der Betätigungsbewegung der Betätigungsglieder befinden sich die Quetschelemente stets im Kreuzungspunkte zwischen einem Führungsschlitz und dem zugeordneten Kulissenschlitz.
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Zweckmäßigerweise tauchen die auf der gleichen Seite des Ventilgliedes liegenden Führungsabschnitte der Quetschelemente in einen gemeinsam zugeordneten Führungsschlitz ein. Somit befindet sich auf einander diametral entgegengesetzten Seiten des Ventilgliedes jeweils ein Führungsschlitz, wobei sich das Betätigungsglied bei seiner Betätigungsbewegung in dem zwischen dem Ventilglied und den Führungsschlitzen liegenden Bereich bewegt.
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Bevorzugt sind die Führungsschlitze unmittelbar im Ventilgehäuse ausgebildet. Dies bietet unter anderem die vorteilhafte Möglichkeit, die Führungsschlitze als schlitzartige Durchbrechungen der Wandung des Ventilgehäuses auszuführen, im Gegensatz zu einer prinzipiell ebenfalls möglichen Realisierung in Form von am Grund geschlossenen nutartigen Führungsschlitzen.
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Wenn die Führungsschlitze die Wandung des Ventilgehäuses durchsetzen und keine anderweitigen Abdeckungen für die Führungsschlitze vorhanden sind, ist die momentane Position der Quetschelemente von außerhalb des Ventilgehäuses her sichtbar, was eine bequeme und zugleich kostengünstige Funktionskontrolle gestattet. Eine besonders einfache Funktionskontrolle dieser Art ist möglich, wenn die Quetschelemente mit ihren axialen Endabschnitten außen über die Wandung des Ventilgehäuses vorstehen.
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Die als Wanddurchbrechungen ausgebildeten Führungsschlitze ermöglichen auch eine bequeme Montage der Quetschventile durch Einstecken von außerhalb des Ventilgehäuse her.
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Außen am Ventilgehäuse befindet sich zweckmäßigerweise im Bereich jedes Führungsschlitzes jeweils ein Sicherungskörper, um die Axialposition der Quetschelemente bezogen auf deren Längsrichtung vorzugeben und die Quetschelemente im gleichzeitigen Eingriff mit je einem Führungsschlitz und einem Kulissenschlitz zu stabilisieren beziehungsweise zu fixieren. Die Quetschelemente sind zweckmäßigerweise zwischen den Sicherungskörpern axial gefangen. Um die Beweglichkeit zur Ausführung der Arbeitsbewegung nicht zu beeinträchtigen, besteht dabei vorzugsweise jedoch ein geringfügiges Bewegungsspiel.
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Unter gewissen Umständen kann es vorteilhaft sein, das Betätigungsglied bezüglich des Ventilgehäuses verdrehzusichern, sodass es nicht bezüglich der Längsachse des Ventilgliedes relativ zum Ventilgehäuse verdrehbar ist. Dies gilt beispielsweise dann, wenn das Betätigungsglied mit Komponenten einer Positionserfassungseinrichtung ausgestattet ist, die durch Zusammenwirken mit am Ventilgehäuse angeordneten weiteren Komponenten der Positionserfassungseinrichtung eine Positionserfassung mindestens einer Axialposition des Betätigungsgliedes ermöglichen.
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Eine Positionserfassungseinrichtung ist vorteilhaft, wenn auf der Grundlage der Betätigungsposition des Betätigungsgliedes weitere Komponenten einer Anlage gesteuert werden sollen. Soll das Quetschventil als Proportionalventil eingesetzt werden, empfiehlt sich eine Positionserfassungseinrichtung, die eine kontinuierliche Positionserfassung ermöglicht und die insbesondere als Wegmesssystem ausgebildet ist.
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Zweckmäßigerweise ist das Quetschventil mit Federmitteln ausgestattet, durch die das Betätigungsglied in einer Grundstellung vorgespannt ist, die es dann einnimmt, wenn keine externen Antriebskräfte auf das Betätigungsglied einwirken. Je nachdem, in welche Richtung der Betätigungsbewegung die Federmittel auf das Betätigungsglied einwirken, kann dabei entweder eine Offenstellung oder eine Schließstellung als Grundstellung definiert werden. In der Offenstellung sind die Quetschelemente auseinandergefahren, sodass ein maximaler freier Strömungsquerschnitt des Ventilkanals vorliegt. In der Schließstellung sind die Quetschelemente zusammengefahren, sodass der Ventilkanal komplett abgesperrt ist, wobei die Quetschelemente zweckmäßigerweise einander gegenüberliegende Wandabschnitte der Umfangswand des Ventilgliedes unter Abdichtung direkt aneinander andrücken.
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Die Federmittel können mechanischer Art sein, aber auch in Form einer Gasfeder und insbesondere einer Luftfeder realisiert werden.
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Vorzugsweise sind das Betätigungsglied und das Ventilgehäuse derart aufeinander abgestimmt, dass das Betätigungsglied wahlweise in jeweils einer von zwei um 180° um eine bezüglich der Längsrichtung des Ventilgliedes rechtwinkelige Achse verdrehten Ausrichtung im Ventilgehäuse platzierbar ist. Geht man davon aus, dass das Betätigungsglied in der Grundstellung bei beiden Ausrichtungen die gleiche Position innerhalb des Ventilgliedes einnimmt, erreicht man auf diese Weise unterschiedliche Funktonalitäten, indem bei einem Verschieben des Betätigungsgliedes je nach gewählter Ausrichtung die Quetschelemente entweder auseinandergespreizt oder aneinander angenähert werden. In Verbindung mit Federmitteln der zuvor genannten Art kann durch das Verdrehen des Betätigungsgliedes sehr einfach ein Umwandeln des Quetschventils zwischen einer Variante des Typs ”Normalerweise geschlossen” und einer Variante des Typs ”Normalerweise offen” vorgenommen werden. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten und gestattet eine kostengünstige Herstellung des Quetschventils auf der Grundlage einer großen Anzahl von Gleichteilen.
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Für die aktive Betätigung des Quetschventils sind unterschiedliche Prinzipien verwendbar. Als besonders vorteilhaft wird eine fluidbetätigte Ausführungsform angesehen, bei der das Betätigungsglied Bestandteil eines Antriebskolbens ist, der zum Hervorrufen der Betätigungsbewegung gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist. Eine andere Ausführungsform sieht ein elektrisches Antreiben des Betätigungsgliedes vor, zu welchem Zweck das Quetschventil bevorzugt mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der mit dem Betätigungsglied antriebsmäßig gekoppelt ist. Ein elektrischer Antrieb kann insbesondere auch als Linearantrieb konzipiert sein, beispielsweise als elektrodynamischer Lineardirektantrieb.
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Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, das Betätigungsglied zur manuellen Betätigung auszubilden und insbesondere direkt oder über einen Hebelmechanismus mit einer außerhalb des Ventilgehäuses zugänglichen Handhabe antriebsmäßig zu koppeln.
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Wird auf einseitig wirkende Federmittel verzichtet, lässt sich das Quetschventil auch in einer bistabilen Funktionalität realisieren, wobei das Betätigungsglied wahlweise in einer Offenstellung oder in einer Schließstellung positionierbar ist und die jeweilige Stellung ohne externe Krafteinleitung aufrechterhalten wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils in einer Grundstellung des Betätigungsgliedes, bei der es sich um eine Offenstellung handelt, wobei der Längsschnitt der Schnittebene I-I aus 3 entspricht,
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2 einen weiteren Längsschnitt des Quetschventils im in eine Schließstellung verlagerten Zustand des Betätigungsgliedes und in einer Schnittebene entsprechend II-II aus 4,
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3 einen Querschnitt durch das Quetschventil aus 1 gemäß Schnittlinie III-III,
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4 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV durch das in 2 illustrierte Quetschventil, und
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5 ein aus den gleichen Komponenten wie das Quetschventil der 1 bis 4 zusammengesetztes Quetschventil, bei dem das Betätigungsglied um 180° verdreht ist, sodass abweichend von der in 1 bis 4 illustrierten Ausführungsform des Typs ”Normalerweise offen” ein Quetschventil des Typs ”Normalerweise geschlossen” vorliegt.
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Das insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Quetschventil verfügt über ein Ventilgehäuse 2 mit einer strichpunktiert angedeuteten Hauptachse 3, bei der es sich insbesondere um die Längsachse des Ventilgehäuses 2 handelt. Innerhalb des Ventilgehäuses 2 erstreckt sich zwischen zwei am Ventilgehäuse 2 ausgebildeten Medienanschlüssen 6, 7 ein als Ventilglied 4 fungierendes schlauchförmiges Element, das von einem mit den beiden Medienanschlüssen 6, 7 kommunizierenden, als Ventilkanal 5 bezeichneten Schlauchkanal durchsetzt ist. Wenn der Ventilkanal 5 einen freien Strömungsquerschnitt hat, kann ein an dem einen Medienanschluss 6 eingespeistes fließfähiges Medium durch den Ventilkanal 5 hindurchfließen und am gegenüberliegenden Medienanschluss 7 wieder aus dem Quetschventil 1 austreten.
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Bei dem fließfähigen Medium handelt es sich insbesondere um eine Flüssigkeit oder um ein Gas. Das Quetschventil 1 eignet sich allerdings auch zur Steuerung von beispielsweise pulverförmigen, granulatförmigen oder pastösen Medien.
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Das schlauchförmige Ventilglied 4 ist elastisch verformbar. Es verfügt über eine den Ventilkanal 5 peripher umschließende flexible Umfangswand 8, die insbesondere quer zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 gummielastisch verformbar ist und die insbesondere aus einem Elastomermaterial besteht. In die Umfangswand 8 kann eine Verstärkungsstruktur eingebettet sein, um die Druckfestigkeit zu erhöhen.
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Das Ventilgehäuse 2 umgrenzt einen im Folgenden als Ventilkammer 12 bezeichneten Innenraum. Das Ventilglied 4 erstreckt sich durch diese Ventilkammer 12 insbesondere koaxial hindurch, sodass rings um das Ventilglied 4 herum ein außen von einer Wandung 14 des Ventilgehäuses 2 begrenzter Ringraum 13 gebildet ist.
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In der Ventilkammer 12 befindet sich ein im Querschnitt ringförmiges und koaxial um das Ventilglied 4 herum angeordnetes Betätigungsglied 15. Dieses Betätigungsglied 15 ist bevorzugt hülsenförmig gestaltet. Zweckmäßigerweise hat das Betätigungsglied 15 eine der Mantelfläche eines Kreiszylinders entsprechende Außenumfangsfläche 16, mit der es gleitverschieblich an einer komplementären, kreisförmig konturierten Innenumfangsfläche 17 der Ventilkammer 12 anliegt. Da das Betätigungsglied 15 auch bezüglich des Ventilgliedes 4 axial beweglich ist, kann es insgesamt eine durch einen Doppelpfeil angedeutete lineare Betätigungsbewegung 18 in der Längsrichtung des Ventilgliedes 4 in beiden axialen Richtungen ausführen.
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Damit die Umfangswand 8 des Ventilgliedes 4 von dem im Ventilkanal 5 herrschenden Innendruck keine radiale Überdehnung erfährt, ist das Ventilglied 4 zweckmäßigerweise radial außen ringsum von einer ein- oder mehrteiligen Abstützstruktur 23 umschlossen. Diese ist bevorzugt rohrförmig ausgebildet und bedeckt die Außenumfangsfläche des Ventilgliedes 4 mit Ausnahme an einem Arbeitsabschnitt 22, in dessen Bereich mit dem Ventilglied 4 zwei noch zu erläuternde Quetschelemente 24a, 25a kooperieren. Exemplarisch besteht die Abstützstruktur 23 aus zwei individuellen Rohrkörpern 23a, 23b, die jeweils einenends an einer von zwei stirnseitigen Abschlusswänden 14a, 14b befestigt sind und ausgehend von dort in die Ventilkammer 12 hineinragen, um unter Freilassung des Arbeitsabschnittes 22 mit axialem Abstand zueinander zu enden. Die stirnseitigen Abschlusswände 14a, 14b sind Bestandteile der Wandung 14 des Ventilgehäuses 2 und definieren zweckmäßigerweise jeweils einen der beiden Medienanschlüsse 6, 7.
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Zweckmäßigerweise ist das Betätigungsglied 15 durch Federmittel 25 in eine Grundstellung axial vorgespannt. Exemplarisch ist die Grundstellung dadurch definiert, dass das Betätigungsglied 15 an der einen, ersten stirnseitigen Abschlusswand 14a anliegt. Die Federmittel 25 sind axial zwischen dem Betätigungsglied 15 und der anderen, zweiten stirnseitigen Abschlusswand 14b angeordnet und wirksam, wobei sie sich insbesondere in dem Ringraum 13 befinden und sich zweckmäßigerweise koaxial um das Ventilglied 4 herum erstrecken. Die Federmittel 25 sind beim Ausführungsbeispiel als mechanische Federmittel ausgebildet, insbesondere nach Art einer Schraubendruckfeder.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein gasförmiges Medium, insbesondere Druckluft, als Federmittel verwendet.
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Das Quetschventil 1 ist mit Antriebsmitteln 26 ausgestattet, die es ermöglichen, eine die Betätigungsbewegung 18 des Betätigungsgliedes 15 hervorrufende Antriebskraft in das Betätigungsglied 15 einzuleiten. Diese Antriebsmittel 26 enthalten beim Ausführungsbeispiel einen in der Ventilkammer 12 axial verschiebbar angeordneten Antriebskolben 26a, eine axial zwischen dem Antriebskolben 26a und der ersten stirnseitigen Abschlusswand 14a ausgebildeten Antriebsraum 26b und einen die Wandung 14 durchsetzenden und in den Antriebsraum 26b einmündenden Antriebskanal 26c. Das Betätigungsglied 15 ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil des Antriebskolbens 26a, der exemplarisch als weiteren Bestandteil ein Dichtungsmittel 27 aufweist, das unter Abdichtung gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 17 der Ventilkammer 12 und an der Außenumfangsfläche des zugeordneten ersten Rohrkörpers 23a anliegt und der das Betätigungsglied 15 von dem Antriebsraum 26b fluiddicht abtrennt.
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Durch Einspeisung eines Antriebsfluides, insbesondere Druckluft, in den Antriebsraum 26b durch den Antriebskanal 26c hindurch kann der Antriebskolben 26a in der Ventilkammer 12 axial verlagert werden, um die Betätigungsbewegung 18 hervorzurufen. Dabei wird die rückstellende Kraft der Federmittel 25 überwunden. Durch Druckentlastung des Antriebsraumes 26b wird erreicht, dass die Federmittel 25 das Betätigungsglied 15 wieder in die Grundstellung zurückschieben.
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Durch eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung des Antriebsraumes 26b kann die bezüglich des Ventilgehäuses 2 eingenommene Axialposition des Betätigungsgliedes 15 nach Bedarf stufenlos eingestellt werden.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Antriebsmittel 26 für eine elektrische und insbesondere elektromotorische Erzeugung der Betätigungsbewegung 18 ausgebildet. Eine andere Art von Antriebsmitteln 26 umfasst eine mit dem Betätigungsglied 15 direkt oder mittels eines Übersetzungsmechanismus in Antriebsverbindung stehende Handhabe, an der manuell eine Antriebskraft zur Erzeugung der Betätigungsbewegung 18 und zum wunschgemäßen Positionieren des Betätigungsgliedes 15 eingeleitet werden kann.
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Im Bereich des Arbeitsabschnittes 22 ist das Ventilglied 4 auf einander bezüglich der Längsachse 9 diametral entgegengesetzten Seiten von jeweils einem der beiden schon erwähnten Quetschelemente 24a, 24b flankiert. Jedes Quetschelement 24a, 24b ist sowohl bezüglich des Betätigungsgliedes 15 als auch bezüglich des Ventilgehäuses 2 beweglich.
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Jedes Quetschelement 24a, 24b kann eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Arbeitsbewegung 28 quer und insbesondere rechtwinkelig zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 ausführen. Die Arbeitsbewegungen 28 werden durch das Betätigungsglied 15 hervorgerufen, mit dem die beiden Quetschelemente 24a, 24b unabhängig voneinander antriebsmäßig gekoppelt sind. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, die beiden Quetschelemente 24a, 24b zu gegensinnigen Arbeitsbewegungen 28 anzutreiben, sodass sie sich entweder unter Verringerung des gegenseitigen Abstandes aneinander annähern oder unter Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes voneinander entfernen.
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Jedes der beiden Quetschelemente 24a, 24b hat eine Längsachse 32 und ist bezüglich des Ventilgliedes 4 so ausgerichtet, dass diese Längsachse 32 in einem Abstand zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 rechtwinkelig zu dieser Längsachse 9 verläuft. Die Längsachsen 32 der beiden Quetschelemente 24a, 24b verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich zweckmäßigerweise in einer strichpunktiert angedeuteten Arbeitsebene 33, die rechtwinkelig zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 ausgerichtet ist. Die Arbeitsbewegungen 28 verlaufen rechtwinkelig zu den Längsachsen 32 und dabei vorzugsweise in der Arbeitsebene 33.
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Diese Beweglichkeit ist unter anderem dadurch gegeben, dass die Quetschelemente 24a, 24b das Ventilgehäuse 2 quer zur Achsrichtung seiner Hauptachse 3 durchsetzen und jeweils mit in der Längsrichtung des zugeordneten Quetschelementes 24a, 24b zueinander beabstandeten, als Führungsabschnitte 34 bezeichneten Längenabschnitten in einen von zwei bezüglich des Ventilgehäuses 2 ortsfesten Führungsschlitzen 35, 36 gleitverschieblich eintauchen und darin in der Längsrichtung des betreffenden Führungsschlitzes 35, 36 verschiebbar geführt sind. Die Längsachse 37 der Führungsschlitze 35, 36 ist in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet und verläuft in der erwähnten Arbeitsebene 33. Die Schlitzbreite der Führungsschlitze 35, 36 entspricht im Wesentlichen der Breite der Führungsabschnitte 34, sodass Letztere möglichst spielarm zwischen den Schlitzflanken der Führungsschlitze 35, 36 aufgenommen und in der Achsrichtung der Längsachsen 37 verschiebbar geführt sind. Die beiden Führungsschlitze 35, 36 befinden sich auf einander diametral entgegengesetzten Seiten des Ventilgliedes 4.
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Erkennbar sind beim Ausführungsbeispiel die beiden Führungsschlitze 35, 36 rechtwinkelig zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 ausgerichtet.
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Zweckmäßigerweise tauchen die beiden jeweils in die gleiche Richtung weisenden Führungsabschnitte 34 der Quetschelemente 24a, 24b gemeinsam in ein und denselben Führungsschlitz 35 beziehungsweise 36 ein. Es ist konstruktiv einfacher, für die Vorgabe der Richtung der Arbeitsbewegungen 28 auf nur zwei Führungsschlitze 35, 36 zurückzugreifen, die jeweils beiden Quetschelementen 24a, 24b gemeinsam zugeordnet sind, als für jeden Führungsabschnitt 34 einen eigenen Führungsschlitz vorzusehen.
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Prinzipiell könnten die Führungsschlitze 35, 36 in speziellen Führungskomponenten ausgebildet sein, die in das Ventilgehäuse 2 eingesetzt sind. Zweckmäßiger und deshalb kostengünstiger wird jedoch die gezeigte Bauform angesehen, bei der die Führungsschlitze 35, 36 im Ventilgehäuse 2 ausgebildet sind. Weiterhin ist es aus noch zu erläuternden Gründen vorteilhaft, wenn die Führungsschlitze 35, 36 die Wandung 14 des Ventilgehäuses 2 durchsetzen und als schlitzartige Wanddurchbrechungen ausgeführt sind. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Die Führungsschlitze 35, 36 befinden sich in einem rohrförmigen Wandabschnitt 14c der Wandung 14, der sich axial zwischen den beiden stirnseitigen Abschlusswänden 14a, 14b erstreckt und der die Ventilkammer 12 peripher am Außenumfang umschließt.
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Die Arbeitsbewegung 28 der Quetschelemente 24a, 24b ist durch die Betätigungsbewegung 18 des Betätigungsgliedes 15 hervorrufbar. Dabei wird die in Achsrichtung der Längsachse 9 orientierte Betätigungsbewegung 18 in die quer und insbesondere rechtwinkelig dazu orientierte Arbeitsbewegung 28 umgesetzt.
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Die antriebsmäßige Kopplung wird mittels zweier das Betätigungsglied 15 quer zur Richtung der Betätigungsbewegung 18 durchsetzender Kulissenschlitze 38a, 38b realisiert, die von jeweils einem der beiden Quetschelemente 24a, 24b durchsetzt sind. Die beiden Kulissenschlitze 38a, 38b divergieren in der Längsrichtung des Ventilgliedes 4 und haben somit jeweils einen ersten Endabschnitt 42 und einen zweiten Endabschnitt 43, wobei ihre ersten Endabschnitte 42 quer zu der Längsachse 9 näher beieinander liegen als ihre zweiten Endabschnitte 43. Insgesamt hat jeder Führungsschlitz 35, 36 zweckmäßigerweise eine lineare Erstreckung.
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Bezüglich der mittig verlaufenden Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 sind die beiden Kulissenschlitze 38a, 38b zweckmäßigerweise spiegelsymmetrisch ausgebildet. Ihre Längsachsen treffen sich dabei in einem gemeinsamen Punkt auf der Längsachse 9 des Ventilgliedes 4.
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Es ergibt sich mithin eine Konstellation, bei der jedes Quetschelement 24a, 24b sich mit einem zentralen Antriebsabschnitt 44 durch den zugeordneten Kulissenschlitz 38a, 38b hindurch erstreckt und axial beidseits des Antriebsabschnittes 44 mit jeweils einem der beiden zugeordneten Führungsabschnitte 34 aus dem Kulissenschlitz 38a, 38b herausragt und in den sich daran anschließenden Führungsschlitz 35, 36 eintaucht.
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In einer Offenstellung des Betätigungsgliedes 15, die beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 der Grundstellung entspricht, nimmt das Betätigungsglied 15 eine Axialposition ein, bei der die zweiten Endabschnitte 43 der Führungsschlitze 35, 36 in der Arbeitsebene 33 liegen, sodass die Quetschelemente 24a, 24b einen aus 1 und 3 ersichtlichen maximalen Abstand zueinander aufweisen, in dem sie nicht oder mit nur geringer Vorspannung an sich diametral gegenüberliegenden Wandabschnitten der Umfangswand 8 des Ventilgliedes 4 anliegen. In diesem Fall ist das Ventilglied 4 im Bereich seines Arbeitsabschnittes 22 nicht oder nur minimal eingeschnürt und einem Fluid steht der größtmögliche freie Strömungsquerschnitt zum Hindurchströmen durch den Ventilkanal 5 zur Verfügung.
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Wird das Betätigungsglied 15 ausgehend von der Offenstellung in Richtung einer Schließstellung verlagert, behalten die Quetschelemente 24a, 24b ihre bezüglich des Ventilgehäuses 2 eingenommene axiale Position dank der seitlichen Stabilisierung durch die Flanken der Führungsschlitze 35, 36 bei, wandern jedoch aufgrund des sich bewegenden Betätigungsgliedes 15 entlang des zugeordneten Kulissenschlitzes 38a, 38b. Aufgrund der gegenseitigen Neigung dieser Kulissenschlitze 38a, 38b werden dabei die Quetschelemente 24a, 24b radial in Richtung zu der Längsachse 9 verlagert, wobei sie sich aneinander annähern, bis sie schließlich im Bereich der ersten Endabschnitte 42 der Führungsschlitze 35, 36 zu liegen kommen. Dieser als Schließstellung bezeichnete Zustand ist in 2 und 4 illustriert.
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Die Kinematik der einzelnen Komponenten und ihre geometrische Auslegung ist so getroffen, dass die Quetschelemente 24a, 24b in der Schließstellung des Betätigungsgliedes 15 das Ventilglied 4 im Bereich des Arbeitsabschnittes 22 derart stark zusammenquetschen, dass sich gegenüberliegende Wandabschnitte der Umfangswand 8 unter Abdichtung aneinander anliegen und insbesondere auch aneinander angepresst werden, sodass der Ventilkanal 5 lokal abgesperrt ist. Da nun kein freier Strömungsquerschnitt mehr zur Verfügung steht, ist ein an dem einen Medienanschluss 6 oder 7 eingespeistes Medium an einem Hindurchströmen durch das Quetschventil 1 gehindert.
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Das Betätigungsglied 15 kann zweckmäßigerweise stufenlos in beliebigen Zwischenstellungen zwischen der Offenstellung und der Schließstellung positioniert werden, um stufenlos verschiedene Abstände zwischen den beiden Quetschelementen 24a, 24b vorzugeben und dadurch stufenlos unterschiedlich große freie Strömungsquerschnitte des Ventilkanals 5 einzustellen. Mithin kann das Quetschventil 1 als Proportionalventil betrieben werden.
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Beim Umschalten aus der Offenstellung in die Schließstellung drücken die Kulissenschlitze 38a, 38b mit ihren weiter von der Längsachse 9 entfernten und dabei einander zugewandten äußeren Schlitzflanken 45 von außen her auf das jeweils zugeordnete Quetschelement 24a, 24b und drücken dieses aktiv nach innen in Richtung zum Ventilglied 4. Bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung werden die Quetschelemente 24a, 24b von den den äußeren Schlitzflanken 45 gegenüberliegenden, nach außen weisenden inneren Schlitzflanken 46 der Kulissenschlitze 38a, 38b beaufschlagt und aktiv nach außen gedrückt. Mithin ist sowohl die in Schließrichtung erfolgende Arbeitsbewegung 28 als auch die in Öffnungsrichtung erfolgende Arbeitsbewegung 28 der Quetschelemente 24a, 24b zwangsweise beziehungsweise aktiv durch das Betätigungsglied 15 hervorrufbar. Dies bietet unter anderem den Vorteil, dass insbesondere auch bei einem geringen Innendruck des Ventilkanals 5 ein sicheres öffnen des Ventilkanals 5 gewährleistet ist. Außerdem lässt sich auf diese Weise ein proportionales Betriebsverhalten sehr präzise gewährleisten.
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Dadurch, dass die Quetschelemente 24a, 24b in nach außen offene Führungsschlitze 35, 36 eintauchen, sind sie von außerhalb des Ventilgehäuses 2 her sichtbar und ermöglichen jederzeit eine visuelle Schaltstellungskontrolle.
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Die Schaltstellungsanzeige wird noch verbessert, wenn die Quetschelemente 24a, 24b über eine derartige Länge verfügen, dass sie mit ihren sich an die Führungsabschnitte 34 anschließenden axialen Endabschnitten 47 außen über die Wandung 14, 14c des Ventilgehäuses 2 vorstehen beziehungsweise hinausragen. Dies ist beim Ausführungsbeispiel der Fall.
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Damit die Quetschelemente 24a, 24b nicht aus dem Ventilgehäuse 2 herausfallen können, sind zweckmäßigerweise geeignete Verliersicherungsmittel vorhanden. Diese Verliersicherungsmittel enthalten beim Ausführungsbeispiel einen im Bereich jedes Führungsschlitzes 35, 36 außen am Ventilgehäuse 2 angeordneten Sicherungskörper 48, der den Stirnflächen der dort befindlichen Endabschnitte 47 der Quetschelemente 24a, 24b vorgelagert ist. Jeder der beiden Sicherungskörper 48 ist am Ventilgehäuse 2 befestigt. Auf diese Weise sind die beiden Quetschelemente 24a, 24b in der Richtung ihrer Längsachsen 32 zwischen den beiden Sicherungskörpern 48 im Wesentlichen axial unbeweglich gefangen, wobei gleichzeitig jedoch die zur Ausführung der Arbeitsbewegungen 28 notwendige Beweglichkeit gewährleistet ist.
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Zweckmäßigerweise ist mindestens einer der Sicherungskörper 48 lösbar am Ventilgehäuse 2 angeordnet, sodass er zur Montage und Demontage der Quetschelemente 24a, 24b abgenommen werden kann.
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Zweckmäßigerweise ist das Quetschventil 1 mit Verdrehsicherungsmitteln 52 ausgestattet, die unabhängig von den Quetschelementen 24a, 24b wirksam sind und ein Verdrehen des Betätigungsgliedes 15 bezüglich des Ventilgehäuses 2 um die Hauptachse 3 herum verhindern.
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Exemplarisch enthalten die Verdrehsicherungsmittel 52 einen von dem Betätigungsglied 15 radial abstehenden Verdrehsicherungsvorsprung 52a und einen in dem rohrförmigen Wandabschnitt 14c der Wandung 14 des Ventilgehäuses 2 ausgebildeten Verdrehsicherungsschlitz 52b, der sich parallel zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 erstreckt und in den der Verdrehsicherungsvorsprung 52a gleitverschieblich eintaucht. Vorzugsweise ist der Verdrehsicherungsschlitz 52b als Wanddurchbrechung der Wandung 14 ausgebildet. Der Verdrehsicherungsschlitz 52b befindet sich zweckmäßigerweise in einem Bereich, der stets außerhalb des längenvariablen Antriebsraumes 26b liegt.
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Bevorzugt ist der Verdrehsicherungsvorsprung 52a vom Kopf einer in das Betätigungsglied 15 eingedrehten Schraube gebildet. Das Betätigungsglied 15 ist hierzu mit einer geeigneten Gewindebohrung 53 ausgestattet.
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Die Verdrehsicherungsmittel 52 sind insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn das Quetschventil 1 mit einer Positionserfassungseinrichtung 54 ausgestattet ist, mit der sich die bezüglich des Ventilgehäuses 2 im Rahmen der Betätigungsbewegung 18 einnehmbare Betätigungsposition des Betätigungsgliedes 15 erfassen lässt. Mindestens eine Komponente der Positionserfassungseinrichtung 54 ist an dem Betätigungsglied 15 angeordnet, sodass sie dessen Betätigungsbewegung 18 mitmacht. Insbesondere wenn das Quetschventil 1 als Proportionalventil ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, wenn die Positionserfassungseinrichtung 54 als Wegmesssystem ausgeführt ist.
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In der in 1 bis 4 illustrierten Ausführungsform ist das Quetschventil 1 vom Typ ”Normalerweise offen”, da hier das Betätigungsglied 15 durch die Federmittel 25 ständig in die Offenstellung vorgespannt ist. Hiervon abweichend kann das Quetschventil 1 auch vom Typ ”Normalerweise geschlossen” sein, wobei dann die Federmittel 25 das Betätigungsglied 15 in die Schließstellung vorspannen.
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Das Quetschventil 1 des Ausführungsbeispiels ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass es sehr einfach zwischen den Typen ”Normalerweise offen” und ”Normalerweise geschlossen” umrüstbar ist. Möglich ist dies dadurch, dass das Betätigungsglied 15 in zwei um 180° um eine zur Längsachse 9 des Ventilgliedes 4 rechtwinkelige imaginäre Wendeachse 55 gedrehten beziehungsweise gewendeten Ausrichtungen in das Ventilgehäuse 2 einbaubar ist. In beiden Ausrichtungen kann das Betätigungsglied 15 so platziert werden, dass es in der Grundstellung die gleiche Position innerhalb der Ventilkammer 12 einnimmt.
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Je nachdem, in welcher Ausrichtung das Betätigungsglied 15 eingebaut ist, ergibt sich eine sich aneinander annähernde oder sich voneinander entfernende Konfiguration der Kulissenschlitze 38a, 38b in der gleichen axialen Richtung der Längsachse 9.
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Die 5 zeigt das Quetschventil 1 mit bezüglich der 1 bis 4 um 180° gedrehter Anordnung des Betätigungsgliedes 15, was zur Folge hat, dass das Betätigungsglied 15 hier in der Grundstellung eine Schließstellung einnimmt.
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Ist das Quetschventil 1 mit Verdrehsicherungsmitteln 52 ausgestattet, verfügt das Betätigungsglied 15 zweckmäßigerweise über mehrere Gewindebohrungen 53, die alternativ mit einer den Verdrehsicherungsvorsprung 52a definierenden Schraube bestückt werden können.
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Ist das Betätigungsglied 15 als Bestandteil eines Antriebskolbens 26a ausgebildet, bleiben die Dichtungsmittel 27 auf der gleichen axialen Seite des Betätigungsgliedes 15. Sie können so ausgebildet sein, dass sie wahlweise an der einen oder an der anderen Stirnfläche des Betätigungsgliedes 15 anbringbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007002765 B3 [0002]
- EP 1912001 A1 [0003]
- DE 2941278 A1 [0003]
- US 3830462 [0003]
- FR 2152061 [0003]
- DE 3445740 A1 [0003]
