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Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung, vorgesehen für den fluidführenden Anschluss an mindestens ein Grundbauteil, das über mehrere, einander benachbarte Fluid-Durchgangsstellen verfügt, mit
- – einem Grundkörper, der über mindestens ein Funktions-Bauteil, wie eine Ventileinrichtung, zum Ansteuern eines Fluidstroms dient,
- – mehreren weiteren Fluid-Durchgangsstellen, die mit zuordenbaren Fluid-Durchgangsstellen im Grundbauteil fluidführend über das Funktions-Bauteil miteinander verbindbar sind, und
- – mindestens einem Sperrteil, das die jeweilige Fluid-Durchgangsstelle im Grundbauteil und/oder im Grundkörper absperrt, die von dem Funktions-Bauteil unbeeinflusst bleibt.
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Die dahingehende Lösung im Stand der Technik ist in der speziellen Beschreibung näher erläutert. Bei der bekannten aufgezeigten Lösung ist es immer nur möglich, das Funktions-Bauteil, beispielsweise in Form eines 2/2-Wegeventils, sowohl auf seiner Eingangsseite als auch auf seiner Ausgangsseite fluidführend immer nur mit jeweils einer zuordenbaren Fluid-Durchgangsstelle im Grundbauteil zu verbinden.
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Um dennoch eine gewisse Modularität im Sinne eines sog. LS-Wegeventil-Baukastens für mobile Arbeitsmaschinen zur Verfügung stellen zu können, hat man aber im fluidversorgenden Grundbauteil mehrere, einander benachbarte oder gruppenmäßig einander zugeordnete Fluid-Durchgangsstellen vorgesehen, die man dann in Abhängigkeit der Anzahl der zu beherrschenden oder anzusteuernden Fluid-Durchgangsstellen im Grundbauteil mit jeweils einem eigenständigen Grundkörper zu kombinieren hat, der zwar bevorzugt immer über dasselbe Funktions-Bauteil verfügt und im Bereich seines Ausgangs auch immer dieselbe fluidführende Leitung zur letzten Fluid-Durchgangsstelle im Grundbauteil aufweist; allein aber für die jeweils anzusteuernde Fluid-Durchgangsstelle auf der Eingangsseite des Funktions-Bauteils eine eigenständige Fluidleitung benötigt, die insoweit nicht universell einsetzbar, sondern vielmehr immer nur einem bestimmten Fluid-Durchgang im Grundbauteil zugeordnet ist. Vereinfacht ausgedrückt, wollte man mit einem Funktions-Bauteil vier Fluid-Durchgangsstellen im Grundbauteil mittels des Grundkörpers beherrschen, müssten insgesamt auch vier verschiedene Grundkörper zur Verfügung gestellt werden mit jeweils einer eigenständigen Fluidzuführleitung auf der Eingangsseite des Funktions-Bauteils, um je im Bedarfsfall eine der vier Fluid-Durchgangsstellen im Grundbauteil fluidführend anzusteuern. Die sonstigen verbleibenden offenen Durchgangsstellen oder Fluidanschlüsse im Grundbauteil, die nicht benötigt werden, sind dann von der Gehäusewand des Grundkörpers abgedeckt, wobei an dieser Stelle bevorzugt eine Dichtung angeordnet ist, um im Bereich der Sperrteilanordnung einen dichtenden, verlässlichen Abschluss zur Umgebung hin zu erreichen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten ihrer Vorteile, wie eine sichere Anschlussgeometrie zur Verfügung zu stellen, die bekannte Lösung dahingehend weiter zu verbessern, dass in kostengünstiger und funktionssicherer Weise die Modularität der Gesamt-Anschlussvorrichtung erhöht ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 innerhalb des Grundkörpers zwischen den weiteren Fluid-Durchgangsstellen und dem Funktions-Bauteil jeweils eine fluidführende Verbindungsleitung besteht, die von einem separaten Sperrteil absperrbar ist, sofern die dahingehende Verbindung zu dem Funktions-Bauteil ungenutzt bleibt, kann individuell jeder weiteren Fluid-Durchgangsstelle im Grundkörper ein Sperrteil zugeordnet werden, so dass man beliebig diejenige fluidführende Verbindungsleitung im Grundkörper freigeben oder sperren kann, die eben benötigt bzw. nicht benötigt wird, um das Funktions-Bauteil mit der zuordenbaren fluidversorgenden Fluid-Durchgangsstelle im Grundbauteil funktionssicher verbinden zu können. Diese technische Lösung hat so keine Entsprechung im Stand der Technik und es wird deutlich, dass mit nur einer Art eines Grundkörpers eine Vielzahl an Anschlussgeometrien in funktionssicherer Weise beherrscht werden kann mit einer minimalen Anzahl an notwendigen Komponenten, was die Kosten der Lösung reduzieren hilft.
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Durch die vorzugsweise in die jeweiligen Stränge der nicht benötigten Verbindungsleitungen einsetzbaren Sperrteile, vorzugsweise in der Art von sog. Kugelexpandern ausgebildet, lässt sich die jeweils nicht benötigte Verbindungsleitung im Grundkörper mit dem Funktions-Bauteil sicher sperren und im Hinblick auf die hergestellte dichtende Verbindung kann je nachdem, für welche Einsatzzwecke die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung zu verwenden ist, auch auf zusätzliche Dichteinrichtungen, wie O-Dichtringe, die grundsätzlich versagensanfällig sind, aufseiten des Grundkörpers verzichtet werden, was wiederum Kosten reduzieren hilft.
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Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtungslösung ist besonders geeignet zum Ansteuern von Kanälen und Kanalverbindungen, vorzugsweise in Form von Steuerleitungen, beispielsweise in Form von sog. LS-Leitungen bei Steuerblöcken mobiler Arbeitsgerätschaften und Arbeitsmaschinen, die durchaus mit Drücken bis zu ca. 400 bar beschickt werden. Der auf der Ausgangsseite des Funktions-Bauteils angeordnete Verbindungsstrang als Teil einer Verbindungsleitung kann als direkte Tankanbindung an das Grundbauteil vorgesehen sein; kann jedoch auch als weiterführende Steuerleitung im Hochdruckbereich dienen, sofern mehrere Anschlussvorrichtungen und ihre Komponenten zu Funktionsgruppen sinnfällig zusammengesetzt sind.
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Sowohl das Grundbauteil als auch der Grundkörper sind bevorzugt in der Art von Ventil- oder Flanschblöcken ausgebildet, die sich in wieder lösbarer Weise miteinander, beispielsweise durch eine Verschraubung, verbinden lassen.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein System bestehend aus einem vorzugsweise als Gleichbauteil konzipierten Grundkörper und einem Grundbauteil, wie vorstehend näher vorgestellt.
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Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die
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1 und 2 in der Art hydraulischer Blockschaltbilder Anschlusslösungen, wie sie im Stand der Technik aufgezeigt sind;
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4 und 5 vergleichbar den Blockschaltbildern nach den 1 und 2 die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung mit prinzipiellen Einsatzvarianten;
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3 in Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer im Stand der Technik aufgezeigten Anschlusslösung;
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6 vergleichbar der Schnittdarstellung nach der 3 eine erfindungsgemäße Anschlusslösung und
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7 in Draufsicht ein an sich bekanntes Grundbauteil mit mehreren einander benachbarten Fluid-Durchgangsstellen.
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Die 1 und 2 zeigen in der Art hydraulischer Blockschaltbilder Gesamtsystem-Anschlusslösungen, wie sie im Stand der Technik aufgezeigt sind. Die gezeigte Anschlussvorrichtung ist vorgesehen für den fluidführenden Anschluss an mindestens ein Grundbauteil 10, das über mehrere, einander benachbarte Fluid-Durchgangsstellen (P'1, P'2, P'3, P'n ... P'x verfügt. Neben dem Grundbauteil 10 verfügt die Anschlussvorrichtung über einen Grundkörper 12, der mindestens ein Funktionsbauteil 14 zum Ansteuern eines zu führenden Fluidstroms aufweist. Das Funktionsbauteil 14 kann beispielsweise aus einer Ventileinrichtung, vorzugsweise in Form eines 2/2-Wegeventiles, bestehen; auch in Form eines Schaltventiles oder aus einer sonstigen Ventileinrichtung oder aus einer sonstigen hydraulischen Funktionsgruppe, wie beispielsweise einer Blende, Drossel oder dergleichen mehr. Ferner weist der Grundkörper 12 gemäß der Darstellung nach der 1 zwei weitere Fluid-Durchgangsstellen P1 und Px auf, die mit den korrespondierend zugeordneten Fluid-Durchgangsstellen P'1 und P'x im Grundbauteil 10 fluidführend über das Funktionsbauteil 14 miteinander verbindbar sind. Des Weiteren ist ein Sperrteil 16 vorhanden (siehe hierzu auch 3), das die jeweilige Fluid-Durchgangsstelle P'2, P'3, P'n ... P'x-1 im Grundbauteil 10 absperrt, so dass die dahingehenden Durchgangsstellen von dem Funktionsbauteil 14 unbeeinflusst bleiben.
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Sowohl Grundbauteil 10 als auch Grundkörper 12 sind in der Art von Ventil- oder Flanschblöcken ausgebildet, die sich flanschartig unter Bildung eines Gesamtsystems miteinander verbinden lassen. Im jeweils verbundenen Zustand gemäß den Darstellungen nach den 1 bis 3 bildet die untere Gehäusewand 18 des flanschartigen Grundkörpers 12 das Sperrteil 16 aus, das insoweit die Fluid-Durchgangsstellen P'2, P'3, P'n ... P'x-1 in sperrender Weise überdeckt. Des Weiteren ist eine fluidführende Verbindung gemäß den Darstellungen nach den 1 und 3 zwischen der Fluid-Durchgangsstelle P'1 im Grundbauteil 10 und der weiteren Fluid-Durchgangsstelle P1 im Grundkörper 12 hergestellt. Für eine dichtende abschließende Verbindung zwischen Grundbauteil 10 und Grundköper 12 im Bereich der wirksamen Fluid-Durchgangsstellen P'1 und P1 sowie für die abgesperrten Fluid-Durchgangsstellen P'2, P'3, P'n ... P'x-1 sind an den dahingehenden Fluid-Durchgangsstellen des Grundbauteiles 10 radiale Verbreiterungen 20 vorgesehen, die das Einlegen eines Dichtmittels, vorzugsweise in Form eines O-Dichtringes 22 erlauben, wobei der jeweilige O-Dichtring 22 einzulegen ist, bevor die flanschartige Verbindung zwischen Körper 12 und Grundbauteil 10 hergestellt ist. Das jeweilige Dichtmittel mündet also in Form des O-Dichtringes 22 mit zumindest einem Teil seiner obenliegenden Außenkontur an einer Flanschseite in Form der unteren Gehäusewand 18 des Grundkörpers 12 im Bereich der zuordenbaren, weiteren Fluid-Durchgangsstellen P'1, P'2, P'3, P'n ... P'x in verbundenem Zustand von Grundkörper 12 und Grundbauteil 10 aus und ist mit dieser Wand 18 in dichtender Anlage.
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Wie die 2 insbesondere verdeutlicht, ist bei der bekannten Lösung für jede mögliche anzusteuernde Fluid-Durchgangsstelle im Grundbauteil 10 ein eigenständiger Grundkörper 12 vorzusehen, der die dahingehende Fluid-Durchgangsstelle abdeckt. So zeigt die 2 von links nach rechts gesehen vier verschiedene Grundkörper 12 mit Funktionsbauteilen 14, die von der Anschlussgeometrie auf der Eingangsseite 24 des Funktionsbauteils 14 jeweils die zuordenbaren Paare von Fluid-Durchgangsstellen P1, P'1; P2, P'2; P3, P, 3 und Pn, P'n ansteuert. Nur auf der Ausgangsseite 26 des Funktionsbauteils 14 mündet die jeweils weitere Fluid-Durchgangsstelle Px des Grundkörpers 12 in die zuordenbare Fluid-Durchgangsstelle P'x im Grundbauteil 10 aus. Anstelle des Durchganges Px, P'x könnte insoweit auch ein anderer Durchgang auf der Ausgangsseite gewählt werden, wie beispielsweise eine Kombination Px-1/P'x-1. Gemäß der Darstellung nach der 2 wären also insgesamt zum Ansteuern von vier eingangsseitigen Fluid-Durchgangsstellen P'1, P'2, P'3 und P'n insgesamt vier verschiedene Grundkörper 12 notwendig, die zwar allesamt ähnlich sind und insoweit auch in der 2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind, sich aber dennoch in der Ausgestaltung der internen fluidführenden Verrohrung und der Anschlussgeometrie betreffend die weiteren Fluid-Durchgangsstellen P1, P2, P3, Pn ... Px unterscheiden.
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Die in 2 dargestellten Funktionalitäten lassen sich also durch vier verschiedene Flanschblockbearbeitungen mit verschiedenen Grundkörpern 12 realisieren, wobei nachteilig ist, dass insgesamt vier voneinander verschiedene Blockvarianten je nach Verwendungszweck produktionstechnisch sowie logistisch gesteuert und zwischengelagert werden müssen. Dies soll mit der nachstehend aufgezeigten erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtungslösung vermieden werden, wobei zur Klarstellung noch vorab vermerkt sei, dass die jeweiligen angesprochenen Fluid-Durchgangsstellen nicht wie in den 1, 2, 4 und 5 prinzipiell aufgezeigt, in linienförmiger Hintereinanderanordnung das jeweilige Blockbild charakterisieren, sondern dass diese vielmehr durchaus in Gruppen auch wahllos verteilt angeordnet sein können, wie sich dies aus der 7 zum Stand der Technik ergibt, die in Draufsicht das Fluidanschlussbild eines bekannten Grundbauteiles 10 zeigt mit den Fluid-Durchgangsstellen P'1, P'2, P'3, P'n ... P'x. Des Weiteren ist in der 7 ein Teil der Verschraubung 28 gezeigt, mit der es möglich ist, Grundbauteil 10 mit Grundkörper 12 für eine Anlage miteinander über eine Schraubverbindung zu verbinden, wobei der Teil der Verschraubung 28 gemäß Darstellung nach der 7 die Eingriffsgewindestrecken für nicht näher dargestellte Verbindungsschrauben betrifft.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtungslösung gemäß den Darstellungen nach den 4, 5 und 6 ist nunmehr im Grundkörper 12 eine vorzugsweise horizontal verlaufende Zentralleitung 30 vorgesehen, die die Vielzahl der bisher unterschiedlich angeordneten Verbindungsleitungen im flanschartigen Grundkörper 12 ersetzt. In die Zentralleitung 30 ist wiederum das Funktionsbauteil 14 geschaltet; das bisher in der Art einer Blackbox dargestellt in der 5 in der Gestaltung eines 2/2-Wege-Schaltventiles gezeigt ist, das mittels einer elektromagnetischen Einrichtung, beispielsweise in Form eines Proportionalmagneten ansteuerbar ist und in der 5 in der durchgeschalteten Stellung gezeigt ist. Des Weiteren sind einzelne Leitungsstränge 32 aufgezeigt, die vorzugsweise die jeweils kürzeste Verbindung zwischen der Zentralleitung 30 und der jeweils zuordenbaren weiteren Fluid-Durchgangsstellen P1, P2, P3, Pn ... Px herstellen und dabei vorzugsweise in senkrechter Richtung in die Zentralleitung 30 ausmünden.
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Wie sich insbesondere aus der Darstellung nach der 4 ergibt, sind also über die Zentralleitung 30 und die einzelnen angeschlossenen Leitungsstränge 32 Paare an zuordenbaren Fluid-Durchgangsstellen P1, P'1; P2, P'2; P3, P'3; Pn, P'n ... Px, P'x von Grundkörper 12 mit Grundbauteil 10 realisiert. Soll nun, wie dies die Darstellung nach der 5 nahelegt, beispielsweise gemäß der ganz linken Darstellung, nur eine Fluid-Durchgangsstelle P'1 mit der weiteren Fluid-Durchgangsstelle P1 verbunden werden, werden einzelne Sperrteile 16 voneinander separat in die zuordenbaren Leitungsstränge 32 eingesetzt, um dergestalt die Fluid-Durchgangsstellen P2, P3 und Pn zu sperren. Soll ein fluidführender Durchgang über das Fluid-Durchgangsstellenpaar P2, P'2 realisiert werden, werden die Sperrteile 16 in die Leitungsstränge 32 von P1, P3 und Pn eingesetzt usw., gemäß den weiteren beiden Ausführungsformen nach der 5. Auf der Ausgangsseite des Funktionsbauteiles 14 ändert sich wiederum nichts und das Ausgangspaar Px, P'x bleibt erhalten.
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Werden gemäß der Darstellung nach der 4 gar keine Sperrteile 16 eingesetzt, besteht auch die Möglichkeit, grundsätzlich alle Paare an Fluid-Durchgangsstellen, die vorgesehen sind, in skizzierter Weise miteinander zu verbinden. Auch braucht beispielsweise die druckführende Fluidverbindung nicht über die Fluid-Durchgangsstellen P'3, P'n ... P'x-1 durch das Grundbauteil 10 realisiert zu sein; vielmehr besteht auch die Möglichkeit, im Sinne von Schleifen ein- und ausgangsseitig über Paare an Fluid-Durchgangsstellen von Grundbauteil 10 und Grundkörper 12 weitere Verbindungskonzepte (nicht dargestellt) zu realisieren. Auch besteht grundsätzlich die Möglichkeit, über das Fluid-Durchgangsstellenpaar P'x, Px Fluid dem Grundkörper 12 vorzugsweise unter Druck zuzuführen, das nach Passieren des geschalteten Funktionsbauteiles den dahingehenden Fluidstrom dann wiederum an die vorrangig gelagertern Paare an Fluid-Durchgangsstellen abgibt. Eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten sind hier mit dem erfindungsgemäßen Anschlusskonzept denkbar.
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Die ausschnittsweise Schnittdarstellung nach der 6 zeigt eine Anschlusslösung, wie sie beispielsweise in der 5 ganz links dargestellt ist, bei dem das Durchgangsstellenpaar P'1 und P1 fluidführend miteinander in Verbindung stehen und die weiteren Fluid-Durchgangsstellen P2, P3, Pn von einem Sperrteil 16 abgesperrt sind. Gemäß der Darstellung nach der 6 ist das Sperrteil 16 in der Art eines Dichtstopfens, vorzugsweise in Form eines Kugelexpanders realisiert. Das Expander-Konzept nach dem Druck- oder Spreizprinzip bedient sich einer Kugel 34 als Spreizelement, die in einer töpfchenförmigen ausdehnbaren Aufnahmehülse 36 geführt ist. Durch Einpressen des kugelförmig Spreizelementes 34 wird eine Hülsenexpansion mit rückrollender Verkrallung der Außenverzahnung 38, die die Aufnahmehülse 36 außenumfangsseitig umgibt, mit der Umgebungswand 40 eingeleitet, die den Leitungsstrang 32 umgibt, der in Blickrichtung auf die 6 gesehen, nach unten hin in die weitere Fluid-Durchgangsstelle P'2 ausmündet. Bei Verschwinden des Kugel-Scheitelpunktes unter den nach unten hin vorstehenden freien Hülsenoberkantenrand gilt der Spreizvorgang als beendet. Bei der angesprochenen Verformung der Aufnahmehülse 36 schnürt sich deren freie Eintrittsöffnung randseitig etwas ein und sichert insoweit das kugelförmige Spreizelemente 34 vor Verlust.
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Die in 6 vorgestellte Sperrelement-Lösung ist an sich selbstdichtend, so dass auf die bereits beschriebenen und üblichen O-Dichtringe 22 zumindest im Bereich der eingesetzten Sperrteile 16 auch verzichtet werden kann. Sofern man gemäß den Darstellungen nach der 5 das Sperrteil 16 an einer anderen Stelle, sprich innerhalb eines anderen Verbindungsstranges, einbringen möchte, lässt sich dies problemlos realisieren, indem man das eigenständige Sperrteil 16 als Wiederhol-Bauteil einfach in den gewünschten zu belegenden Leitungsstrang 32 einführt. Um eine definierte Anlage des jeweiligen Sperrteiles 16 mit der Umgebungswand 40 zu erreichen, kann in dieser eine absatzartige Verbreiterung 42 vorgesehen sein, an der sich dann das Sperrteil 16 mit seiner Bodenseite für den beschriebenen Aufspreizvorgang abstützen kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es mithin, wie erläutert, möglich, mit nur einer Form des Grundkörpers 12 eine Vielzahl an möglichen Fluidverbindungen im Rahmen des Anschlusses an ein Grundbauteil 10 sicher zu beherrschen. Grundsätzlich gilt, wie dargelegt, dass, sofern man Dichtelemente wie O-Dichtringe 22 in einer Flanschfläche, hier des Grundbauteiles 10, unterbringen möchte, der hierfür zur Verfügung stehende Bauraum meist stark begrenzt ist, wobei noch nachteilig ins Gewicht fällt, dass für das Unterbringen des O-Dichtringes entsprechende radiale Verbreiterungen 20 vorzusehen sind, um den Fluiddurchfluss nicht zu beeinträchtigen. Werden wie in der 3 die benachbart einander gegenüberliegenden Flanschflächen von Grundbauteil 10 und Grundkörper 12 mittels der axial wirkenden O-Dichtringe 22 nach außen hin abgedichtet, gilt, dass je größer die O-Ringe 22 im Durchmesser sind, desto größer diejenigen Kräfte werden, die versuchen, die Flanschblöcke 12 von der Trägerplatte des Grundbauteils 10 im Fluidbetrieb abzuheben. Aus diesem Grund ist anzustreben, die Wirkfläche der O-Ringe 22 und somit die O-Ring-Abmessung selbst möglichst klein auszuführen, was sich jedoch schädlich auf die Dichtwirkung auswirkt. Gerade die Dichtwirkung ist speziell bei Signalleitungen ein wichtiger Aspekt, da schon geringe Leckagen Drücke verfälschen und somit Regelfehler verursachen können. Eine Abdichtung in zwei Fluidströmungsrichtungen sollte somit prozessstabil gewährleistet sein.
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Ferner sollte die mechanische Bearbeitung und Montage des Dichtelementes möglichst einfach gehalten sein, um den grundsätzlich angestrebten wirtschaftlichen Vorteil nicht zu gefährden. Die angesprochene Kugelexpander-Lösung zur Realisierung des jeweiligen Sperrteiles 16 erfüllt alle vorstehend aufgezeigten Forderungen. Der vom Kugelexpander benötigte Einbauraum erfordert wie dargelegt primär nur einen kleinen Durchmesserabsatz 42, und die angesprochene Dichtlösung kann physikalisch von zwei Seiten auch mit hohen Drücken beaufschlagt werden, ohne dass es zu einem Versagen kommt. Ferner lässt sich das Sperrteil 16 in Form des Kugelexpanders schnell und prozessstabil in den zuordenbaren Leitungssträngen 32 anbringen und montieren. Dies ist mit den bisherigen Dichtlösungen, wie sie beispielhaft in der 3 aufgezeigt sind, nicht möglich.
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Durch die Verwendung eines universal gebohrten Blockes, hier in Form des Grundkörpers 12, und einiger als Sperrteile 16 fungierender Dichtelemente in Form der Kugelexpander lassen sich unter Einbezug gegebenenfalls von nur zwei Materialnummern, je nach Blockdefinition, eine Vielzahl von hydraulischen Funktionalitäten/Logiken realisieren. Da der angesprochene Block 12 als Gleichteil konzipiert ist, sinken die Fertigungskosten in erheblichem Maße. Ferner müssen weniger Bauteile aufgrund der Gleichteilcharakteristik logistisch gesteuert werden, und die Montage der Dichtstopfen 16 kann fertigungstechnisch optimal koordiniert werden.
