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Die Erfindung betrifft ein Quetschventil, mit einem Grundkörper, an dem ein schlauchförmiges Ventilglied fixiert ist, das eine einen axial durchgehenden Ventilkanal umschließende und in radialer Richtung flexibel verformbare Wandung aufweist, die an einander diametral entgegengesetzten Umfangsbereichen ihres Außenumfanges von zwei Quetschkörpern flankiert ist, die durch eine Antriebseinrichtung relativ zueinander zu einer bezüglich der Längsachse des Ventilgliedes radialen Arbeitsbewegung antreibbar sind, bei der sie sich entweder unter radialem Zusammenquetschen des Ventilgliedes einander annähern oder unter Ermöglichung eines Aufweitens des Ventilgliedes voneinander entfernen.
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Ein aus der
DE 25 56 293 A1 bekanntes Quetschventil dieser Art verfügt über ein schlauchförmiges Ventilglied, das zwischen zwei zueinander beabstandeten Quetschkörpern angeordnet ist, die im Rahmen einer Arbeitsbewegung relativ zueinander bewegbar sind, um das schlauchförmige Ventilglied mehr oder weniger stark zusammenzuquetschen. Auf diese Weise kann der freie Querschnitt eines von der Wandung des Ventilgliedes umschlossenen Ventilkanals variabel vorgegeben werden. Zu Gunsten einer hohen Stabilität ist einer der Quetschkörper als Bestandteil einer Rahmenstruktur ausgeführt, die relativ zum anderen Quetschkörper beweglich ist, wobei zwischen die Rahmenstruktur und den nicht zur Rahmenstruktur gehörenden Quetschkörper eine Linearantriebseinrichtung eingegliedert ist. Die Linearantriebseinrichtung besteht aus einem Balg, der mit Druckluft beaufschlagbar ist, sodass sich die Relativposition zwischen den beiden Quetschkörpern verändert. Vor allem wenn das Ventilglied von relativ dickflüssigen Medien durchströmt wird, beispielsweise von fließfähiger Betonmasse, müssen sehr hohe Betätigungskräfte aufgebracht werden, was bei dem bekannten Quetschventil große Abmessungen zur Folge hat, weil die druckbeaufschlagten Flächen des Balges entsprechend großflächig ausgelegt werden müssen.
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Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Quetschventil zu schaffen, das bei kompaktem Aufbau hohe Betätigungskräfte ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine Drehantriebseinrichtung ist und zur Erzeugung der relativ zueinander ausführbaren Arbeitsbewegung der beiden Quetschkörper über ein Kniehebelgetriebe mit mindestens einem der Quetschkörper antriebsmäßig gekoppelt ist.
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Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, mittels einer relativ klein bauenden Drehantriebseinrichtung hohe Quetschkräfte auf das flexible und insbesondere elastische Ventilglied auszuüben. Das zwischen die Drehantriebseinrichtung und mindestens einen der Quetschkörper zwischengeschaltete Kniehebelgetriebe ermöglicht eine hohe Kraftübersetzung, wobei es seinerseits nur wenig Einbauraum in Anspruch nimmt. Von besonderem Vorteil ist, dass mittels des Kniehebelgetriebes vor allem kurz vor dem ein vollständiges Absperren des Ventilkanals bewirkenden Zusammenquetschen des Ventilgliedes eine sehr hohe Betätigungskraft zur Verfügung gestellt wird, auch wenn die originäre Antriebskraft der Drehantriebseinrichtung nicht besonders hoch ist. Vor allem bei relativ dickflüssigen Medien im Ventilkanal ist dies ein großer Vorteil, da solche Medien einer Verformung der Schlauchwand des Ventilgliedes einen besonders hohen Widerstand entgegensetzen. Ein spezieller Vorteil des erfindungsgemäßen Quetschventils besteht auch darin, dass das Kniehebelgetriebe das Ventilglied bei durchgestreckter Hebelanordnung mit praktisch unendlicher Quetschkraft von sich aus in einer Schließstellung halten kann, ohne dass die Drehantriebseinrichtung einen Beitrag zu der Quetschkraft leisten müsste. Die erzielbare hohe Schließkraft ist folglich mit einem Energiespareffekt verbunden, was einen effizienten Einsatz des Quetschventils insbesondere dann ermöglicht, wenn immer wieder längere Schließstellungsphasen erforderlich sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das Quetschventil kann so ausgelegt sein, dass von den beiden Quetschkörpern nur einer aktiv bewegbar ist, um die Arbeitsbewegung hervorzurufen. Der andere Quetschkörper kann in diesem Fall ein fester Bestandteil des Grundkörpers sein. Hier wird dann der gesamte Arbeitshub beim Öffnen und Schließen des Quetschventils von dem einen, beweglichen Quetschkörper ausgeführt.
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Als vorteilhafter wird eine Bauform angesehen, bei der sich zur Ausführung der Arbeitsbewegung beide Quetschkörper relativ bezüglich des Ventilgliedes bewegen. Dadurch verringert sich der individuelle Arbeitshub eines jeden der beiden Quetschkörper. Die Drehantriebseinrichtung ist in diesem Fall über das Kniehebelgetriebe gleichzeitig mit beiden Quetschkörpern antriebsmäßig gekoppelt.
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Bei einem bevorzugten Aufbau verfügt das Kniehebelgetriebe über einen Antriebshebel, der durch die Antriebseinrichtung zu einer Antriebsschwenkbewegung um eine Antriebs-Drehachse verschwenkbar ist, die bezüglich des Grundkörpers bevorzugt ortsfest ist. Hervorgerufen wird die Antriebsschwenkbewegung durch die Drehantriebseinrichtung, die zweckmäßigerweise über eine rotativ antreibbare Abtriebswelle verfügt, die an dem Antriebshebel in einer Weise angreift, dass sie diesbezüglich ein Drehmoment ausüben kann. Der Antriebshebel seinerseits ist über ein erstes Drehgelenk mit einem Abtriebshebel verbunden, der über ein zu dem ersten Drehgelenk beabstandetes zweites Drehgelenk mit einem der beiden Quetschkörper verbunden ist.
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Bei einer einfachen Ausführungsform des Quetschventils enthält das Kniehebelgetriebe nur einen einzigen Abtriebshebel. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zur Erzeugung der Arbeitsbewegung nur einer der beiden Quetschkörper relativ zum Ventilglied und insbesondere auch relativ zum Grundkörper bewegbar ist. Eine als besonders vorteilhafte, modifizierte Ausführungsform des Quetschventils sieht hingegen vor, dass das Kniehebelgetriebe über zwei Abtriebshebel verfügt, die jeweils über ein erstes Drehgelenk an dem zu der Antriebsschwenkbewegung antreibbaren Antriebshebel gelagert sind und die jeweils über ein zweites Drehgelenk verfügen, über das der eine Abtriebshebel mit dem einen Quetschkörper und der andere Abtriebshebel mit dem anderen Quetschkörper gelenkig verbunden ist. Ein derartiges Kniehebelgetriebe verfügt über eine doppelte Kniehebelstruktur, wobei der Antriebshebel zu beiden Kniehebelstrukturen gehört.
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Die beiden dem Antriebshebel zugeordneten ersten Drehgelenke liegen sich zweckmäßigerweise bezüglich der Antriebs-Drehachse diametral gegenüber. Sie haben außerdem vorzugsweise im Vergleich zueinander den gleichen Abstand zu der Antriebs-Drehachse. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn bei den beiden Abtriebshebeln der Abstand zwischen dem ersten Drehgelenk und dem zweiten Drehgelenk gleichgroß ist.
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Eine besonders hohe Struktursteifigkeit ergibt sich, wenn einer der beiden Quetschkörper als Bestandteil einer relativ zu dem Grundkörper linear verschiebbaren Rahmenstruktur ausgeführt ist, wobei die Verschieberichtung der Rahmenstruktur radial bezüglich der Längsachse des Ventilgliedes verläuft. Das Kniehebelgetriebe greift dabei sowohl an der Rahmenstruktur als auch an dem nicht zur Rahmenstruktur gehörenden anderen Quetschkörper an. Der nicht zur Rahmenstruktur gehörende Quetschkörper ist zweckmäßigerweise sowohl relativ zur Rahmenstruktur als auch relativ zum Grundkörper linear bewegbar, und zwar in einer zur Längsachse des Ventilgliedes radialen Richtung.
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Ein besonders vorteilhafter Aufbau der Rahmenstruktur sieht vor, dass sie außer dem einen der beiden Quetschkörper einen diesbezüglich beabstandeten Krafteinleitungskörper aufweist, wobei der Quetschkörper über zwei Führungsstangen mit dem Krafteinleitungskörper verbunden ist, wobei die Führungsstangen zweckmäßigerweise zueinander parallel ausgerichtet sind und wobei zweckmäßigerweise der Quetschkörper und der Krafteinleitungskörper rechtwinkelig zur Längsachse der Führungsstangen orientiert sind. Der nicht zur Rahmenstruktur gehörende Quetschkörper sitzt zweckmäßigerweise in dem Bereich zwischen dem Quetschkörper der Rahmenstruktur und dem Krafteinleitungskörper und ist außerdem an den Führungsstangen diesbezüglich linear verschiebbar gelagert. Das Kniehebelgetriebe greift einerseits an dem Krafteinleitungskörper der Rahmenstruktur und zum anderen an dem nicht zu der Rahmenstruktur gehörenden Quetschkörper an.
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Die Drehantriebseinrichtung ist bevorzugt ortsfest an dem Grundkörper angeordnet, insbesondere in lösbarer Weise.
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Bei dem Grundkörper des Quetschventils handelt es sich vorzugsweise um ein Ventilgehäuse, in dem sowohl das Kniehebelgetriebe als auch das schlauchförmige Ventilglied untergebracht sind. An der Außenseite des Ventilgehäuses befinden sich zweckmäßigerweise Befestigungsflansche, die es erlauben, das Quetschventil in den Verlauf einer Rohrleitung einzugliedern.
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Es ist von Vorteil, wenn das Quetschventil über mindestens ein Anschlagmittel verfügt, durch das ein gestreckter Betriebszustand der Hebelanordnung vorgebbar ist. Dieser gestreckte Betriebszustand der Hebelanordnung des Kniehebelgetriebes definiert zweckmäßigerweise eine Schließstellung des Ventilgliedes, in der das Ventilglied derart zusammengequetscht ist, dass durch gegenseitige Anlage von Wandungsabschnitten seiner Wandung der Ventilkanal abgesperrt ist. Die Anschlagmittel ermöglichen es auf einfache Weise, das Kniehebelgetriebe klar definiert in den gestreckten Betriebszustand zu verbringen, der sich dadurch auszeichnet, dass keine Kraftrückwirkung von dem Ventilglied zu der Drehantriebseinrichtung stattfindet.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der durch das Anschlagmittel vorgebbare gestreckte Betriebszustand ein Zustand ist, bei dem der Totpunkt des Kniehebelgetriebes geringfügig überschritten ist. Auf diese Weise lässt sich der gestreckte Betriebszustand für eine beliebige Zeitdauer stabil aufrechterhalten, ohne seitens der Drehantriebseinrichtung irgendeine Haltekraft aufbringen zu müssen.
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Vorzugsweise ist das Quetschventil so ausgebildet, dass es das Ventilglied in einer Schließstellung hält oder sogar in eine Schließstellung umschaltet, wenn aufgrund eines Ausfalls der Energieversorgung ein ordnungsgemäßer Betrieb der Drehantriebseinrichtung nicht mehr möglich ist. In diesem Zusammenhang ist das Quetschventil insbesondere mit Federmitteln ausgestattet, durch die die Quetschkörper – vorzugsweise ständig – in eine maximal aneinander angenäherte Schließstellung vorgespannt sind. Diese Federmittel können mit nicht zur Drehantriebseinrichtung gehörenden Komponenten des Quetschventils kooperieren, sind aber zweckmäßigerweise als Bestandteile der Drehantriebseinrichtung ausgebildet. Es kann sich um mechanische Federmittel oder auch um Luftfedermittel handeln. Wenn die Schließstellung der Quetschkörper, was vorzugsweise der Fall ist, mit dem gestreckten Betriebszustand der Hebelanordnung des Kniehebelgetriebes zusammenfällt, bedarf es zur Aufrechterhaltung der Schließstellung keiner zusätzlichen Federmittel. Es ist gleichwohl vorteilhaft, zusätzliche Federmittel vorzusehen, die bei einem Energieausfall dafür sorgen, dass bis dahin in einer Offenstellung befindliche Quetschkörper in die stabile Schließstellung verlagert werden.
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Bevorzugt ist die Drehantriebseinrichtung von fluidbetätigter und/oder von elektrisch betätigbarer Bauart. Eine fluidbetätigte Drehantriebseinrichtung ist zweckmäßigerweise mit Druckluft betätigbar. Es ist auch möglich, eine kombiniert elektro-fluidisch betätigbare Drehantriebseinrichtung vorzusehen.
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Bevorzugt ist das Kniehebelgetriebe derart mit einer Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Hebeln ausgestattet, dass durch Wahl unterschiedlicher Hebellängen die Möglichkeit besteht, den maximalen Hub der Arbeitsbewegung und/oder den während der Arbeitsbewegung auftretenden Quetschkraftverlauf zu variieren. Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn die Drehantriebseinrichtung über Endanschlagmittel verfügt, die es auf einfache Weise ermöglichen, das Kniehebelspiel einzustellen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 in einer schematischen Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Quetschventils in einer maximalen Offenstellung,
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2 das Quetschventil aus 1 in der Schließstellung bei komplett abgesperrtem Ventilkanal, und
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3 das Quetschventil der 1 und 2 in der Offenstellung gemäß 1 in einer zur 1 rechtwinkeligen Schnittebene, wobei strichpunktiert der verformte Zustand der Wandung des Ventilgliedes bei dessen Zusammenquetschen angedeutet ist.
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Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Quetschventil verfügt über einen in sich starren Grundkörper 2, der mittelbar oder unmittelbar alle weiteren Bestandteile des Quetschventils 1 trägt. Bei dem Grundkörper 2 handelt es sich vorzugsweise um ein Ventilgehäuse 2a, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Dieses Ventilgehäuse 2a begrenzt einen Innenraum 3.
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Das Quetschventil 1 ist von einem Ventilkanal 4 durchsetzt, der zwei einander entgegengesetzte, außen an dem Grundkörper 2 liegende Kanalmündungen 5a, 5b aufweist. Im Betrieb des Quetschventils 1 kann der Ventilkanal 4 von einem beliebigen Medium durchströmt werden, das durch die eine Kanalmündung 5a hindurch eintritt und durch die gegenüberliegende andere Kanalmündung 5b hindurch austritt. Zweckmäßigerweise ist jeder Kanalmündung 5a, 5b ein Befestigungsflansch 6 zugeordnet, mit dessen Hilfe es möglich ist, das Quetschventil 1 in den Verlauf einer nicht weiter abgebildeten, das besagte Medium zuführenden und abführenden Rohrleitung einzugliedern.
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Mit Hilfe des Quetschventils 1 kann der freie Strömungsquerschnitt des Ventilkanals 4 beeinflusst werden, und zwar bevorzugt in stetiger Weise. In einer maximalen Offenstellung, die aus 1 und 3 hervorgeht, weist der freie Strömungsquerschnitt des Ventilkanals 4 ein Maximum auf. Die 2 illustriert eine Schließstellung, in der der freie Strömungsquerschnitt gleich Null ist, der Ventilkanal 4 mit anderen Worten abgesperrt ist, sodass kein Medium mehr hindurchströmen kann. Zweckmäßigerweise sind zwischen der maximalen Offenstellung und der Schließstellung beliebige Zwischen-Offenstellungen einstellbar.
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Das zu steuernde Medium ist von beliebiger Art, es muss lediglich über fließfähige beziehungsweise strömungsfähige Eigenschaften verfügen. Das Quetschventil 1 lässt sich beispielsweise zur Steuerung der Strömung gasförmiger, flüssiger, pastöser, granulatförmiger oder pulverförmiger Medien nutzen. Das zu steuernde Medium kann auch Feststoffe beinhalten, wie dies beispielsweise bei Mörtel oder Beton der Fall ist.
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Das Quetschventil 1 verfügt über ein schlauchförmiges Ventilglied 7 mit bevorzugt linearer Erstreckung und einer Längsachse 8. Das Ventilglied 7 hat eine periphere Wandung 12, die einen Hohlraum umschließt, der zumindest einen Längenabschnitt des Ventilkanals 4 bildet. Exemplarisch setzt sich der Ventilkanal 4 aus dem von der Wandung 12 umrahmten Hohlraum und zwei sich daran anschließenden, die beiden Befestigungsflansche 6 durchsetzenden Kanalabschnitten zusammen.
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Die Wandung 12 hat flexible und insbesondere gummielastisch verformbare Eigenschaften. Daraus resultiert eine Verformbarkeit der Wandung 12 in zumindest der radialen Richtung der Längsachse 8. Die Wandung 12 kann von radial außen her so zusammengedrückt werden, dass sich diametral gegenüberliegende erste und zweite Wandungsabschnitte unter Veränderung des freien Querschnitts des Ventilkanals 4 einander annähern, bis sie letztlich in der oben erwähnten Schließstellung unter Abdichtung aneinander anliegen, wie dies in 2 illustriert ist. Das schlauchförmige Ventilglied 7 ist dabei lokal zu einer flachen Gestalt zusammengequetscht.
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Vorzugsweise besteht die Wandung 12 aus einem Elastomermaterial. Es besteht die Möglichkeit, die Wandung 12 mit einer insbesondere die Druckfestigkeit erhöhenden Verstärkungsstruktur auszustatten.
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Exemplarisch ist das Ventilglied 7 im Bereich seiner beiden einander entgegengesetzten Stirnseiten unter Abdichtung an dem Grundkörper 2 fixiert. Handelt es sich bei dem Grundkörper 2 um ein Ventilgehäuse 2a, erstreckt sich das Ventilglied 7 zweckmäßigerweise durch den Innenraum 3 hindurch.
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Die radial verformbare Wandung 12 des Ventilgliedes 7 ist an einander diametral entgegengesetzten Umfangsbereichen ihres Außenumfanges von zwei Quetschkörpern 13, 14 flankiert, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erster Quetschkörper 13 und als zweiter Quetschkörper 14 bezeichnet werden. Der erste Quetschkörper 13 ist dem zu verformenden ersten Wandungsabschnitt 12a zugeordnet, der zweite Quetschkörper 14 dem ebenfalls zu verformenden zweiten Wandungsabschnitt 12b. Bevorzugt sind die beiden Quetschkörper 13, 14 stabförmig oder leistenförmig ausgebildet und sind so angeordnet, dass ihre Längsachsen 13a, 14a parallel zueinander ausgerichtet sind. Diese Längsachsen 13a, 14a verlaufen außerdem bevorzugt rechtwinkelig zur Längsachse 8 des Ventilgliedes 7.
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Handelt es sich bei dem Grundkörper 2 um ein Ventilgehäuse 2a, befinden sich die beiden Quetschkörper 13, 14 vorzugsweise in dem Innenraum 3.
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Die beiden Quetschkörper 13, 14 sind in Achsrichtung einer imaginären Hauptachse 16 unter Ausführung einer linearen Arbeitsbewegung 17, die durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, relativ zueinander bewegbar. Die Hauptachse 16 erstreckt sich in bezüglich der Längsachse 8 des Ventilgliedes 7 radialer Richtung, sodass die Arbeitsbewegung 17 radial bezüglich dieser Längsachse 8 orientiert ist. Bei der Arbeitsbewegung 17 verändert sich der Abstand zwischen den beiden Quetschkörpern 13, 14, der in der aus 1 und 3 ersichtlichen maximalen Offenstellung ein Maximum beträgt. In der Schließstellung gemäß 2 sind die beiden Quetschkörper 13, 14 weitestmöglich aneinander angenähert.
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Die Arbeitsbewegung 17 ist mittels einer zu dem Quetschventil 1 gehörenden Drehantriebseinrichtung 15 erzeugbar. Diese Drehantriebseinrichtung 15 ist zweckmäßigerweise ortsfest an dem Grundkörper 2 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Drehantriebseinrichtung 15 an einer Außenfläche des Ventilgehäuses 2a montiert, insbesondere in lösbarer Weise.
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Die Drehantriebseinrichtung 15 wirkt zum Hervorrufen der Arbeitsbewegung 17 nicht direkt auf die Quetschkörper 13, 14 ein, sondern unter Zwischenschaltung eines Kniehebelgetriebes 18. Selbiges ist wirkungsmäßig zwischen die Drehantriebseinrichtung 15 und die beiden Quetschkörper 13, 14 zwischengeschaltet.
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Die Arbeitsbewegung 17 ist eine Relativbewegung zwischen den beiden Quetschkörpern 13, 14. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispielen ergibt sich die Arbeitsbewegung 17 aus zwei miteinander synchronisierten linearen Relativbewegungen 17a, 17b eines jeden Quetschkörpers 13, 14 relativ zu dem Grundkörper 2. Mit anderen Worten bewegen sich beim Ausführungsbeispiel beide Quetschkörper 13, 14 relativ zum Grundkörper 2, wenn die Arbeitsbewegung 17 stattfindet.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der eine der beiden Quetschkörper 13, 14 ortsfest bezüglich des Grundkörpers 2 angeordnet und die Arbeitsbewegung 17 resultiert aus einer alleinigen Relativbewegung des anderen Quetschkörpers 13, 14 bezüglich des Grundkörpers 2 und des diesbezüglich ortsfesten Quetschkörpers. Der bezüglich des Grundkörpers 2 ortsfeste Quetschkörper kann ein einfacher Plattenkörper sein.
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Um die sich aus zwei linearen Relativbewegungen 17a, 17b zusammensetzende Arbeitsbewegung 17 zu erhalten, hat das Kniehebelgetriebe 18 einen besonders vorteilhaften Aufbau. Es verfügt über einen Antriebshebel 22, der relativ zum Grundkörper 2 um eine Antriebs-Drehachse 23 verschwenkbar ist und auf diese Weise eine als Antriebsschwenkbewegung 24 bezeichnete, bevorzugt hin und her gehende Schwenkbewegung relativ zu dem Grundkörper 2 ausführen kann. Hervorrufbar ist diese Antriebsschwenkbewegung 24 durch die Drehantriebseinrichtung 15, die bevorzugt mit einer rotativ antreibbaren Abtriebswelle 25 drehfest an dem Antriebshebel 12 angreift, insbesondere im Bereich der Antriebs-Drehachse 23. Die Längsachse 25a der Abtriebswelle 25, die zugleich die Drehachse der Abtriebswelle 25 bildet, fällt zweckmäßigerweise mit der Antriebs-Drehachse 23 vorzugsweise zusammen.
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Handelt es sich bei dem Grundkörper 2 um ein Ventilgehäuse 2a, befindet sich das Kniehebelgetriebe 18 zweckmäßigerweise in dem Innenraum 3. Ist die Drehantriebseinrichtung 15 außen am Ventilgehäuse 2 angebracht, greift die Abtriebswelle 25 zweckmäßigerweise durch eine Wanddurchbrechung 29 des Ventilgehäuses 2a hindurch in den Innenraum 3 hinein.
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Die Antriebs-Drehachse 23 verläuft zweckmäßigerweise parallel zur Längsachse 8 des Ventilgliedes 7.
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Vorzugsweise verfügt das Kniehebelgetriebe 18 über zwei Kniehebelstrukturen 18a, 18b, die im Folgenden auch als erste Kniehebelstruktur 18a und als zweite Kniehebelstruktur 18b bezeichnet werden. Der Antriebshebel 22 gehört vorzugsweise gemeinsam zu beiden Kniehebelstrukturen 18a, 18b. Jede der beiden Kniehebelstrukturen 18a, 18b hat darüber hinaus einen eigenen Abtriebshebel 26, 27, wobei diese beiden Abtriebshebel 26, 27 jeweils über ein eigenes erstes Drehgelenk unabhängig voneinander mit dem Antriebshebel 22 gelenkig verbunden sind. Darüber hinaus ist der Abtriebshebel 26 der ersten Kniehebelstruktur 18a über ein zweites Drehgelenk 26b gelenkig mit dem ersten Quetschkörper 13 gekoppelt, während der Abtriebshebel 27 der zweiten Kniehebelstruktur 18b über ein zweites Drehgelenk 27b mit dem zweiten Quetschkörper 14 gelenkig verbunden ist.
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Bei jedem Abtriebshebel 26, 27 sind das erste Drehgelenk 26a, 27a und das zweite Drehgelenk 26b, 27b zueinander beabstandet, wobei die Gelenkabstände bei beiden Abtriebshebeln 26, 27 vorzugsweise gleichgroß sind.
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Die beiden ersten Drehgelenke 26a, 27a sind in der Umfangsrichtung der Antriebs-Drehachse 23 mit Abstand zueinander angeordnet. Vorzugsweise liegen sie auf einander diametral entgegengesetzten Seiten der Antriebs-Drehachse 23, sodass ihr Umfangsabstand zueinander 180° beträgt. Vorzugsweise sind die Abstände der beiden ersten Drehgelenke 26a, 27a von der Antriebs-Drehachse 23 gleichgroß. Auf diese Weise ist die Drehantriebseinrichtung 15 über das Kniehebelgetriebe 18 gleichzeitig mit beiden Quetschkörpern 13, 14 antriebsmäßig gekoppelt.
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In einer abgeknickten Grundstellung der sich aus dem Antriebshebel 22 und den beiden Abtriebshebeln 26, 27 zusammensetzenden Hebelstruktur sind die beiden Quetschkörper 13, 14 maximal zueinander beabstandet und nehmen die aus 1 und 3 ersichtliche Offenstellung ein. Hier liegen die beiden ersten Drehgelenke 26a, 27a auf einander entgegengesetzten Seiten einer Arbeitsebene 28, die durch die Längsachse 8 und die Hauptachse 16 aufgespannt ist. Eine gerade Verbindungslinie zwischen den beiden ersten Drehgelenken 26a, 27a ist dabei vorzugsweise rechtwinkelig zu der Hauptachse 16 ausgerichtet. Die beiden zweiten Drehgelenke 26b, 27b liegen mit Abstand zueinander auf der Hauptachse 16.
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Die Gelenkverbindung zwischen dem Kniehebelgetriebe 18 und dem zweiten Quetschkörper 14 ist zweckmäßigerweise eine indirekte Verbindung unter Zwischenschaltung einer Rahmenstruktur 32, die relativ zu dem Grundkörper 2 in Achsrichtung der Hauptachse 16 verschiebbar ist. Vorzugsweise ist die Rahmenstruktur 32 an dem Grundkörper 2 durch geeignete Lagerungsmittel linear verschiebbar gelagert. Ist der Grundkörper 2 als ein Ventilgehäuse 2a ausgebildet, befindet sich die Rahmenstruktur 32 bevorzugt im Innenraum 3 des Ventilgehäuses 2a.
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Die Rahmenstruktur 32 umrahmt das Ventilglied 7 in einer zu dessen Längsachse 8 rechtwinkeligen Rahmenebene 33. Zu der Rahmenstruktur 32 gehören der zweite Quetschkörper 14 und ein auf der entgegengesetzten Diametralseite des Ventilgliedes 7 angeordneter Krafteinleitungskörper 34, der auch bevorzugt stab- oder leistenförmig ausgebildet ist und der eine zur Längsachse 14a des zweiten Quetschkörpers 14 parallele Längsachse 34a hat. Während der zweite Quetschkörper 14 ständig an der Außenumfangsfläche der Wandung 12 des Ventilgliedes 7 anliegt, ist der Krafteinleitungskörper 34 ständig mit in Achsrichtung der Hauptachse 16 gemessenem Abstand zu dem Ventilglied 7 angeordnet.
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Die Rahmenstruktur 32 ist durch zwei zueinander parallele Führungsstangen 35 vervollständigt, die sich jeweils in Achsrichtung der Hauptachse 16 erstrecken, wobei sie allerdings mit Querabstand zueinander angeordnet sind und jeweils einenends an dem zweiten Quetschkörper 14 und andernends an dem Krafteinleitungskörper 34 befestigt sind. Die daraus resultierende Rahmenstruktur 32 ist rechteckig strukturiert.
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Zwischen dem Ventilglied 7 und dem Krafteinleitungskörper 34 ist der gesondert bezüglich der Rahmenstruktur 32 ausgebildete erste Quetschkörper 13 angeordnet, der auch ständig an der Außenumfangsfläche der Wandung 12 des Ventilgliedes 7 anliegt. Dieser erste Quetschkörper 13 und die Rahmenstruktur 32 sind in Achsrichtung der Hauptachse 16 relativ zueinander verschiebbar. Die verschiebbare Lagerung ist insbesondere dadurch realisiert, dass der erste Quetschkörper 13 zwei Führungslöcher 36 aufweist, die jeweils von einer der beiden Führungsstangen 35 gleitverschieblich durchsetzt sind.
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Das Kniehebelgetriebe 18 ist bevorzugt zwischen den Krafteinleitungskörper 34 und den ersten Quetschkörper 13 eingegliedert. Somit liegt auch die Antriebs-Drehachse 23 zwischen diesen beiden Komponenten. Das erste Drehgelenk 26a der ersten Kniehebelstruktur 18a befindet sich an dem ersten Quetschkörper 13, das zweite Drehgelenk 27b der zweiten Kniehebelstruktur 18b befindet sich an dem Krafteinleitungskörper 34. Somit ist also das Kniehebelgetriebe 18 mit dem ersten Quetschkörper 13 direkt und mit dem zweiten Quetschkörper 14 indirekt, unter Vermittlung der Rahmenstruktur 32, gekoppelt Der erste Quetschkörper 13 ist bei seiner linearen Relativbewegung 17a sowohl relativ zu der Rahmenstruktur 32 als auch relativ zu dem Grundkörper 2 und dem Ventilglied 7 in bezüglich der Längsachse 8 des Ventilgliedes 7 radialer Richtung linear bewegbar.
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Um den freien Strömungsquerschnitt des Ventilkanals 4 zu verkleinern oder vollständig abzusperren, wird die Drehantriebseinrichtung 15 derart betätigt, dass sie den Antriebshebel 22 unter Ausführung einer Antriebsschwenkbewegung 24 in einem Sinne verschwenkt, dass die abgeknickte Hebelstruktur mehr und mehr gestreckt wird. Dabei bewegen sich die beiden ersten Drehgelenke 26a, 27a auf einer Kreisbahn, bis sie letztlich beide auf der Hauptachse 16 liegen, auf der auch die beiden zweiten Drehgelenke 26b, 27b ständig angeordnet sind. Beim Streckvorgang der Hebelstruktur des Kniehebelgetriebes 18 vergrößert sich der in Achsrichtung der Hauptachse 16 gemessene Abstand zwischen den beiden zweiten Drehgelenken 26b, 27b, was zur Folge hat, dass gleichzeitig der Krafteinleitungskörper 34 und der erste Quetschkörper 13 unter Vergrößerung ihres gegenseitigen Abstandes voneinander weggedrückt werden. Da der zweite Quetschkörper 14 starr mit dem Krafteinleitungskörper 34 verbunden ist, macht er dessen Linearbewegung mit. Als Resultat nähern sich die beiden Quetschkörper 13, 14 unter Ausführung der Arbeitsbewegung 17 aneinander an und drücken das Ventilglied 7 im Bereich ihrer beiden Wandungsabschnitte 12a, 12b flach zusammen, bis letztlich die aus 2 ersichtliche Schließstellung vorliegt.
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Das Kniehebelgetriebe 18 ist so ausgelegt, dass die Schließstellung der beiden Quetschkörper 13, 14 mit dem gestreckten Betriebszustand der Hebelanordnung 22, 26, 27 zusammenfällt. In dieser gestreckten Hebelanordnung liegen die beiden ersten Drehgelenke 26a, 27a und die beiden zweiten Drehgelenke 26b, 27b auf einer gemeinsamen Geraden, die mit der Hauptachse 16 zusammenfällt.
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In diesem gestreckten Betriebszustand des Kniehebelgetriebes 18 sind die beiden Quetschkörper 13, 14 unter Einschluss der elastischen Wandung 12 in der Achsrichtung der Arbeitsbewegung 17 formschlüssig gegeneinander abgestützt. Es bedarf bei diesem gestreckten Betriebszustand keiner Einleitung eines Drehmoments in den Antriebshebel 22, um diesen Betriebszustand, der die Schließstellung der Quetschkörper 13, 14 repräsentiert, aufrechtzuerhalten. Folglich kann der Ventilkanal 4 auf sehr lange Zeit energiesparend abgesperrt werden.
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Von Vorteil ist es, wenn das Quetschventil über mindestens ein nur schematisch angedeutetes Anschlagmittel 37 verfügt, durch das ein gestreckter Betriebszustand der Hebelanordnung des Kniehebelgetriebes 18 derart vorgebbar ist, dass der Totpunkt des Kniehebelgetriebes 18 geringfügig überschnitten ist. Auf diese Weise ist der gestreckte Betriebszustand ein stabiler Betriebszustand, zu dessen Beibehaltung es keiner externen Krafteinleitung bedarf. Man hat also die vorteilhafte Möglichkeit, die Drehantriebseinrichtung 15 in dem durch die Anschlagmittel 37 stabilisierten gestreckten Betriebszustand zwecks Energieeinsparung zu deaktivieren. Eine neuerliche Aktivierung ist erst dann wieder erforderlich, wenn der Antriebshebel 22 zurückgeschwenkt werden soll, um den Ventilkanal 4 wieder freizugeben.
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Die Anschlagmittel 37 sind zweckmäßigerweise an dem Grundkörper 2 angeordnet, sodass sie in den Schwenkweg der Hebelanordnung des Kniehebelgetriebes 18 ragen.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel enthält das Kniehebelgetriebe 18 nur eine einzige Kniehebelstruktur mit einem durch die Drehantriebseinrichtung 15 verschwenkbaren Antriebshebel 22 und einem an einem der Quetschkörper 13 oder 14 angelenkten Abtriebshebel 26 oder 27. Der Antriebshebel 22 ist in diesem Fall insbesondere so angeordnet, dass er über die Antriebs-Drehachse 23 an dem jeweils anderen Quetschkörper 14 oder 13 verschwenkbar gelagert ist. In diesem Fall würde die Drehantriebseinrichtung 15 die lineare Relativbewegung 17a, 17b des betreffenden Quetschkörpers 13 oder 14 mitmachen.
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Es ist von Vorteil, wenn das Quetschventil 1 mit Federmitteln 38 ausgestattet ist, durch die die beiden Quetschkörper 13, 14 ständig in Richtung ihrer Schließstellung vorgespannt sind. Anders ausgedrückt bewirken diese Federmittel 38 zweckmäßigerweise ein ständiges Vorspannen des Kniehebelgetriebes 18 in den gestreckten Betriebszustand. Auf diese Weise ist das Quetschventil 1 mit einer Fehlersicherheitsfunktion ausgestattet, die dafür sorgt, dass bei einem Energieausfall das Ventilglied 7 schlagartig zusammengequetscht und der Ventilkanal 4 verschlossen wird.
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Die Federmittel 38 können an beliebiger Stelle zwischen der Drehantriebseinrichtung 15 und den Quetschkörpern 13, 14 angreifen. Beispielsweise könnten auf den Führungsstangen 35 Druckfedern sitzen, die ständig im Sinne einer gegenseitigen Entfernung auf den ersten Quetschkörper 13 und den Krafteinleitungskörper 34 einwirken. Als besonders vorteilhaft wird es allerdings angesehen, wenn die Federmittel 38 unmittelbar in die Drehantriebseinrichtung 15 integriert sind, was beim Ausführungsbeispiel der Fall ist.
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Die Federmittel 38 können sowohl mechanische Federmittel als auch Luftfedermittel sein.
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Das Quetschventil 1 des Ausführungsbeispiels bietet die Möglichkeit, die gelenkig miteinander verbundenen Hebel 22, 26, 27 gegen Hebel anderer Länge auszutauschen, um den maximalen Hub der Arbeitsbewegung 17 zu verändern und/oder um den Kraftverlauf bei der Betätigung des Kniehebelgetriebes 18 zu beeinflussen. Auf diese Weise können Quetschventile 1 individuell dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend ausgestattet werden.
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Das Quetschventil 1 ist zweckmäßigerweise mit einer durch Fluidkraft und insbesondere pneumatisch betätigbaren Drehantriebseinrichtung 15 ausgestattet, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Allerdings kann abweichend hiervon auch eine elektrisch oder kombiniert elektro-fluidisch betätigbare Drehantriebseinrichtung 15 zum Einsatz kommen.
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Die Drehantriebseinrichtung 15 des Ausführungsbeispiels hat zwei im Innern eines Antriebsgehäuses 42 linear verschiebbar angeordnete Antriebseinheiten 43a, 43b, die jeweils einen gleitverschieblich gelagerten Kolben 44 und eine ausgehend von dem Kolben 44 in Richtung zum gegenüberliegenden Kolben 44 ragende Zahnstange 45 enthalten. Beide Zahnstangen 45 kämmen mit einem Zahnrad 46, das drehfest mit der Abtriebswelle 25 verbunden ist. Die beiden Kolben 44 begrenzen eine Betätigungskammer 48, die über einen Steuerkanal 47 mit einem Steuerdruckmedium beaufschlagbar ist, um eine hin und her gehende gesteuerte Antriebsbewegung 52 der beiden Antriebseinheiten 43a, 43b hervorzurufen, die in Richtung ihres gegenseitigen Annäherns durch die schon erwähnten Federmittel 38 beaufschlagt sind. Bei der Antriebsbewegung 52 wird das Zahnrad 46 durch die mit ihm kämmenden Zahnstangen 45 zu einer Drehbewegung 53 angetrieben, aus der die Antriebsschwenkbewegung 24 des Antriebshebels 22 resultiert.
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Bei der Drehantriebseinrichtung 15 kann auf die Federmittel 38 verzichtet werden, wenn die Antriebseinheiten 43a, 43b von beiden axialen Seiten her mit einem Steuerdruckmedium beaufschlagbar sind und somit quasi eine doppeltwirkende Funktion vorliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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