DE102015224941A1 - Valve arrangement and fluid coupling - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (10) mit einem ersten Fluidanschluss (11) und einem zweiten Fluidanschluss (12), wobei strömungstechnisch zwischen dem ersten Fluidanschluss (11) und dem zweiten Fluidanschluss (12) eine erste Rückschlagventileinrichtung (16) angeordnet ist, die drucklos geschlossen ist und einen durch die erste Rückschlagventileinrichtung (16) verlaufenden ersten Strömungspfad (14) zwischen dem ersten Fluidanschluss (11) und dem zweiten Fluidanschluss (12) bei einer von dem ersten Fluidanschluss (11) hin zu dem zweiten Fluidanschluss (12) gerichteten Fluidströmung freigibt. Die Ventilanordnung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass eine zu der ersten Rückschlagventileinrichtung (16) strömungstechnisch parallel geschaltete zweite Rückschlagventileinrichtung (20) drucklos geöffnet ist und einen durch die zweite Rückschlagventileinrichtung (20) verlaufenden zweiten Strömungspfad (15) zwischen dem ersten Fluidanschluss (11) und dem zweiten Fluidanschluss (12) bei einer von dem zweiten Fluidanschluss (12) hin zu dem ersten Fluidanschluss (11) gerichteten Fluidströmung unterbricht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidkupplung.The invention relates to a valve arrangement (10) having a first fluid connection (11) and a second fluid connection (12), wherein a first non-return valve device (16) is arranged fluidically between the first fluid connection (11) and the second fluid connection (12) is closed and a first flow path (14) extending through the first check valve device (16) between the first fluid port (11) and the second fluid port (12) at a fluid flow directed from the first fluid port (11) to the second fluid port (12) releases. The valve arrangement (10) is characterized in that a second non-return valve device (20) which is fluidically connected in parallel with the first non-return valve device (16) is opened without pressure and a second flow path (15) extending through the second non-return valve device (20) between the first fluid connection (15). 11) and the second fluid port (12) interrupts at a fluid flow directed from the second fluid port (12) towards the first fluid port (11). The invention further relates to a fluid coupling.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss, wobei strömungstechnisch zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss eine erste Rückschlagventileinrichtung angeordnet ist, die drucklos geschlossen ist und einen durch die erste Rückschlagventileinrichtung verlaufenden ersten Strömungspfad zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss bei einer von dem ersten Fluidanschluss hin zu dem zweiten Fluidanschluss gerichteten Fluidströmung freigibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidkupplung zum strömungstechnischen Verbinden einer ersten Fluidleitung mit einer zweiten Fluidleitung. The invention relates to a valve arrangement having a first fluid connection and a second fluid connection, wherein a first check valve device is arranged fluidically between the first fluid connection and the second fluid connection, which is closed without pressure and a first flow path extending through the first check valve device between the first fluid connection and the second Fluid port releases at a directed from the first fluid port to the second fluid port fluid flow. The invention further relates to a fluid coupling for fluidically connecting a first fluid line to a second fluid line.
Die Ventilanordnung liegt beispielsweise in einer Strömungsverbindung, insbesondere zwischen einem Fluidtank und einem Fluidverbraucher, vor. Der erste Fluidanschluss kann dabei dem Fluidtank und der zweite Fluidanschluss dem Fluidverbraucher zugewandt sein. Bevorzugt liegt die Strömungsverbindung zwischen dem Fluidtank und dem Fluidverbraucher lediglich über die Ventilanordnung vor. Stromaufwärts der Ventilanordnung, also strömungstechnisch zwischen dem Fluidtank und der Ventilanordnung, kann eine Fluidfördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine weitere Fluidfördereinrichtung stromabwärts der Ventilanordnung, also strömungstechnisch zwischen der Ventilanordnung und dem Fluidverbraucher, vorliegen. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ wenigstens ein Schaltventil, beispielsweise ein Dosierventil, vorliegen. Dieses ist insbesondere stromabwärts der Ventilanordnung angeordnet. Das Schaltventil ist ein schaltbares Ventil, insbesondere ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch schaltbares Ventil. Bevorzugt ist das Schaltventil als Magnetventil ausgestaltet. The valve arrangement is present, for example, in a flow connection, in particular between a fluid tank and a fluid consumer. In this case, the first fluid connection can face the fluid tank and the second fluid connection can face the fluid consumer. Preferably, the flow connection between the fluid tank and the fluid consumer is present only via the valve arrangement. Upstream of the valve arrangement, that is fluidically between the fluid tank and the valve arrangement, a fluid delivery device, in particular a pump, can be arranged. Additionally or alternatively, a further fluid delivery device may be present downstream of the valve arrangement, that is to say fluidically between the valve arrangement and the fluid consumer. Likewise, additionally or alternatively, at least one switching valve, for example a metering valve, may be present. This is in particular arranged downstream of the valve arrangement. The switching valve is a switchable valve, in particular an electrically, pneumatically or hydraulically switchable valve. Preferably, the switching valve is designed as a solenoid valve.
Der Fluidtank liegt beispielsweise als Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs und der Fluidverbraucher in Form einer Brennkraftmaschine vor. Die erste Fördereinrichtung kann entsprechend als Kraftstoffpumpe, insbesondere als Niederdruckkraftstoffpumpe, ausgestaltet sein. Die weitere Fördereinrichtung liegt bevorzugt ebenfalls als Kraftstoffpumpe, beispielsweise als Hochdruckkraftstoffpumpe, vor. Von der Niederdruckkraftstoffpumpe wird der Kraftstoff zunächst auf einen ersten Druck und anschließend mittels der Hochdruckkraftstoffpumpe von dem ersten Druck auf einen höheren zweiten Druck gebracht. Alternativ kann der Fluidtank als Reduktionsmitteltank vorliegen, in welchem ein Reduktionsmittel, beispielsweise für einen den Fluidverbraucher darstellenden SCR-Katalysator, vorgehalten werden kann. Allgemein kann das Fluid auch als Betriebsmittel bezeichnet werden, sodass entsprechend der Fluidtank als Betriebsmitteltank vorliegt. The fluid tank is present, for example, as a fuel tank of a motor vehicle and the fluid consumer in the form of an internal combustion engine. The first conveyor can be configured accordingly as a fuel pump, in particular as a low-pressure fuel pump. The further conveying device is preferably also in the form of a fuel pump, for example as a high-pressure fuel pump. From the low-pressure fuel pump, the fuel is first brought to a first pressure and then by means of the high-pressure fuel pump from the first pressure to a higher second pressure. Alternatively, the fluid tank may be present as a reducing agent tank in which a reducing agent, for example for a SCR catalyst representing the fluid consumer, can be provided. In general, the fluid can also be referred to as operating medium, so that correspondingly the fluid tank is present as a resource tank.
Die Ventilanordnung weist den ersten Fluidanschluss, den zweiten Fluidanschluss und die erste Rückschlagventileinrichtung vor. Die erste Rückschlagventileinrichtung liegt in dem ersten Strömungspfad vor, der zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss ausgebildet ist. Bei geöffneter erster Rückschlagventileinrichtung sind insoweit der erste Fluidanschluss und der zweite Fluidanschluss über den ersten Strömungspfad strömungstechnisch miteinander verbunden. Die erste Rückschlagventileinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie drucklos geschlossen ist, also den ersten Strömungspfad beziehungsweise die über diesen verlaufende Strömungsverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss erst bei Überschreiten eines bestimmten ersten Druckdifferenzschwellenwerts zwischen dem Druck an dem zweiten Fluidanschluss zu dem Druck an dem ersten Fluidanschluss zumindest teilweise, insbesondere vollständig, freigibt. Unterschreitet die Druckdifferenz den bestimmten ersten Druckdifferenzschwellenwert, so versperrt die erste Rückschlagventileinrichtung den ersten Strömungspfad. Die erste Rückschlagventileinrichtung lässt also lediglich eine Fluidströmung von dem ersten Fluidanschluss hin zu dem zweiten Fluidanschluss zu, während sie eine Rückströmung, also eine Strömung von dem zweiten Fluidanschluss hin zu dem ersten Fluidanschluss, entlang des ersten Strömungspfads verhindert. The valve assembly includes the first fluid port, the second fluid port, and the first check valve device. The first check valve device is in the first flow path, which is formed between the first fluid port and the second fluid port. When the first check valve device is open, the first fluid connection and the second fluid connection are fluidly connected to one another via the first flow path. The first non-return valve device is designed such that it is closed without pressure, ie the first flow path or the flow connection between the first fluid port and the second fluid port only when a certain first pressure difference threshold value between the pressure at the second fluid port and the pressure at the first fluid is exceeded first fluid connection at least partially, in particular completely, releases. If the pressure difference falls below the determined first pressure difference threshold value, the first check valve device obstructs the first flow path. Thus, the first check valve device only allows fluid flow from the first fluid port toward the second fluid port, while preventing backflow, ie, flow from the second fluid port toward the first fluid port, along the first flow path.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ventilanordnung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Ventilanordnungen Vorteile aufweist, insbesondere eine effiziente Dämpfung von Druckimpulsen ermöglicht. It is an object of the invention to propose a valve arrangement which has advantages over known valve arrangements, in particular allows efficient damping of pressure pulses.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass eine zu der ersten Rückschlagventileinrichtung strömungstechnisch parallel geschaltete zweite Rückschlagventileinrichtung drucklos geöffnet ist und einen durch die zweite Rückschlagventileinrichtung verlaufenden zweiten Strömungspfad zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss bei einer von dem zweiten Fluidanschluss hin zu dem ersten Fluidanschluss gerichteten Fluidströmung unterbricht. This is achieved according to the invention with a valve arrangement having the features of claim 1. In this case, it is provided that a second check valve device connected in parallel to the first check valve device is open without pressure and interrupts a second flow path extending through the second check valve device between the first fluid port and the second fluid port at a fluid flow directed from the second fluid port to the first fluid port.
Neben der in dem ersten Strömungspfad vorliegenden ersten Rückschlagventileinrichtung verfügt die Ventilanordnung über die zweite Rückschlagventileinrichtung, die in dem zweiten Strömungspfad angeordnet ist. Der zweite Strömungspfad und folglich die zweite Rückschlagventileinrichtung sind strömungstechnisch parallel zu dem ersten Strömungspfad beziehungsweise der ersten Rückschlagventileinrichtung angeordnet. Der zweite Strömungspfad ist grundsätzlich analog zu dem ersten Strömungspfad ausgebildet. Auch er liegt zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem Fluidanschluss vor, sodass bei zumindest teilweise geöffneter zweiter Rückschlagventileinrichtung die beiden Fluidanschlüsse über den zweiten Strömungspfad miteinander strömungsverbunden sind. Die Strömungsverbindung über den zweiten Strömungspfad kann dabei unabhängig von der Strömungsverbindung über den ersten Strömungspfad hergestellt oder unterbrochen sein. Die beiden Fluidanschlüsse können insoweit entweder allein über den ersten Strömungspfad, allein über den zweiten Strömungspfad oder über beide Strömungspfade miteinander strömungsverbunden sein. In addition to the first check valve device present in the first flow path, the valve arrangement has the second check valve device which is arranged in the second flow path. The second flow path and consequently the second non-return valve device are fluidically parallel to the first flow path or the first Check valve arranged. The second flow path is fundamentally analogous to the first flow path. It is also present between the first fluid connection and the fluid connection, so that when the second check valve device is at least partially opened, the two fluid connections are flow-connected to one another via the second flow path. The flow connection via the second flow path can be established or interrupted independently of the flow connection via the first flow path. The two fluid connections can be flow-connected to one another either alone via the first flow path, solely via the second flow path or via both flow paths.
Die erste Rückschlagventileinrichtung beeinflusst allein den ersten Strömungspfad, sodass über diesen bei wenigstens teilweise geöffneter erster Rückschlagventileinrichtung die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss vorliegt, auch wenn die zweite Rückschlagventileinrichtung geschlossen ist, die Strömungsverbindung über den zweiten Strömungspfad also unterbrochen ist. Umgekehrt gilt analog, dass bei wenigstens teilweise geöffneter zweiter Rückschlagventileinrichtung die Strömungsverbindung über den zweiten Strömungspfad auch bei geschlossener erster Rückschlagventileinrichtung vorliegt. The first check valve device alone influences the first flow path, so that the flow connection between the first fluid port and the second fluid port is present at least partially opened first check valve means, even if the second check valve device is closed, the flow connection via the second flow path is thus interrupted. Conversely, the same applies analogously that in at least partially open second check valve device, the flow connection via the second flow path is present even when the first check valve device is closed.
Die zweite Rückschlagventileinrichtung ist drucklos geöffnet. Das bedeutet, dass sie bei Unterschreiten einer bestimmten Druckdifferenz oder absoluten Druckdifferenz, beispielsweise eines bestimmten zweiten Druckdifferenzschwellenwerts beziehungsweise dessen Absolutwert, durch die vorstehend erläuterte Druckdifferenz geöffnet ist, also die Strömungsverbindung über den zweiten Strömungspfad freigibt. Gleichzeitig ist die zweite Rückschlagventileinrichtung derart ausgestaltet, dass sie den zweiten Strömungspfad unterbricht, wenn die Rückströmung auftritt, also die von dem zweiten Fluidanschluss hin zu dem ersten Fluidanschluss gerichtete Fluidströmung vorliegt. Die Druckdifferenz liegt dabei stets zwischen dem Druck an dem ersten Fluidanschluss und dem Druck an dem zweiten Fluidanschluss vor, kann also auch negative Werte annehmen, insbesondere bei Vorliegen der Rückströmung. The second check valve device is open without pressure. This means that it is open when falling below a certain pressure difference or absolute pressure difference, for example, a certain second pressure difference threshold value or its absolute value by the above-described pressure difference, thus releasing the flow connection via the second flow path. At the same time, the second check valve device is designed such that it interrupts the second flow path when the backflow occurs, that is, the fluid flow directed from the second fluid port to the first fluid port is present. The pressure difference is always present between the pressure at the first fluid port and the pressure at the second fluid port, so it can also assume negative values, in particular in the presence of the backflow.
Die Ventilanordnung verfügt zusammengefasst über zwei Rückschlagventileinrichtungen, nämlich die erste Rückschlagventileinrichtung und die zweite Rückschlagventileinrichtung. Diese Rückschlagventileinrichtungen sind unterschiedlich ausgestaltet. Zum einen wird die Funktionalität eines normalen Rückschlagventils mit Hilfe der ersten Rückschlagventileinrichtung realisiert. Zusätzlich dient die Ventilanordnung jedoch der Dämpfung von Druckimpulsen, insbesondere von Druckimpulsen, die an dem zweiten Fluidanschluss auftreten und in Richtung des ersten Fluidanschlusses gerichtet sind. Hierzu ist insbesondere die zweite Rückschlagventileinrichtung vorgesehen. In summary, the valve arrangement has two check valve devices, namely the first check valve device and the second check valve device. These check valve devices are designed differently. On the one hand, the functionality of a normal check valve is realized by means of the first check valve device. In addition, however, the valve arrangement serves to damp pressure pulses, in particular pressure pulses, which occur at the second fluid port and are directed in the direction of the first fluid port. For this purpose, in particular the second check valve device is provided.
Insgesamt bildet die Ventilanordnung die folgende Betriebsbereiche ab: Bei einer Druckdifferenz, die größer ist als der erste Druckdifferenzschwellenwert, sind sowohl die erste Rückschlagventileinrichtung als auch die zweite Rückschlagventileinrichtung geöffnet, sodass beide Strömungspfade freigegeben sind. Ist die Druckdifferenz größer als der zweite Druckdifferenzschwellenwert und kleiner als oder gleich dem ersten Druckdifferenzschwellenwert, so ist die erste Rückschlagventileinrichtung geschlossen, der erste Strömungspfad also unterbrochen. Die Strömungsverbindung durch den zweiten Strömungspfad ist jedoch freigegeben, weil die zweite Rückschlagventileinrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, geöffnet ist. Ist die Druckdifferenz kleiner als oder gleich dem zweiten Druckdifferenzschwellenwert, so sind sowohl die erste Rückschlagventileinrichtung als auch die zweite Rückschlagventileinrichtung geschlossen, sodass die Strömungsverbindungen über den ersten Strömungspfad und den zweiten Strömungspfad unterbrochen sind. In diesem Fall sind die Fluidanschlüsse fluidtechnisch voneinander getrennt. Overall, the valve arrangement forms the following operating ranges: At a pressure difference which is greater than the first pressure difference threshold value, both the first check valve device and the second check valve device are open, so that both flow paths are released. If the pressure difference is greater than the second pressure difference threshold value and less than or equal to the first pressure difference threshold value, the first check valve device is closed, ie the first flow path is interrupted. However, the flow connection through the second flow path is released because the second check valve device is at least partially, in particular completely, open. If the pressure difference is less than or equal to the second pressure difference threshold value, then both the first check valve device and the second check valve device are closed, so that the flow connections via the first flow path and the second flow path are interrupted. In this case, the fluid connections are fluidly separated from each other.
Eine derartige Ausgestaltung der beiden Rückschlagventileinrichtungen ermöglicht das ungehinderte Strömen des Fluids von dem ersten Fluidanschluss hin zu dem zweiten Fluidanschluss, insbesondere entlang des ersten Strömungspfads, bei ausreichend großer Druckdifferenz. Ebenso wird eine Rückströmung in geringem Ausmaß, also bei kleiner absoluter Druckdifferenz zugelassen. In diesem Fall ist zwar die erste Rückschlagventileinrichtung geschlossen, die Rückströmung kann jedoch über die zweite Rückschlagventileinrichtung vorliegen. Druckimpulse mit großer Druckdifferenz, die zu einer starken Rückströmung durch die Ventilanordnung führen würden, werden jedoch mit Hilfe der zweiten Rückschlagventileinrichtung wirkungsvoll unterbunden. Such a configuration of the two non-return valve devices allows unimpeded flow of the fluid from the first fluid port to the second fluid port, in particular along the first flow path, with a sufficiently large pressure difference. Likewise, a backflow is permitted to a small extent, ie at a small absolute pressure difference. In this case, although the first check valve device is closed, the return flow can be present via the second check valve device. Pressure pulses with a large pressure difference, which would lead to a strong backflow through the valve assembly, but are effectively prevented by means of the second check valve device.
Vorzeichenbereinigt beziehungsweise hinsichtlich der Absolutwerte ist beispielsweise der erste Druckdifferenzschwellenwert kleiner als der zweite Druckdifferenzschwellenwert. Alternativ kann er jedoch auch kleiner oder gleich sein. Der erste Druckdifferenzschwellenwert ist dabei vorzugsweise positiv, also größer als Null, während der zweite Druckdifferenzschwellenwert negativ, also kleiner als Null, ist. Die Rückschlagventileinrichtungen können durch Einstellen der Vorspannung der Federelemente in Ruhelage, insbesondere in Abhängigkeit der mit Fluid beaufschlagten Flächen auf den ersten Druckdifferenzschwellenwert beziehungsweise den zweiten Druckdifferenzschwellenwert eingestellt werden. Die Ruhelage liegt dabei für die Rückschlagventileinrichtungen jeweils in drucklosem Zustand vor. Corrected in terms of signs or with regard to the absolute values, for example, the first pressure difference threshold value is smaller than the second pressure difference threshold value. Alternatively, however, it may be less than or equal to. The first pressure difference threshold is preferably positive, ie greater than zero, while the second pressure difference threshold is negative, ie less than zero. The check valve devices can be set to the first pressure difference threshold value or the second pressure difference threshold value by adjusting the pretensioning of the spring elements in the rest position, in particular as a function of the areas subjected to fluid. The Resting position is available for the check valve in each case in a pressureless state.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der zweiten Rückschlagventileinrichtung eine strömungstechnische Drossel in Reihe geschaltet ist. Die Drossel liegt insoweit ebenfalls in dem zweiten Strömungspfad vor, also strömungstechnisch zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss. Die Drossel bewirkt eine Reduzierung des minimalen Durchströmungsquerschnitts des zweiten Strömungspfads im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne Drossel. Hierdurch wird der Druckverlust für den zweiten Strömungspfad vergrößert. Beispielsweise ist der Druckverlust entlang des ersten Strömungspfads, also von dem ersten Fluidanschluss bis zu dem zweiten Fluidanschluss, bei vollständig geöffneter Rückschlagventileinrichtung und vollständig geöffneter Rückschlagventileinrichtung kleiner als entlang des zweiten Strömungspfads, also wiederum von dem ersten Fluidanschluss bis hin zu dem zweiten Fluidanschluss. Anders ausgedrückt ist der minimale Durchströmungsquerschnitt des ersten Strömungspfads, also der entlang des ersten Strömungspfads kleinste auftretende Durchströmungsquerschnitt, größer als der minimale Durchströmungsquerschnitt des zweiten Strömungspfads. In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that a fluidic throttle is connected in series with the second check valve device. The throttle is so far also in the second flow path, so fluidly between the first fluid port and the second fluid port. The throttle causes a reduction of the minimum flow cross-section of the second flow path compared to a configuration without throttle. This increases the pressure loss for the second flow path. For example, the pressure loss along the first flow path, that is, from the first fluid port to the second fluid port with the check valve device fully open and the check valve device fully open is smaller than along the second flow path, that is, again from the first fluid port to the second fluid port. In other words, the minimum flow cross-section of the first flow path, ie the smallest flow cross-section occurring along the first flow path, is greater than the minimum flow cross-section of the second flow path.
Selbstverständlich kann die Drossel in die zweite Rückschlagventileinrichtung integriert sein. Beispielsweise weist hierzu die vollständig geöffnete zweite Rückschlagventileinrichtung einen minimalen Durchströmungsquerschnitt auf, der kleiner ist als der minimale Durchströmungsquerschnitt der vollständig geöffneten ersten Rückschlagventileinrichtung beziehungsweise des ersten Strömungspfads. Unter dem minimalen Durchströmungsquerschnitt der Rückschlagventileinrichtung ist der bei geöffneter Rückschlagventileinrichtung vorliegende kleinste Durchströmungsquerschnitt über die Rückschlagventileinrichtung hinweg zu verstehen. Of course, the throttle may be integrated into the second check valve device. For example, for this purpose, the completely opened second non-return valve device has a minimum flow cross section, which is smaller than the minimum flow cross section of the fully opened first check valve device or the first flow path. Under the minimum flow cross-section of the check valve device is the present at the open check valve device smallest flow area across the check valve means away.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein minimaler Durchströmungsquerschnitt des ersten Strömungspfads von dem ersten Fluidanschluss zu dem zweiten Fluidanschluss über die erste Rückschlagventileinrichtung größer ist als ein minimaler Durchströmungsquerschnitt des zweiten Strömungspfad von dem ersten Fluidanschluss zu dem zweiten Fluidanschluss über die zweite Rückschlagventileinrichtung. Unter dem minimalen Durchströmungsquerschnitt ist der bei vollständig geöffneter erster Rückschlagventileinrichtung entlang des ersten Strömungspfads kleinste auftretende Durchströmungsquerschnitt zu verstehen. Within the scope of a further embodiment of the invention, it may be provided that a minimum flow cross section of the first flow path from the first fluid port to the second fluid port via the first check valve device is greater than a minimum flow cross section of the second flow path from the first fluid port to the second fluid port via the second check valve means. The minimum flow cross-section is to be understood as meaning the smallest occurring flow cross-section along the first flow path when the first check valve device is completely open.
Dieser minimale Durchströmungsquerschnitt des ersten Strömungspfads soll größer sein als der bei vollständig geöffneter zweiter Rückschlagventileinrichtung vorliegende minimale Durchströmungsquerschnitt des zweiten Strömungspfads. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass der entlang des ersten Strömungspfads auftretende maximale Fluiddurchsatz größer ist als der entlang des zweiten Strömungspfads auftretende maximale Fluiddurchsatz, jeweils bei vollständig geöffneter erster beziehungsweise zweiter Rückschlagventileinrichtung. Unter dem Fluiddurchsatz ist dabei eine Masse oder ein Volumen des Fluids pro Zeiteinheit, mithin also ein Massenstrom oder ein Volumenstrom, zu verstehen. This minimum flow cross-section of the first flow path should be greater than the present at completely open second check valve means present minimum flow cross-section of the second flow path. In this way, it is ensured that the maximum fluid throughput occurring along the first flow path is greater than the maximum fluid flow rate occurring along the second flow path, in each case when the first or second non-return valve device is completely open. In this case, the fluid throughput is understood as meaning a mass or a volume of the fluid per unit time, that is to say a mass flow or a volumetric flow.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Rückschlagventileinrichtung ein erstes Ventilelement und einen ersten Ventilsitz aufweist, wobei das erste Ventilelement in Richtung des ersten Ventilsitzes von einem ersten Federelement federkraftbeaufschlagt ist, und/oder dass die zweite Rückschlagventileinrichtung ein zweites Ventilelement und einen zweiten Ventilsitz aufweist, wobei das zweite Ventilelement in die von dem zweiten Ventilsitz abgewandte Richtung von einem zweiten Federelement federkraftbeaufschlagt ist. Für beide Rückschlagventileinrichtungen gilt, dass bei geschlossener Rückschlagventileinrichtung das jeweilige Ventilelement an dem jeweiligen Ventilsitz anliegt, sodass der entsprechende Strömungspfad, welcher vorzugsweise durch den Ventilsitz verläuft, unterbrochen ist. A further development of the invention provides that the first check valve device has a first valve element and a first valve seat, the first valve element being spring-loaded by a first spring element in the direction of the first valve seat, and / or the second check valve device having a second valve element and a second valve seat wherein the second valve element is spring-loaded by a second spring element in the direction away from the second valve seat. For both check valve devices applies that when the check valve device is closed, the respective valve element rests against the respective valve seat, so that the corresponding flow path, which preferably passes through the valve seat, is interrupted.
Die Rückschlagventileinrichtungen unterscheiden sich in der Ausrichtung der Federkraft, welche von dem entsprechenden Federelement erzeugt wird. So erzeugt das erste Federelement eine Federkraft, die das erste Ventilelement in Richtung des ersten Ventilsitzes beziehungsweise in diesen drängt. Die von dem zweiten Federelement bereitgestellte Federkraft drängt dagegen das zweite Ventilelement von dem zweiten Ventilsitz fort. Entsprechend ist – gemäß den vorstehenden Ausführungen – die erste Rückschlagventileinrichtung drucklos geschlossen und die zweite Rückschlagventileinrichtung drucklos geöffnet. The check valve means differ in the orientation of the spring force which is generated by the corresponding spring element. Thus, the first spring element generates a spring force urging the first valve element in the direction of the first valve seat or in this. In contrast, the spring force provided by the second spring element urges the second valve element away from the second valve seat. Accordingly, according to the above statements, the first non-return valve device is closed without pressure and the second non-return valve device is opened without pressure.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Federelement eine größere Federkonstante aufweist als das erste Federelement. Die Federkonstanten beeinflussen das Schaltverhalten der Rückschlagventileinrichtungen. Die Federkonstanten können gleich oder voneinander verschieden sein. Beispielsweise ist die zweite Federkonstante größer als die erste Federkonstante. Sie kann jedoch auch kleiner sein. In a preferred development of the invention, it is provided that the second spring element has a greater spring constant than the first spring element. The spring constants affect the switching behavior of the check valve devices. The spring constants may be the same or different. For example, the second spring constant is greater than the first spring constant. However, it can also be smaller.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Rückschlagventileinrichtung in die erste Rückschlagventileinrichtung integriert ist. Darunter ist vorzugsweise eine ausschließlich mechanische Integration zu verstehen, die beiden Rückschlagventileinrichtungen sollen ihre jeweilige Funktion weiterhin unabhängig oder zumindest nahezu unabhängig voneinander erfüllen. Durch die Integration der Rückschlagventileinrichtungen kann der benötigte Bauraum deutlich reduziert werden. A further embodiment of the invention provides that the second check valve device is integrated into the first check valve device. This is preferably to be understood as an exclusively mechanical integration, the two check valve devices should continue to perform their respective function independently or at least almost independently. By integrating the check valve devices, the required space can be significantly reduced.
Im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Ventilsitz an dem ersten Ventilelement ausgebildet ist, und/oder dass das zweite Ventilelement an dem ersten Ventilelement befestigt oder verlagerbar gelagert ist. Beispielsweise weist das erste Ventilelement einen Fluidkanal auf, der randoffen oder randgeschlossen in dem ersten Ventilelement vorliegt und den zweiten Strömungspfad zumindest bereichsweise bildet. Es kann nun vorgesehen sein, dass das zweite Ventilelement mit dem ersten Ventilelement in Anlagekontakt gerät, um zum Schließen der zweiten Rückschlagventileinrichtung den Fluidkanal zu verschließen. Entsprechend liegt der zweite Ventilsitz, welcher mit dem Fluidkanal strömungsverbunden ist oder diesen mit ausbildet, an dem ersten Ventilelement vor. In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the second valve seat is formed on the first valve element, and / or that the second valve element is mounted on the first valve element or mounted displaceably. By way of example, the first valve element has a fluid channel which is present in the first valve element open to the edge or peripherally closed and forms the second flow path at least in regions. It can now be provided that the second valve element is in abutting contact with the first valve element in order to close the fluid channel for closing the second non-return valve device. Correspondingly, the second valve seat, which is fluidically connected to the fluid channel or forms with it, protrudes against the first valve element.
Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Ventilelement an dem ersten Ventilelement befestigt oder gelagert sein. Ersteres ist insbesondere der Fall, wenn das zweite Ventilelement in sich elastisch ist beziehungsweise aus einem elastischen Material besteht oder ein eigenes Lager aufweist. Ist dagegen das zweite Ventilelement starr ausgestaltet, so kann es über ein Lager an dem ersten Ventilelement gelagert sein, sodass es zum wahlweisen Unterbrechen beziehungsweise Freigeben des zweiten Strömungspfads anordenbar ist. Additionally or alternatively, the second valve element may be fastened or mounted on the first valve element. The former is particularly the case when the second valve element is elastic in itself or consists of an elastic material or has its own bearing. If, on the other hand, the second valve element is designed to be rigid, then it can be mounted on the first valve element via a bearing, so that it can be arranged to selectively interrupt or release the second flow path.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem ersten Ventilsitz und/oder dem ersten Ventilelement wenigstens ein die erste Rückschlagventileinrichtung überbrückender, den zweiten Strömungspfad, insbesondere die Drossel, zumindest bereichsweise ausbildender Bypasskanal vorliegt. Der Bypasskanal ist derart in dem ersten Ventilsitz beziehungsweise dem ersten Ventilelement ausgebildet, dass auch bei geschlossener erster Rückschlagventileinrichtung Fluid strömen kann, sofern die zweite Rückschlagventileinrichtung geöffnet ist. Der Bypasskanal stellt insoweit zumindest einen Teil des zweiten Strömungspfads dar. A further embodiment of the invention provides that in the first valve seat and / or the first valve element there is at least one bypass channel bridging the first check valve device, the second flow path, in particular the throttle, forming at least in regions. The bypass channel is formed in the first valve seat or the first valve element such that fluid can flow even when the first non-return valve device is closed, as long as the second non-return valve device is open. The bypass channel represents so far at least a part of the second flow path.
Bevorzugt sind die Abmessungen des Bypasskanals derart gewählt, dass er die Funktion der Drossel erfüllt. Hierzu weist der Bypasskanal zumindest abschnittsweise, insbesondere durchgehend, einen Durchströmungsquerschnitt auf, der bei geöffneter zweiter Rückschlagventileinrichtung einen minimalen Durchströmungsquerschnitt des zweiten Strömungspfads darstellt. Der Durchströmungsquerschnitt des Bypasskanals ist dabei kleiner, insbesondere deutlich kleiner, als der minimale Durchströmungsquerschnitt des ersten Strömungspfads bei vollständig geöffneter erster Rückschlagventileinrichtung. Durch die Anordnung des Bypasskanals in dem ersten Ventilsitz beziehungsweise dem ersten Ventilelement wird ein besonders hoher Integrationsgrad der Rückschlagventileinrichtungen erzielt. Preferably, the dimensions of the bypass channel are selected such that it fulfills the function of the throttle. For this purpose, the bypass channel at least in sections, in particular continuously, on a flow cross-section which represents a minimum flow cross-section of the second flow path when the second check valve device is open. The flow cross-section of the bypass channel is smaller, in particular significantly smaller, than the minimum flow cross-section of the first flow path when the first check valve device is fully open. The arrangement of the bypass channel in the first valve seat or the first valve element, a particularly high degree of integration of the check valve devices is achieved.
Schließlich kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das zweite Federelement von einem elastischen Dichtkörper gebildet ist, der an dem ersten Ventilsitz oder dem ersten Ventilelement vorliegt und bei einem Schließen der zweiten Rückschlagventileinrichtung in den wenigsten einen Bypasskanal zur Durchströmungsquerschnittsverringerung des Bypasskanals, insbesondere zur Unterbrechung des zweiten Strömungspfads, eindringt. Um die Integration der Rückschlagventileinrichtungen weiter zu erhöhen, soll das zweite Federelement von einem Bestandteil der ersten Rückschlagventileinrichtung, nämlich des ersten Ventilsitzes oder des ersten Ventilelements, gebildet werden. Dieser Bestandteil ist der elastische Dichtkörper, der an dem ersten Ventilsitz oder dem ersten Ventilelement vorliegt beziehungsweise Bestandteil von diesen ist. Finally, in a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the second spring element is formed by an elastic sealing body, which is present on the first valve seat or the first valve element and in the at least one bypass channel for closing the passage cross-section reduction of the bypass channel when the second check valve device is closed. in particular for interrupting the second flow path, penetrates. In order to further increase the integration of the check valve devices, the second spring element is to be formed by a component of the first check valve device, namely the first valve seat or the first valve element. This component is the elastic sealing body, which is present on the first valve seat or the first valve element or is a component of these.
Der elastische Dichtkörper ist derart an dem Ventilsitz beziehungsweise dem ersten Ventilelement angeordnet, dass er bei geschlossener erster Rückschlagventileinrichtung mit dem jeweils anderen Element, also entweder dem Ventilelement oder dem Ventilsitz, zusammenwirkt, um den ersten Strömungspfad zu unterbrechen. Der Dichtkörper liegt dabei derart an dem Ventilsitz oder dem Ventilelement an, dass der in dem jeweils anderen Element ausgebildete Bypasskanal zunächst nicht verschlossen ist, sodass also der zweite Strömungspfad weiterhin freigegeben ist. Dies ist der Fall, solange die zweite Rückschlagventileinrichtung zumindest teilweise geöffnet sein soll, also insbesondere wenn die Druckdifferenz größer ist als der zweite Druckdifferenzschwellenwert. The elastic sealing body is arranged on the valve seat or the first valve element in such a way that it interacts with the respectively other element, ie either the valve element or the valve seat, when the first check valve device is closed in order to interrupt the first flow path. The sealing body lies against the valve seat or the valve element in such a way that the bypass channel formed in the respective other element is initially not closed, so that therefore the second flow path is still released. This is the case as long as the second check valve device should be at least partially open, ie in particular if the pressure difference is greater than the second pressure difference threshold value.
Ist dagegen die Druckdifferenz kleiner als der zweite Druckdifferenzschwellenwert, so wird das erste Ventilelement stärker an den ersten Ventilsitz gedrängt. Hierdurch wird der Dichtkörper elastisch verformt, sodass er entsprechend in den Bypasskanal zumindest teilweise eindringt. Ist die Druckdifferenz ausreichend klein, so verschließt der Dichtkörper den Bypasskanal vollständig, sodass auch der zweite Strömungspfad unterbrochen ist. Bevorzugt ist dies der Fall, sobald die Druckdifferenz den zweiten Druckdifferenzschwellenwert erreicht, also kleiner oder gleich dieser ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung entspricht beispielsweise das zweite Ventilelement dem ersten Ventilelement, sodass diese als gemeinsames Ventilelement vorliegen. Der zweite Ventilsitz ist dabei in den ersten Ventilsitz integriert. If, on the other hand, the pressure difference is smaller than the second pressure difference threshold value, then the first valve element is pushed more strongly against the first valve seat. As a result, the sealing body is elastically deformed, so that it at least partially penetrates into the bypass channel accordingly. If the pressure difference is sufficiently small, then the sealing body closes the bypass channel completely, so that the second flow path is interrupted. This is preferably the case as soon as the pressure difference reaches the second pressure difference threshold value, ie is smaller than or equal to it. In such an embodiment, for example, the second valve element corresponds to the first valve element, so that they are present as a common valve element. The second valve seat is integrated in the first valve seat.
Beispielsweise wird der erste Ventilsitz von einer Dichtfläche gebildet, welche von dem wenigstens einen Bypasskanal durchgriffen ist, sodass der Bypasskanal randoffen in der Dichtfläche vorliegt. Der zweite Ventilsitz wird von einem Grund und/oder – im Querschnitt gesehen – einer beidseitig unmittelbar an die Dichtfläche angrenzenden Begrenzung des Bypasskanal gebildet. Liegt also beispielsweise der Dichtkörper an der Dichtfläche an, ohne in den Bypasskanal einzudringen, so ist der erste Strömungspfad unterbrochen, während der zweite Strömungspfad freigegeben ist. Dringt der Dichtkörper dagegen in den in der Dichtfläche ausgebildeten Bypasskanal ein und liegt dabei an dessen Grund beziehungsweise der Begrenzung an, sodass der Durchströmungsquerschnitt des Bypasskanals verringert, insbesondere vollständig verschlossen ist, so sind sowohl der erste Strömungspfad als auch der zweite Strömungspfad unterbrochen. For example, the first valve seat is formed by a sealing surface, which is penetrated by the at least one bypass channel, so that the bypass channel is open-edged in the sealing surface. The second valve seat is formed by a base and / or - seen in cross-section - a boundary of the bypass channel immediately adjacent to the sealing surface on both sides. Thus, for example, if the sealing body bears against the sealing surface without penetrating into the bypass channel, then the first flow path is interrupted, while the second flow path is released. On the other hand, if the sealing body penetrates into the bypass channel formed in the sealing surface and rests against its base or boundary so that the flow cross-section of the bypass channel is reduced, in particular completely closed, then both the first flow path and the second flow path are interrupted.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidkupplung zum strömungstechnischen Verbinden einer ersten Fluidleitung mit einer zweiten Fluidleitung, mit einem mit der ersten Fluidleitung verbindbaren ersten Kupplungselement und einem mit der zweiten Fluidleitung verbindbaren zweiten Kupplungselement, wobei in wenigstens einem der Kupplungselemente eine Ventilanordnung angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Ventilanordnung beziehungsweise der Fluidkupplung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Fluidkupplung als auch die Ventilanordnung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. The invention further relates to a fluid coupling for fluidically connecting a first fluid line to a second fluid line, having a first coupling element connectable to the first fluid line and a second coupling element connectable to the second fluid line, wherein a valve arrangement is arranged in at least one of the coupling elements. It is envisaged that the valve arrangement is formed according to the above embodiments. The advantages of such an embodiment of the valve arrangement or the fluid coupling has already been pointed out. Both the fluid coupling and the valve arrangement can be developed according to the above explanations, so that reference is made to this extent.
Die Fluidkupplung dient dem Verbinden der beiden Fluidleitungen miteinander, wobei die Fluidleitungen jeweils grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein können. Beispielsweise liegt die erste Fluidleitung als Anschlussstutzen und die zweite Fluidleitung als Schlauchleitung oder umgekehrt vor. Es können jedoch auch beide Fluidleitungen als Schlauchleitung oder als Rohrleitung ausgebildet sein. The fluid coupling is used to connect the two fluid lines with each other, wherein the fluid lines can be configured in principle any. For example, the first fluid line is in the form of a connecting piece and the second fluid line is in the form of a hose line or vice versa. However, it is also possible for both fluid lines to be designed as a hose line or as a pipeline.
Die Fluidkupplung weist mehrere Kupplungselemente, nämlich das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement, auf. Das erste Kupplungselement ist strömungstechnisch mit der ersten Fluidleitung und das zweite Kupplungselement strömungstechnisch mit der zweiten Fluidleitung verbindbar beziehungsweise verbunden. Die beiden Kupplungselemente können nun zum Herstellen der strömungstechnischen Verbindung zwischen den Fluidleitungen miteinander gekoppelt werden. Diese Kopplung kann reversibel, also zerstörungsfrei lösbar, oder irreversibel, also allenfalls unter Beschädigung der Fluidkupplung lösbar sein. The fluid coupling has a plurality of coupling elements, namely the first coupling element and the second coupling element. The first coupling element is fluidically connected to the first fluid line and the second coupling element fluidly connected to the second fluid line or connected. The two coupling elements can now be coupled together to produce the fluidic connection between the fluid lines. This coupling can be reversible, ie non-destructively releasable, or irreversible, so at best be solvable damage to the fluid coupling.
In wenigstens einem der Kupplungselemente soll nun die Ventilanordnung vorliegen. Selbstverständlich kann auch in beiden Kupplungselementen jeweils eine Ventilanordnung vorgesehen sein. Die Ventilanordnung ist derart in dem Kupplungselement angeordnet, dass die Strömungsverbindung durch das Kupplungselement ausschließlich über die Ventilanordnung verläuft. Sind die beiden Rückschlagventileinrichtungen also geschlossen, so kann das Fluid durch das entsprechende Kupplungselement nicht hindurchtreten. The valve arrangement should now be present in at least one of the coupling elements. Of course, in each case a valve arrangement can be provided in both coupling elements. The valve arrangement is arranged in the coupling element such that the flow connection through the coupling element extends exclusively via the valve arrangement. If the two check valve devices are thus closed, the fluid can not pass through the corresponding coupling element.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Betreiben einer Ventilanordnung mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss, insbesondere einer Ventilanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei strömungstechnisch zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss eine erste Rückschlagventileinrichtung angeordnet ist, die drucklos geschlossen ist und einen durch die erste Rückschlagventileinrichtung verlaufenden ersten Strömungspfad zwischen dem erste Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss bei einer von dem ersten Fluidanschluss hin zu dem zweiten Fluidanschluss gerichteten Fluidströmung freigibt. Finally, the invention relates to a method for operating a valve arrangement having a first fluid connection and a second fluid connection, in particular a valve arrangement according to the preceding embodiments, wherein a first check valve device is arranged fluidically between the first fluid connection and the second fluid connection, which is closed without pressure and a through the first check valve means extending first flow path between the first fluid port and the second fluid port releases at a directed from the first fluid port to the second fluid port fluid flow.
Dabei ist vorgesehen, dass eine zu der ersten Rückschlagventileinrichtung strömungstechnisch parallel geschaltete zweite Rückschlagventileinrichtung drucklos geöffnet ist und einen durch die zweite Rückschlagventileinrichtung verlaufenden zweiten Strömungspfad zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss bei einer von dem zweiten Fluidanschluss hin zu dem ersten Fluidanschluss gerichteten Fluidströmung unterbricht. Wiederum wird hinsichtlich der Vorteile und vorteilhafter Weiterbildungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. In this case, it is provided that a second check valve device connected in parallel to the first check valve device is open without pressure and interrupts a second flow path extending through the second check valve device between the first fluid port and the second fluid port at a fluid flow directed from the second fluid port to the first fluid port. Again, reference is made to the above statements with regard to the advantages and advantageous developments.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing, without any limitation of the invention. Showing:
Die
Beispielsweise durch einen Betrieb der Fördereinrichtung
Aus diesem Grund soll eine Dämpfung der Druckimpulse erfolgen. Hierzu ist eine Ventilanordnung
Die
In dem ersten Strömungspfad
In dem zweiten Strömungspfad
Die Drossel
Anhand der hier dargestellten Prinzipskizze wird deutlich, dass mehrere Schaltzustände der Ventilanordnung
Die Schaltzustände der Ventilanordnung
Der erste Druckdifferenzschwellenwert ist dabei üblicherweise größer als Null, während der zweite Druckdifferenzschwellenwert kleiner als Null ist. Daraus erschließt sich unmittelbar, dass der erste Druckdifferenzschwellenwert größer ist als der zweite Druckdifferenzschwellenwert. Vorzeichenbereinigt, also in absoluten Werten, kann jedoch der zweite Druckdifferenzschwellenwert kleiner, größer oder gleich dem ersten Druckdifferenzschwellenwert sein. Bevorzugt ist er größer. Der erste Druckdifferenzschwellenwert ist üblicherweise vergleichsweise klein, sodass bereits eine geringe Druckdifferenz ausreicht, um es zu öffnen. So können Druckverluste der Ventilanordnung
Ist die Druckdifferenz größer als der erste Druckdifferenzschwellenwert, so ist die erste Rückschlagventileinrichtung
Ist jedoch die Druckdifferenz kleiner oder gleich dem zweiten Druckdifferenzschwellenwert, so schließt auch die zweite Rückschlagventileinrichtung
Die
An einer der Stufung
Entsprechend liegt die Dichtung
Das zweite Ventilelement
Die Dichtfläche
Die
Diese Federscheibe
Dies wird beispielsweise durch das Einbringen von gekrümmten, insbesondere teilkreisförmigen, Aussparungen
Die
Die
Die Funktion der Ventilanordnung
Die Dichtung
Die
Von dem Durchbruch
Der Ventilkörper
Die
Insbesondere beabstanden die Rauigkeitselemente bei geschlossener erster Rückschlagventileinrichtung
Die
Der Dichtkörper
Verringert sich die Druckdifferenz in Richtung des zweiten Druckdifferenzschwellenwerts beziehungsweise unterschreitet diese, so ergibt sich die in der
Die
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Ventilkörper
Ebenso kann es sowohl in der vierten Ausführungsform als auch in der alternativen Ausführungsform vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Bypasskanal
Die
Die
In der
Die
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DE102015224941.7A DE102015224941A1 (en) | 2015-12-11 | 2015-12-11 | Valve arrangement and fluid coupling |
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