DE102016009525A1

DE102016009525A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102016009525A1
Application number: DE102016009525.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Harsch
Original assignee: Eisele Pneumatics GmbH and Co KG
Current assignee: Eisele GmbH
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-02-08
Also published as: MX2019001307A; US20200182374A1; WO2018024352A1; CA3032880A1; EP3494337A1

Abstract

Ein Ventil, mit einem Ventilgehäuse (1) und einem darin längsverfahrbar angeordneten und von Hand betätigbaren Ventilteil (5), das in vorgebbaren Einstell-Positionen den freien Durchlassquerschnitt für Fluid zwischen zwei Anschlussstellen (10, 17) im Ventilgehäuse (1) ansteuert, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Rasteinrichtung (55, 57) zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Ventilteil (5) vorgesehen ist, die in wieder lösbarer Weise das Ventilteil (5) nur in Stufen seine jeweilige Einstell-Position einnehmen lässt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einem Ventilgehäuse und einem darin längsverfahrbar angeordneten und von Hand betätigbaren Ventilteil, das in vorgebbaren Einstell-Positionen den freien Durchlassquerschnitt für Fluid zwischen zwei Anschlussstellen im Ventilgehäuse ansteuert.
Handbetätigbare Ventile, als wohl am weitesten verbreitete Ventilart, kommen mit umfassendem Anwendungsspektrum für die Steuerung von Fluidströmen zum Einsatz, um sowohl Durchlassquerschnitte freizugeben oder abzusperren als auch durch teilweise Freigabe von Durchlassquerschnitten eine Fluiddrosselung zu bewirken. Im letzteren Fall gestaltet sich die Handbetätigung problematisch, wenn das betreffende Ventil bei Prozessen eingesetzt ist, bei denen eine bestimmte Größe des Volumenstroms einzuhalten ist und das Ventilteil daher von Hand in bestimmte Einstell-Positionen gebracht werden muss.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, das dem Bediener die Ansteuerung gewünschter Einstell-Positionen von Hand erleichtert.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Ventil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass eine Rasteinrichtung zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilteil vorgesehen ist, die in wieder lösbarer Weise das Ventilteil nur in Stufen seine jeweilige Einstell-Position einnehmen lässt. Auf einfache und sichere Weise sind dadurch gewählte Durchlassquerschnitte in reproduzierbarer Weise einstellbar, indem, ausgehend beispielsweise vom vollständig gesperrten oder vollständig freigegebenen Zustand, der Einstellvorgang in einer gewählten Anzahl von Stufenschritten durchgeführt wird.
Die Rasteinrichtung kann bei bevorzugten Ausführungsbeispielen einzelne benachbarte Verrastungsstege aufweisen, deren jeweiliger Abstand voneinander die Höhe der jeweiligen Stufe zwischen zwei benachbarten Einstell-Positionen des Ventilteils bestimmt.
Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung dabei so getroffen sein, dass als weiterer Teil der Rasteinrichtung mindestens ein mit einem Energiespeicher permanent beaufschlagtes Rastteil vorgesehen ist, das für ein Festlegen des Ventilteils in einer vorgebbaren Einstell-Position spielfrei in die Abstände zwischen zwei benachbarten Verrastungsstegen der Rasteinrichtung eingreift und zum Lösen von Hand entgegen der Wirkung des Energiespeichers außer Eingriff mit diesem Paar von Verrastungsstegen kommt. Durch die manuelle Lösbarkeit der Verrastung gestaltet sich der Einstellvorgang besonders bedienerfreundlich.
Vorzugsweise sind für den Erhalt gleicher Stufenhöhen die Abstände zwischen den einzelnen Verrastungsstegen eines jeden Paares gleich ausgebildet.
Mit besonderem Vorteil kann das Rastteil aus einer Rastkugel gebildet sein, die als Energiespeicher von einer Druckfeder beaufschlagt ist, wobei der Durchmesser der Rastkugel an einen freien Abstand zwischen zwei benachbarten Verrastungsstegen angepasst ist. Dadurch sind die Verrastung und damit die Positionseinstellung des Ventilteils spielfrei.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist für die Erzeugung der Einstellbewegung des Ventilteils von Hand ein Spindeltrieb vorgesehen, bei dem ein Außengewinde des schieberartig ausgebildeten Ventilteils in ein zuordenbares Innengewinde im Ventilgehäuse in jeder Einstell-Position des Ventilteils eingreift.
Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass das Ventilteil an seinem über das Ventilgehäuse vorstehenden freien Ende eine Handhabe, vorzugsweise in Form einer Rändelscheibe, für die Betätigung von Hand aufweist und an seinem anderen freien Ende einen Ventilkegel trägt, der unter Bildung eines Blenden- oder Drossel-Durchlassquerschnitts mit einem konischen Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt. Die gewünschten Einstell-Positionen sind dadurch für den Bediener einfach und bequem durch Drehbetätigung der Handhabe einstellbar.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist am vorstehenden freien Ende des Ventilteils mindestens eine von außen her erkennbare Markierung vorhanden, die mit mindestens einer Markierung am Gehäuse eine Aussage über die jeweilige Einstell-Position des Ventilteils ermöglicht. In Verbindung mit der Rasteinrichtung ist dadurch auf besonders einfache Weise das Erreichen jeweils gewünschter Einstell-Positionen für den Bediener erkennbar.
Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass das Ventil Markierungen für eine Grob- und eine Feinjustierung aufweist, wobei die jeweilige Markierung für eine Grobjustierung am Schaft des Ventilteils zwischen Handhabe und Ventilgehäuse und die Markierung für eine Feinjustierung an der Handhabe selbst angeordnet sind.
Mit besonderem Vorteil kann die Rasteinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie einer Bedienperson eine akustische und/oder optische Rückkopplung beim Betätigen des Ventilteils abgibt. Für eine akustische Rückkopplung kann die Rasteinrichtung baulich derart gestaltet sein, dass durch Wahl der Größe der Vorspannung der die Rastkugel beaufschlagenden Druckfeder und/oder der Form der Raststege der Vorgang des Einrastens ein vom Bediener wahrnehmbares Klickgeräusch erzeugt. Eine haptische Rückkopplung steht dem Bediener durch die Drehmomentsprünge zur Verfügung, die der Bediener beim Drehen der Handhabe spürt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils;
2 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels;
3 und 4 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht des Ausführungsbeispiels in geschlossener Einstell-Position; und
5 und 6 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht des Ausführungsbeispiels in geöffneter Einstell-Position.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezug auf ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem das Ventil in der Art einer Patrone mit einem Ventilgehäuse 1 ausgebildet ist, das eine Einstell- oder Verfahrachse 3 für Verfahrbewegungen eines lageeinstellbaren Ventilteils 5 definiert. Das mehrteilig aufgebaute Ventilgehäuse 1 weist einen Grundkörper 7 auf, der einen zur Achse 3 koaxialen inneren Durchgang 6 aufweist, in dem eine Führung 9 für Verfahrbewegungen des Ventilteils 5 gebildet ist. Bei der gezeigten Ausbildung als Anschraubteil ist an dem in den 2 sowie 3 und 5 unten liegenden Ende 10 des Grundkörpers 7 ein Außengewinde 11 vorgesehen. Bei mittels des Außengewindes 11 hergestellter Schraubverbindung mit einem fluidführenden Bauteil bildet das Ende 10 des Grundkörpers 7 eine erste Fluid-Anschlussstelle.
Zur Bildung einer zweiten Fluid-Anschlussstelle weist das mehrteilige Ventilgehäuse 1 als weiteres Gehäuseteil einen Anschlusskörper 13 auf, der aus einem vom Grundkörper 7 durchgriffenen Hülsenteil 15 und einem davon im rechten Winkel auskragenden Rohrkörper 17 besteht, der die zweite Fluid-Anschlussstelle des Gehäuses 1 bildet. Das vom Grundkörper 7 durchgriffene Hülsenteil 15 des Anschlusskörpers 13 ist mittels Dichtringen 19 und 21 gegenüber dem Grundkörper 7 angedichtet. Das die zweite Anschlussstelle bildende Rohrstück 17 weist ein Innengewinde 18 für eine Schraubverbindung mit einer betreffenden Fluidleitung auf. Der Grundkörper 7 weist im Bereich innerhalb des Hülsenteils 15 des Anschlusskörpers 13 einen Kranz radialer Bohrungen 14 auf, die den Durchgang 6 mit dem Innenraum des Hülsenteils 15 und damit mit der Anschlussstelle am Rohrkörper 17 verbinden.
An den den Anschlusskörper 13 durchgreifenden Längenabschnitt des Grundkörpers 7 schließt sich ein Außensechskant 23 an, der den Außendurchmesser des Grundkörpers 7 unter Bildung einer Stufenfläche 25 vergrößert. Diese bildet für die axiale Festlegung des Anschlusskörpers 13 am Grundkörper 7 eine Anlagefläche, an der der Anschlusskörper 13 durch einen Haltering 27 angelegt ist, wenn dieser durch die mittels des Außengewindes 11 gebildete Schraubverbindung am Anschlussende 10 gesichert ist. Der Haltering 27 weist innenseitig eine radial nach innen vorspringende Ringrippe 29 auf, mittels deren eine Profildichtung 31 gehalten ist, die eine Abdichtung an der mittels des Außengewindes 11 gebildeten Verschraubung bildet. In dem Endabschnitt des Grundkörpers 7, vom Anschlussende 10 ausgehend bis ins Innere des Anschlusskörpers 13, ist in den inneren Durchgang 6, der im Grundkörper 7 die Fortsetzung der Führung 9 bildet, ein Einsatzkörper 35 eingepresst, dessen Außenseite durch einen Dichtring 37 im Durchgang 6 abgedichtet ist. Der Einsatzkörper 35 weist eine innere Durchgangsbohrung auf, die, vom äußeren Anschlussende 10 ausgehend, über die halbe Länge des Einsatzkörpers 35 mit einem Bohrungsabschnitt 46 koaxial und kreiszylindrisch bis zu einer Einschnürstelle 39 verläuft, von wo sich die Bohrung zur Bildung einer Ventilsitzfläche 41 konisch bis zum oberen Ende erweitert.
Das Ventilteil 5 weist an seinem freien, aus dem Ventilgehäuse 1 vorstehenden Ende zur manuellen Drehbetätigung eine runde Rändelscheibe 43 auf. An dem zu dieser entgegengesetzten inneren Ende bildet das Ventilteil 5 einen Ventilkegel 45, der in Zusammenwirkung mit der konischen Ventilsitzfläche 41 entsprechend den axialen Einstell-Positionen des Ventilteils 5 die Größe des Durchlassquerschnitts steuert, ausgehend von der in 2 gezeigten voll geöffneten Position bis zu einer Schließposition, bei der der Ventilkegel 45 zur Anlage an der Ventilsitzfläche 41 verfahren ist und den Durchlass sperrt. Zwischenpositionen bewirken eine ansprechende Fluiddrosselung. Für die Verfahrbewegungen des Ventilteils 5 ist ein Spindeltrieb vorgesehen, der durch ein Innengewinde 47 an der Führung 9 des Grundkörpers 7 und ein korrespondierendes Außengewinde 49 am Ventilteil 5 gebildet ist.
Das Ventilgehäuse 1 bildet in dem Gehäuseabschnitt 51, der zwischen dem Außensechskant 23 und dem benachbarten freien Ende des Grundkörpers 7 gelegen ist, eine Rasteinrichtung, die für die Einstell-Positionen des Ventilteils 5 Einstellstufen vorgibt. Die zwischen der Innenwand des Gehäuseabschnitts 51 und dem Schaft 53 des Ventilteils 5 wirksame Rasteinrichtung weist an der Innenwand des Gehäuseabschnitts 51 einen Kranz axial verlaufender Verrastungsstege 55 auf, die in gleichen Winkelabständen voneinander radial nach innen vorstehende Rastrippen bilden und in Zusammenwirkung mit einem in die Zwischenräume zwischen den Rastrippen eingreifenden Rastteil gestufte Drehpositionen für Einstell-Drehbewegungen des Ventilteils 5 vorgeben. Als Rastteil ist am Schaft 53 des Ventilteils 5 eine Rastkugel 57 in einer Querbohrung 59 vorgesehen, die durch eine Druckfeder 61 radial nach außen hin für den Rasteingriff zwischen den Raststegen 55 vorgespannt ist. An dem über das Gehäuseende 63 vorstehenden Teil des Schaftes 53 des Ventilteils 5 befinden sich zur Achse 3 senkrecht verlaufende parallele Ringnuten 65, 67 und 69, deren Nutgrund eingefärbt ist, so dass sie optische Markierungen 66, 68, 70 bilden, die die Axialposition des Schaftes 53 gegenüber dem Gehäuseende 63 signalisieren und damit die Einstellposition des Ventilkegels 45 relativ zur Ventilsitzfläche 41 anzeigen. Die Anordnung und die axialen Abstände der die Markierungen 66, 68, 70 bildenden Ringnuten 65, 67, 69 können so gewählt sein, dass bei gegebener Gewindesteigung des Spindeltriebs des Ventilteils 5 bei eingeschraubter Einstell-Position und der Schließstellung des Ventils, wie in 3 gezeigt, eine Markierung 70 mit der Ringnut 69 sichtbar ist und bei vollständig geöffneter Einstell-Position sämtliche Ringnuten 65, 67 und 69 mit Markierungen 66, 68, 70 sichtbar sind, s. 5. Bei den Zwischenstellungen kann der Abstand zwischen zwei Ringnuten jeweils einer Umdrehung der Rändelscheibe 43 entsprechen.
Während die Markierungen 66, 68, 70 die optische Anzeige für eine Grobjustierung bilden, ist für eine Feinjustierung in der Nähe des Gehäuseendes 63 am Ventilkörper 1, s. 3 und 5, eine axial verlaufende Sichtmarke 71 gebildet, der an der Oberseite 73 der Rändelscheibe 43 eine Drehskala zugeordnet ist, s. 4 und 6, die den Raststufen zugeordnete Drehschritte des Ventilteils 5 und damit die der Teilung der Verrastungsstege 55 entsprechende Feinverstellung signalisiert. Zusätzlich zu der optischen Anzeige für Grob- und Feinjustierung steht dem Bediener durch das Klickgeräusch, das bei den Sprüngen der Rastkugel 57 beim Überlaufen der Rippen der Verrastungsstege 55 und dem Einfallen in die Zwischenräume zwischen diesen entsteht, eine akustische Anzeige zur Verfügung, das die Raststufen signalisiert. Eine zusätzliche weitere haptische Anzeige liefern die sprunghaften Drehmomentänderungen, die der Bediener bei der Drehbetätigung der Rändelscheibe 43 beim Überlaufen der Rastrippen der Verrastungsstege 55 verspürt.

Claims

Ventil, mit einem Ventilgehäuse (1) und einem darin längsverfahrbar angeordneten und von Hand betätigbaren Ventilteil (5), das in vorgebbaren Einstell-Positionen den freien Durchlassquerschnitt für Fluid zwischen zwei Anschlussstellen (10, 17) im Ventilgehäuse (1) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rasteinrichtung (55, 57) zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Ventilteil (5) vorgesehen ist, die in wieder lösbarer Weise das Ventilteil (5) nur in Stufen seine jeweilige Einstell-Position einnehmen lässt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (55, 57) einzelne benachbarte Verrastungsstege (55) aufweist, deren jeweiliger Abstand voneinander die Höhe der jeweiligen Stufe zwischen zwei benachbarten Einstell-Positionen des Ventilteils (5) bestimmt.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Teil der Rasteinrichtung (55, 57) mindestens ein mit einem Energiespeicher (61) permanent beaufschlagtes Rastteil (57) vorgesehen ist, das für ein Festlegen des Ventilteils (5) in einer vorgebbaren Einstell-Position spielfrei in die Abstände zwischen zwei benachbarten Verrastungsstegen (55) der Rasteinrichtung (55, 57) eingreift und zum Lösen von Hand entgegen der Wirkung des Energiespeichers (61) außer Eingriff mit diesem Paar von Verrastungsstegen (55) kommt.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Erhalt gleicher Stufenhöhen die Abstände zwischen den einzelnen Verrastungsstegen (55) eines jeden Paares gleich sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastteil aus einer Rastkugel (57) gebildet ist, die als Energiespeicher von einer Druckfeder (61) beaufschlagt ist und dass der Durchmesser der Rastkugel (57) an einen freien Abstand zwischen zwei benachbarten Verrastungsstegen (55) angepasst ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung der Einstellbewegung des Ventilteils (5) von Hand ein Spindeltrieb vorgesehen ist, bei dem ein Außengewinde (49) des schieberartig ausgebildeten Ventilteils (5) in ein zuordenbares Innengewinde (47) im Ventilgehäuse (1) in jeder Einstellposition des Ventilteils (5) eingreift.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrastungsstege (55) sich in paralleler Ausrichtung zur jeweiligen Einstellbewegung des Ventilteils (5) an der Innenwand des Ventilgehäuses (1) erstrecken und dass das federbelastete Rastteil (57), im Ventilteil (5) aufgenommen, quer dazu in die Abstände zwischen den Verrastungsstegen (55) eingreift.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (5) an seinem über das Ventilgehäuse (1) vorstehenden einen freien Ende eine Handhabe, vorzugsweise in Form einer Rändelscheibe (43), für die Betätigung von Hand aufweist und an seinem anderen freien Ende einen Ventilkegel (45) trägt, der unter Bildung eines Blenden- oder Drossel-Durchlassquerschnitts mit einem konischen Ventilsitz (41) im Ventilgehäuse (1) zusammenwirkt.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am vorstehenden freien Ende des Ventilteils (5) mindestens eine von außen her erkennbare Markierung (73) vorhanden ist, die mit mindestens einer Markierung (71) am Gehäuse (1) eine Aussage über die jeweilige Einstell-Position des Ventilteils (5) ermöglicht.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Markierungen für eine Grob- und eine Feinjustierung aufweist und dass die jeweilige Markierung (66, 68, 70) für eine Grobjustierung am Schaft (53) des Ventilteils (5) zwischen Handhabe (43) und Ventilgehäuse (1) und die Markierung (71) für eine Feinjustierung am Ventilgehäuse (1) angeordnet sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (55, 57) einer Bedienperson eine akustische und/oder haptische Rückkoppelung beim Betätigen des Ventilteils (5) gibt.