DE102016104126A1

DE102016104126A1 - Ventilkomponente

Info

Publication number: DE102016104126A1
Application number: DE102016104126.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Wiedemann; Johann Weiss
Original assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2017-09-07
Also published as: CN107166079A; CN107166079B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in ein Ventilgehäuse, wobei eine charakteristische Größe zur Positionsfindung überwacht wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zugehörige Ventilkomponente.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in einem Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse eine Bohrung mit einem Auslass und einer Düse aufweist, und der Einsatz einen Nippel aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zugehörige Ventilkomponente.
Ventile werden in der Praxis häufig verwendet, um den Durchfluss von Fluiden wie beispielsweise Gasen oder Flüssigkeiten zu schalten und zu regeln. Da derartige Ventile in hohen Stückzahlen verwendet werden, kommt der effizienten und kostengünstigen sowie schnellen Herstellung solcher Ventile und deren Komponenten eine hohe Bedeutung zu.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Ventilen wird häufig ein Vorsprung oder Absatz verwendet, um den Einsatz im Ventilgehäuse zu montieren und dabei exakt zu positionieren. Ein solcher Vorsprung oder Absatz ist dabei insbesondere in dem Ventilgehäuse ausgebildet und begrenzt die Bewegung des Einsatzes in eine bestimmte Richtung. Die genaue Positionierung ist insbesondere deshalb wichtig, weil von dieser abhängt, wie viel Fluid bei einem bestimmten Druck tatsächlich durch das Ventil hindurch treten kann. Bereits eine äußerst geringfügige Änderung der Position des Einsatzes und insbesondere des darin befindlichen Nippels kann dabei eine erhebliche Auswirkung auf einen durchfließenden Fluidstrom haben.
Die Vorgehensweise bei der Herstellung, welche aus dem Stand der Technik bekannt ist, erfordert aus den genannten Gründen eine hochpräzise Bearbeitung, welche entsprechend lange dauert, besonders präzise Maschinen erfordert und insgesamt sehr teuer ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in einem Ventilgehäuse vorzusehen, welches anders, beispielsweise einfacher und/oder kostengünstiger ausführbar ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige Ventilkomponente vorzusehen.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Ventilkomponente gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in einem Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse eine Bohrung mit einem Auslass afweist, der Einsatz einen Nippel aufweist, und das Ventilgehäuse oder der Einsatz eine Düse aufweist.
Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

– Einführen des Einsatzes in die Bohrung des Ventilgehäuses, so dass der Nippel die Bohrung zwischen der Düse und dem Auslass verengt.
– Verschieben des Einsatzes in der Bohrung, bis eine für die Lage des Einsatzes in dem Ventilgehäuse charakteristische Größe einen vorbestimmten Wert erreicht, und
– Befestigen des Einsatzes am Ventilgehäuse.

Im Gegensatz zu Ausführungen gemäß dem Stand der Technik basiert das erfindungsgemäße Verfahren darauf, dass der Einsatz nicht bis zu einem exakt gearbeiteten Anschlag in das Ventilgehäuse eingesetzt wird, sondern vielmehr zunächst frei positionierbar ist. Dabei wird eine charakteristische Größe festgelegt und gemessen bzw. überwacht, so dass die exakte Position des Einsatzes im Ventilgehäuse während der Montage festgestellt werden kann. Wenn die charakteristische Größe den vorbestimmten Wert annimmt befindet sich der Ventileinsatz in derjenigen Stellung, in welcher er sich dauerhaft befinden soll. Dann wird der Einsatz im letzten Schritt befestigt und so die gefundene Position dauerhaft fixiert. Insbesondere wird der Einsatz zwischen den letzten beiden erwähnten Schritten relativ zum Ventilgehäuse fest bzw. fixiert gehalten.
Im Vergleich zu bekannten Verfahren ist es somit nicht mehr notwendig, einen exakt und mit hoher Präzision gearbeiteten Absatz vorzusehen, sondern es kann hier auf wesentlich größere Toleranzen zurückgegriffen werden. Typischerweise wird dabei das Ventilgehäuse so vorgesehen, dass sich der Einsatz innerhalb eines bestimmten Bereichs bewegen kann, so dass diejenige Position, an welcher die charakteristische Größe den vorbestimmten Wert annimmt, sicher angefahren werden kann.
Bevorzugt ist der Nippel begrenzt linear bewegbar im Einsatz ausgebildet. Dies erlaubt eine typische Funktionalität eines Ventils, nämlich zum Öffnen und Schließen einer Düse oder von zwei Düsen.
Die charakteristische Größe ist gemäß einer Ausführung ein gemessener Abstand zwischen einer Stelle des Einsatzes und einer Stelle des Ventilgehäuses. Ein solcher Abstand kann beispielsweise durch eine laserbasierte Abstandsmessung, durch bildgebende Verfahren oder auf andere Art ermittelt werden. Es kann auch ein Anschlag oder eine Lehre verwendet werden. Der Abstand kann insbesondere entlang einer Ankerbewegungsrichtung oder parallel zu einer Ankerbewegungsrichtung gemessen werden. Die Ankerbewegungsrichtung wird dabei typischerweise parallel zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Nippels sein.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren während des Verschiebens des Einsatzes folgenden Schritt auf:

– Einprägen eines Fluidstroms in die Düse und Messen einer für den Fluidstrom charakteristischen Größe, welche die für die Lage des Einsatzes charakteristische Größe darstellt.

Durch die Verwendung eines Fluidstroms kann bereits bei der Herstellung des Ventils auf diejenige Größe abgestellt werden, welche später in einer Einsatzsituation für die Funktion des Ventils entscheidend ist. Diese wird durch entsprechendes Verschieben des Einsatzes im Ventilgehäuse so eingestellt, dass sie den gewünschten Wert hat. Beispiele für mögliche Vorgehensweisen werden weiter unten beschrieben werden.
Typischerweise verlässt der Fluidstrom die Bohrung über den Auslass. Dies entspricht der typischen Funktionsweise eines Ventils, bei welchem Einlass und Auslass typischerweise festgelegt sind. Die Leitung des Fluidstroms derart, dass er das Ventilgehäuse bzw. die Bohrung über den Auslass verlässt, führt insbesondere dazu, dass der Fluidstrom einer typischen Betriebssituation nachempfunden wird.
Die Düse ist gemäß einer bevorzugten Ausführung im Einsatz starr ausgebildet. Dies betrifft insbesondere diejenige Düse, durch welche der hier beschriebene Fluidstrom zum Finden der Position des Einsatzes geleitet wird. Ändert sich die Position des Einsatzes, so ändert sich automatisch auch die Position der Düse.
Gemäß einer Ausführung wird der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Ventilgehäuse gehalten. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Düse im Einsatz ausgebildet ist, da dann durch ein Verschieben des Einsatzes in der Bohrung auch der Abstand zwischen Düse und Nippel bei feststehendem Nippel relativ zum Ventilgehäuse verändert wird.
Bevorzugt wird dabei der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer Endstellung am Ventilgehäuse gehalten, insbesondere auf einem Ventilsitz, und insbesondere der Düse. Dies entspricht einer auch für den realen Betrieb typischen Stellung eines geöffneten Ventils, wobei der maximale Fluidstrom durchgelassen wird.
Der Nippel ist geschickter Weise mittels eines Gabelstößels betätigbar und/oder wird damit gehalten. Der Gabelstößel ist dabei insbesondere so ausgeformt, dass er den Nippel allseitig umschließt und fixiert, so dass der Nippel im Gabelstößel spielfrei fixiert ist. Dies erlaubt eine exakte und zuverlässige Führung des Nippels durch den Gabelstößel, wobei der Gabelstößel typischerweise durch einen Anker eines Elektromagneten betätigt wird.
Gemäß einer Ausführung wird der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Einsatz gehalten. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Düse, durch welche das zum Einstellen der Position verwendete Fluid strömt, im bzw. am Ventilgehäuse ausgebildet ist. Dann kann durch Variation der Position des Einsatzes gleichzeitig auch die Position des Nippels variiert werden, und so der Abstand zwischen Nippel und Düse verändert werden. Damit verändert sich auch der durchströmende Fluidstrom.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist zwischen dem Einsatz und dem Ventilgehäuse in der Bohrung eine Dichtung gegen Austreten des Fluidstroms angeordnet. Damit kann dafür gesorgt werden, dass der Fluidstrom innerhalb der Bohrung verbleibt und nicht unkontrolliert aus der Bohrung austritt. Insbesondere wird dafür gesorgt, dass der Fluidstrom lediglich durch die Düse eintritt und durch den Auslass austritt.
Gemäß einer Ausführung wird ein Druck, mit welchem der Fluidstrom eingeprägt wird, so variiert, dass der Fluidstrom mit einem definierten Durchfluss eingeprägt wird, wobei der Druck die charakteristische Größe ist. Dies stellt eine Möglichkeit dar, eine charakteristische Größe für den Fluidstrom zu erhalten. Dabei wird insbesondere auf denjenigen Druck abgestellt, welcher erforderlich ist, um den gewünschten Fluidstrom aufrechtzuerhalten. Je näher sich der Nippel an der Düse befindet, desto mehr Druck wird erforderlich sein, um einem bestimmten Fluidstrom zu erhalten. Der Druck kann insbesondre in geeigneter Weise geregelt werden, und zwar in Abhängigkeit vom gemessenen Fluidstrom bzw. dessen Abweichung zu einem Sollwert. Beispielsweise kann ein PID-Regler verwendet werden.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausführung wird der Fluidstrom mit einem definierten Druck eingeprägt und ein Durchfluss des Fluidstroms ist die charakteristische Größe. Dabei wird typischerweise der Durchfluss gemessen, welcher an der Düse eintritt bzw. aus dem Auslass heraustritt. Je näher der Nippel an der Düse ist, desto weniger Fluidstrom wird bei einem gleichbleibenden Druck aus dem Auslass herauskommen.
Das Befestigen ist vorzugsweise eine Schweißung, insbesondere eine Laserschweißung. Dies hat sich als einfaches, zuverlässiges und dauerhaftes Befestigungsverfahren erwiesen.
Die Schweißung kann insbesondere eine radiale und/oder umlaufende Schweißung sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Schweißung entlang eines kompletten Umfangs einer Verbindungslinie zwischen Einsatz und Ventilgehäuse umläuft. Damit kann zum einen eine besonders gute Stabilität erreicht werden, und zum anderen kann zusätzlich zur Befestigung auch eine Dichtwirkung erreicht werden. Damit kann insbesondere verhindert werden, dass ein Fluid, welches im Betrieb von dem Ventil gesteuert werden soll, zwischen Einsatz und Ventilgehäuse austritt. Diese Dichtwirkung kann zusätzlich zu einer separaten Dichtung, beispielsweise einem Dichtring, oder auch als eigenständige bzw. alleinige Dichtung ausgebildet sein.
Es sei verstanden, dass alternativ zu einer umlaufenden Ausführung der Schweißung auch eine lediglich abschnittsweise Schweißung erfolgen kann. Insbesondere in diesem Fall kann die Dichtigkeit durch einen separaten Dichtring oder eine andere Dichtung hergestellt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ventilkomponente, insbesondere ein Ventilteil eines Elektromagnetventils, welche ein Ventilgehäuse, und einen Einsatz mit einem darin begrenzt linear bewegbaren Nippel aufweist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einsatz mit dem Ventilgehäuse durch eine radial verlaufende Schweißverbindung verbunden ist.
Eine solche Schweißverbindung ist typischerweise derart, dass sie die Lage des Einsatzes im Ventilgehäuse definiert. Dies bedeutet, dass der Einsatz bei einer angenommenen Entfernung der Schweißverbundung linearer in beide Richtungen bewegbar wird. Damit unterscheidet sich diese Ausführung von Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, bei welchen der Einsatz an einen Absatz auffliegt, welcher in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist. Durch eine solche Ausführung wird die weiter oben beschriebene Verfahrensführung zur Herstellung ermöglicht. Die Verwendung dieses Verfahrens kann typischerweise auch am Endprodukt erkannt werden, insbesondere daran, dass die Ventilkomponente wie eben beschrieben ausgeführt ist. Dies stellt somit ebenfalls eine erfindungsgemäße Lösung dar.
Besonders bevorzugt ist eine dichte Schweißverbindung vorgesehen, die den Einsatz umlaufend mit dem Ventilhäuse verbindet. Es kann auch eine Verbindung mittels Kleben, Heißprägen oder eine andere Verbindung vorgesehen sein. Auch derartige Verbindungen können insbesondere dicht ausgeführt sein. Zu den Vorteilen bzw. möglichen Alternativen einer Dichtigkeit sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Es sei erwähnt, dass ein ähnliches oder gleiches Ergebnis auch beispielsweise durch partielles Schweißen und eine Runddichtung erreicht werden kann. Dies kann in bestimmten Einsatzsituationen vorteilhaft sein, beispielsweise wenn eine vollständig umlaufende Verbindung bzw. Verschweißung zu unerwünschten Verspannungen führen würde.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ventilkomponente, welche ein Ventilgehäuse und einen Einsatz mit einem darin linear begrenzt bewegbaren Nippel aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Einsatz in dem Ventilgehäuse mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens montiert ist. Hinsichtlich des Verfahrens kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Zu den damit erreichbaren Vorteilen sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
In dem Einsatz ist vorzugsweise ein Gabelstößel vorgesehen, welcher den Nippel hält und/oder betätigt. Der Gabelstößel kann dabei den Nippel insbesondere spielfrei halten. Hierzu sei auf die obigen Ausführungen hinsichtlich eines Gabelstößels verwiesen.
In der Bohrung ist bevorzugt eine erste Düse ausgebildet, welche durch den Nippel verschließbar ist. Dabei kann es sich insbesondere um diejenige Düse handeln, welche zum Einleiten eines Fluidstroms im Sinne des oben beschriebenen Verfahrens verwendet wird.
In dem Einsatz kann weiter bevorzugt eine zweite Düse ausgebildet sein, welche durch den Nippel verschließbar ist. Dies entspricht einer vorteilhaften Ausführung eines Ventils mit zwei Düsen, wobei beispielsweise unterschiedliche Fluidströme geschaltet werden können, insbesondere abwechselnd geschaltet werden können, oder auch eine Düse als Rückflussdüse verwendet werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen dem Ventilgehäuse und dem Nippel eine Nippelfeder angeordnet, welche den Nippel von der ersten Düse im Ventilgehäuse weg vorspannt. Eine solche Nippelfeder kann dafür sorgen, dass sich der Nippel in Abwesenheit einer äußeren Kraft, insbesondere in Abwesenheit einer auf den Stößel wirkenden Kraft, in einem definierten Zustand befindet.
Beispielsweise kann der Stößel lose an einem Anker oder an einer auf einem Anker aufgesetzten Kappe anliegen, so dass bei Betätigung des Ankers in Richtung auf den Stößel der Stößel in eine Richtung gedrückt wird. Sofern der Stößel jedoch nicht fest mit dem Anker verbunden ist, würde bei einer entgegengesetzten Bewegung des Ankers der Stößel grundsätzlich nicht mit zurückgehen, bzw. würde in einer undefinierten Position verbleiben. Um genau dies zu verhindern, also um für eine geordnete Rückführung des Stößels zu sorgen, kann die Nippelfeder vorgesehen sein.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
1: im Schnitt eine erfindungsgemäße Ventilkomponente vor der Montage, und
2: im Schnitt eine erfindungsgemäße Ventilkomponente im montierten Zustand.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
In 1 ist eine Ventilkomponente 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vor dem Zusammenbau dargestellt. Mit Bezug auf diese Figur wird insbesondere beschrieben, wie der Zusammenbau gemäß einer möglichen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens funktionieren kann.
Die Ventilkomponente 10 weist ein Ventilgehäuse 20 sowie einen Einsatz 30 auf. Der Einsatz 30 ist oberhalb der Ventilkomponente 20 und koaxial dazu dargestellt. Dies entspricht einem typischen Zustand unmittelbar vor einem Zusammenbau dieser beiden Komponenten.
Das Ventilgehäuse 20 weist eine Bohrung 21 auf, welche mittig im Ventilgehäuse 20 ausgeführt ist. In diese Bohrung 21 sollen insbesondere der Einsatz 30 sowie weitere, weiter unten beschriebene Komponenten eingesetzt werden.
Das Ventilgehäuse 20 weist eine Düse 22 auf. Diese ist in typischer Art und Weise einer Ventildüse ausgebildet. Sie kann auch als Ventilsitz bezeichnet werden. Der Düse 22 zugeordnet ist ein Einlass 26, welcher als Kanal von einer Außenseite des Ventilgehäuses 20 zur Düse 22 ausgebildet ist. Über den Einlass 26 kann somit ein Fluid in die Bohrung 21 eingebracht werden, welches durch die Düse 22 in definierter Art und Weise einströmt.
In dem Ventilgehäuse 20 ist des Weiteren ein Auslass 24 ausgebildet, welcher einen Kanal darstellt, der von der Bohrung 21 aus zur Außenseite des Ventilgehäuses 20 führt. Durch diesen Auslass 24 kann insbesondere ein Fluid, welches durch die Düse 22 in die Bohrung 21 eingetreten ist, wieder aus der Bohrung 21 austreten.
Der Einsatz 30 weist eine weitere Düse 32 auf, welche in der Darstellung von 1 nach unten gerichtet ist. Auch diese weitere Düse 32 kann als Ventilsitz bezeichnet werden. Wenn der Einsatz 30 nach unten in die Bohrung 21 verbracht wurde, was beispielsweise dem in 2 dargestellten und weiter unten beschriebenen Zustand entspricht, so kann auch über die weitere Düse 32 ein Fluid in die Bohrung 21 eingebracht werden. Auch dieses Fluid kann über den Auslass 24 aus der Bohrung 21 wieder austreten.
In 1 sind außer dem Ventilgehäuse 20 und dem Einsatz 30 weitere Komponenten zu sehen, welche in der Darstellung von 1 zwischen dem Ventilgehäuse 20 und dem Einsatz 30 angeordnet sind. Diese werden nachfolgend beschrieben werden.
Zunächst ist ein Nippel 40 vorgesehen. Dieser kann im zusammengebauten Zustand sowohl die Düse 22 wie auch die weitere Düse 32 verschließen. Der Nippel 40 ist im zusammengebauten Zustand begrenzt linearer bewegbar, und zwar zwischen den beiden Düsen 22, 32.
Zum Halten und Betätigen des Nippels 40 ist ein Ventilstößel 50 vorgesehen. Dieser ist dazu ausgebildet, den Nippel 40 allseitig spielfrei zu umschließen. Der Ventilstößel 50 ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, von einem Anker eines Elektromagneten betätigt zu werden. Ein solcher Elektromagnet kann dabei mit dem Ventilgehäuse 20 fest verbunden sein. Insbesondere kann der Ventilstößel 50 an einem solchen Anker anliegen, jedoch zumindest gemäß einer möglichen Ausführung mit diesem nicht fest verbunden sein. Dies bedeutet, dass der Anker den Ventilstößel 50 nur in eine Richtung drücken kann, der Anker den Ventilstößel 50 jedoch nicht zurückziehen kann.
Um den Nippel 40 bei der eben beschriebenen Ausführung mit einer nicht festen Verbindung zwischen einem Anker und dem Ventilstößel 50 nicht in einem undefinierten Zustand zu belassen, ist des Weiteren eine Nippelfeder 42 vorgesehen. Diese Nippelfeder 42 befindet sich wie gezeigt zwischen dem Nippel 40 und dem Ventilgehäuse 20. Entsprechend wird sie auch eingebaut.
Im zusammengebauten Zustand drückt die Nippelfeder 42 den Nippel 40 nach oben, wobei gleichzeitig auch der Ventilstößel 50 mit nach oben gedrückt wird, da dieser wie beschrieben spielfrei mit dem Nippel 40 verbunden ist. Dies sorgt für eine definierte Position, welche der Nippel 40 für den Fall einnimmt, dass ein wie oben beschrieben mit dem Ventilstößel 50 zusammenwirkender Anker keine Kraft auf den Ventilstößel 50 ausübt. Konkret handelt es sich dabei um eine Position, in welcher der Nippel 40 auf die weitere Düse 32 des Einsatzes 30 zubewegt wird.
Des Weiteren ist eine Dichtung 70 vorgesehen, welche zwar in 1 unterhalb des Einsatzes 30 gezeigt ist, jedoch im eingebauten Zustand seitlich zum Einsatz 30 angeordnet sein wird. Die Dichtung 70 ist als Dichtring ausgeführt. Diese Dichtung 70 sorgt dafür, dass derjenige Bereich der Bohrung 21, welcher insbesondere zwischen der Düse 22 und dem Auslass 24 liegt, gegenüber einem möglichen Austritt von Fluid zwischen dem Einsatz 30 und dem Ventilgehäuse 20 abgedichtet wird. Dies verhindert eine Leckage sowohl während des Zusammenbaus wie auch während des Betriebs.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Ventilgehäuse 20 in der in 1 gezeigten Ausführung nicht nur obenseitig, sondern auch an der linken unteren Seite eine Öffnung zur Außenfläche hin vorhanden ist. In diese Öffnung können beispielsweise zusätzliche Betätigungsmechanismen eingebaut werden, welche nicht dargestellt sind und auch nicht Gegenstand dieser Anmeldung sind. Es sei verstanden, dass typischerweise sowohl während eines nachfolgend beschriebenen Justagevorgangs wie auch während des Betriebs die links unten gezeigte Öffnung in geeigneter, hier nicht weiter beschriebener Weise abgedichtet wird.
Nachfolgend wird nun beschrieben, wie der Einsatz 30 im Ventilgehäuse 20 montiert werden kann und dabei eine exakte Positionierung durchgeführt werden kann. Dabei werden unterschiedliche Vorgehensweisen beschrieben, welche insbesondere mögliche beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen können.
Zunächst wird die Dichtung 70 in eine seitlich am Einsatz 30 ausgebildete Ausnehmung eingebracht. Des Weiteren wird der Nippel 40 in den Ventilstößel 50 eingesetzt, so dass der Nippel 40 im Ventilstößel 50 allseitig formschlüssig spielfrei gehalten wird. Dies stellt die Voraussetzung dafür dar, dass der Nippel 40 später mittels des Ventilstößels 50 betätigbar ist.
Die in 1 oberhalb des Ventilgehäuses 20 gezeigten Komponenten werden nun nach unten verbracht, um sie in das Ventilgehäuse 20 einzubauen. An unterster Stelle befindet sich dabei die Nippelfeder 42, welche während des Zusammenbaus zusammengedrückt wird.
Anschließend kommt der Nippel 40 mit dem daran angebrachten Ventilstößel 50, wobei der Nippel 40 nach der Montage sehr nahe bei der Düse 22 liegt. Der Einsatz 30 wird anschließend nach unten verbracht, so dass der Ventilstößel 50 durch gezeigte Ausnehmungen des Einsatzes 30 hindurch geht. Alle beschriebenen Komponenten bleiben dabei koaxial zueinander ausgerichtet.
Der Einsatz 30 wird dabei nur soweit in die Bohrung 21 verbracht, dass er noch sowohl nach oben wie auch nach unten jeweils ein Stück bewegbar ist. Es gilt nun, die exakte gewünschte Position des Einsatzes 30 herauszufinden. Hierfür werden nachfolgend zwei mögliche Vorgehensweisen beispielhaft beschrieben.
Gemäß einer ersten möglichen Vorgehensweise wird der Nippel 40 mithilfe des Ventilstößels 50 ganz nach unten gedrückt, so dass der Nippel 40 auf der Düse 22 aufliegt. Ein Durchfluss eines Fluids durch die Düse 22 wird auf diese Weise in beiden Richtungen verhindert. Der Einsatz 30 verbleibt relativ zum Ventilgehäuse 20 und somit auch relativ zum Nippel 40 nach unten und oben jeweils ein Stück bewegbar.
Es wird dann ein Fluidstrom durch die weitere Düse 32 des Einsatzes 30 angelegt, so dass der Fluidstrom durch die weitere Düse 32 in die Bohrung 21 eintritt und sie durch den Auslass 24 wieder verlässt. Dabei wird der Fluidstrom vorliegend mit einem konstanten Druck angelegt, woraufhin sich je nach Abstand der weiteren Düse 32 vom Nippel 40 ein bestimmter Fluidstrom einstellt. Dieser Fluidstrom reagiert sehr sensitiv auf unterschiedliche Abstände zwischen weiterer Düse 32 und Nippel 40. Der Fluidstrom, welcher sich entsprechend einstellt und aus dem Auslass 24 austritt, wird nach dem Auslass 24 durch eine nicht dargestellte Messvorrichtung gemessen. Er stellt eine charakteristische Größe für den Abstand zwischen der weiteren Düse 32 und dem Nippel 40 dar.
Der Einsatz 30 wird nun in der Bohrung 21 so verschoben, dass sich der gemessene Fluidstrom am Auslass 24 einem vorbestimmten Wert annähert. Dies kann insbesondere ein Verschieben des Einsatzes 30 nach oben oder nach unten bedeuten. Beispielweise kann der Einsatz 30 nach unten verschoben werden, wenn der Fluidstrom noch zu groß ist, um diesen zu verringern. Wenn der Fluidstrom einen vorbestimmten Wert erreicht hat, so wird die weitere Bewegung des Einsatzes 30 unterbunden, und der Einsatz 30 verbleibt an seiner momentanen Position. In dieser Position wird dann eine radiale, umlaufende Schweißverbindung 29 zwischen dem Einsatz 30 und dem Ventilgehäuse 20 ausgebildet.
Eine solche Schweißverbindung 29 ist in 2 gezeigt. Der in 2 dargestellte Zustand entspricht dem Zustand, welcher nach Abschluss des eben beschriebenen Verfahrens bzw. Vorgehens erreicht wird. In diesem Zustand kann das Ventil, eventuell nach Hinzufügung weiterer Komponenten, bestimmungsgemäß verwendet werden. Dabei ist insbesondere auch zu sehen, dass die Dichtung 70 zwischen Ventilgehäuse 20 und Einsatz 30 angeordnet ist, so dass die Dichtung 70 die bereits weiter oben beschriebene Dichtwirkung idealerweise erfüllt. Die Dichtung 70 wird dabei zwischen dem Ventilgehäuse 20 und dem Einsatz 30 deformiert, so dass sich die Dichtwirkung noch weiter erhöht.
Alternativ zur beschriebenen Vorgehensweise zum Finden der Position des Einsatzes 30 in der Bohrung 21 kann auch der Nippel 40 nach oben gezogen werden, so dass dieser an der weiteren Düse 32 anliegt. Dies bedeutet, dass während des Montagevorgangs der Nippel 40 sich mit dem Einsatz 30 mitbewegt, also relativ zum Nippel 30 nicht mehr bewegt wird. Es bewegen sich somit der Einsatz 30 und der Nippel 40 gemeinsam relativ zum Ventilgehäuse 20. Bei einer solchen Ausführung wird der Fluidstrom nicht durch die weitere Düse 32, sondern durch die Düse 22 in die Bohrung 21 eingeleitet.
Der Fluidstrom verlässt auch in diesem Fall die Bohrung 21 über den Auslass 24 und wird wie oben beschrieben gemessen.
Auch bei dieser Ausführung wird der Einsatz 30 in der Bohrung 21 solange bewegt, bis der Fluidstrom einen vorbestimmten Wert annimmt. In dieser Stellung wird dann die bereits beschriebene Schweißverbindung 29 zwischen dem Ventilgehäuse 20 und dem Einsatz 30 ausgebildet.
Wie in 2 deutlich zu sehen ist führt das erfindungsgemäße Konzept dazu, dass der Einsatz 30 so in dem Ventilgehäuse 20 angeordnet ist, dass er in vertikaler Richtung lediglich durch die Schweißverbindung 29 gehalten wird. Würde man die Schweißverbindung 29 entfernen, so könnte der Einsatz 30 nach oben oder nach unten verschoben werden. Dies stellt einen signifikanten Unterschied zu Ausführungen gemäß dem Stand der Technik dar, bei welchen der Einsatz 30 auf einem Absatz oder einem sonstigen Anschlag des Ventilgehäuses 20 aufliegen würde. Somit ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensführung nicht nur während der Herstellung, sondern auch im Endprodukt erkennbar.
Es sei erwähnt, dass anstelle des weiter oben beschriebenen Vorgehens, bei welchem ein Fluidstrom mit konstantem Druck angelegt wird und der tatsächlich durchfließende Fluidstrom gemessen wird, auch eine alternative Vorgehensweise möglich ist. Dabei wird dann ebenfalls der Fluidstrom gemessen, jedoch der Druck so nachgeregelt, dass der Fluidstrom einen vorbestimmten Wert annimmt. Der Fluidstrom taugt in diesem Fall nicht mehr als charakteristische Größe. Vielmehr wird in diesem Fall der Druck, welcher nötig ist um den Fluidstrom auf den vorbestimmten Wert zu bringen, als charakteristische Größe verwendet. Der Einsatz 30 kann genauso wie weiter oben beschrieben solange verschoben werden, bis der Druck einen vorbestimmten Wert annimmt. Diese Vorgehensweise, welche alternativ zur oben beschriebenen Messung des Fluidstroms bei konstantem Druck ist, kann bei beiden oben beschriebenen Varianten bezüglich der Stellung des Nippels 40 verwendet werden.
Nachfolgend werden mögliche Merkmale des Vorschlages strukturiert wiedergegeben. Die nachfolgenden strukturiert wiedergegebenen Merkmale können beliebig untereinander kombiniert werden und können in beliebiger Kombination in die Ansprüche der Anmeldung aufgenommen werden. Dem Fachmann ist klar, dass sich die Erfindung bereits aus dem Gegenstand mit den wenigsten Merkmalen ergibt. Insbesondere sind nachfolgend vorteilhafte oder mögliche Ausgestaltungen, nicht jedoch die einzig möglichen Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
Die Erfindung umfasst:
Ein Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in einem Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse eine Bohrung mit einem Auslass aufweist, der Einsatz einen Nippel aufweist, und das Ventilgehäuse oder der Einsatz eine Düse aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

– Einführen des Einsatzes in die Bohrung des Ventilgehäuses, so dass der Nippel die Bohrung zwischen der Düse und dem Auslass verengt,
– Verschieben des Einsatzes in der Bohrung, bis eine für die Lage des Einsatzes in dem Ventilgehäuse charakteristische Größe einen vorbestimmten Wert erreicht, und
– Befestigen des Einsatzes am Ventilgehäuse.

Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Nippel begrenzt linear bewegbar im Einsatz ausgebildet ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei die charakteristische Größe ein gemessener Abstand zwischen einer Stelle des Einsatzes und einer Stelle des Ventilgehäuses ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei das Verfahren während des Verschiebens des Einsatzes folgenden Schritt aufweist:

Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Fluidstrom die Bohrung über den Auslass verlässt.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei die Düse im Einsatz starr ausgebildet ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Ventilgehäuse gehalten wird.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer Endstellung am Ventilgehäuse gehalten wird, insbesondere auf einem Ventilsitz, insbesondere der Düse.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Nippel mittels eines Gabelstößels betätigbar ist und/oder gehalten wird.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Einsatz gehalten wird.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei zwischen dem Einsatz und dem Ventilgehäuse in der Bohrung eine Dichtung gegen Austreten des Fluidstroms angeordnet ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei ein Druck, mit welchem der Fluidstrom eingeprägt wird, so variiert wird, dass der Fluidstrom mit einem definierten Durchfluss eingeprägt wird, wobei der Druck die charakteristische Größe ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei der Fluidstrom mit einem definierten Druck eingeprägt wird und ein Durchfluss des Fluidstroms die charakteristische Größe ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei das Befestigen eine Schweißung, insbesondere eine Laserschweißung ist.
Das vorstehend genannte Verfahren, wobei die Schweißung eine radiale und/oder umlaufende Schweißung ist.
Eine Ventilkomponente, insbesondere Ventilteil eines Elektromagnetventils, welches ein Ventilgehäuse (20), und einen Einsatz (30) mit einem darin begrenzt linear bewegbaren Nippel (40) aufweist, wobei der Einsatz (30) mit dem Ventilgehäuse (20) durch eine radial verlaufende Schweißverbindung (29) verbunden ist.
Die vorstehend genannte Ventilkomponente, wobei eine dichte Schweißverbindung vorgesehen ist, die den Einsatz umlaufend mit dem Ventilhäuse verbindet, oder dass eine insbesondere dichte Verbindung mittels Kleben, Heißprägen oder eine andere Verbindung vorgesehen ist.
Eine Ventilkomponente, insbesondere wie vorstehend genannt, welche ein Ventilgehäuse (20) und einen Einsatz (30) mit einem darin linear begrenzt bewegbaren Nippel (40) aufweist, wobei der Einsatz (30) in dem Ventilgehäuse (20) mittels eines vorstehend genannten Verfahrens montiert ist.
Die vorstehend genannte Ventilkomponente, wobei in dem Einsatz (30) ein Gabelstößel (50) vorgesehen ist, welcher den Nippel (40) hält und/oder betätigt.
Die vorstehend genannte Ventilkomponente, wobei in der Bohrung (21) eine erste Düse (22) ausgebildet ist, welche durch den Nippel (40) verschließbar ist.
Die vorstehend genannte Ventilkomponente, wobei in dem Einsatz (30) eine zweite Düse (32) ausgebildet ist, welche durch den Nippel (40) verschließbar ist.
Die vorstehend genannte Ventilkomponente, wobei zwischen dem Ventilgehäuse (20) und dem Nippel (40) eine Nippelfeder (42) angeordnet ist, welche den Nippel (40) von der ersten Düse (22) im Ventilgehäuse (20) weg vorspannt.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Verfahren zum Montieren eines Einsatzes in einem Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse eine Bohrung mit einem Auslass aufweist, der Einsatz einen Nippel aufweist, und das Ventilgehäuse oder der Einsatz eine Düse aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Einführen des Einsatzes in die Bohrung des Ventilgehäuses, so dass der Nippel die Bohrung zwischen der Düse und dem Auslass verengt, – Verschieben des Einsatzes in der Bohrung, bis eine für die Lage des Einsatzes in dem Ventilgehäuse charakteristische Größe einen vorbestimmten Wert erreicht, und – Befestigen des Einsatzes am Ventilgehäuse.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Größe ein gemessener Abstand zwischen einer Stelle des Einsatzes und einer Stelle des Ventilgehäuses ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Verschiebens des Einsatzes folgenden Schritt aufweist: – Einprägen eines Fluidstroms in die Düse und Messen einer für den Fluidstrom charakteristischen Größe, welche die für die Lage des Einsatzes charakteristische Größe darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse im Einsatz starr ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Ventilgehäuse gehalten wird, wobei bevorzugt der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer Endstellung am Ventilgehäuse gehalten wird, insbesondere auf einem Ventilsitz, insbesondere der Düse.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nippel während des Einprägens des Fluidstroms in einer festen Positionsbeziehung zum Einsatz gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck, mit welchem der Fluidstrom eingeprägt wird, so variiert wird, dass der Fluidstrom mit einem definierten Durchfluss eingeprägt wird, wobei der Druck die charakteristische Größe ist, oder der Fluidstrom mit einem definierten Druck eingeprägt wird und ein Durchfluss des Fluidstroms die charakteristische Größe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen eine Schweißung, insbesondere eine Laserschweißung ist, wobei die Schweißung bevorzugt eine radiale und/oder umlaufende Schweißung ist.
Ventilkomponente, insbesondere Ventilteil eines Elektromagnetventils, welches ein Ventilgehäuse (20), und einen Einsatz (30) mit einem darin begrenzt linear bewegbaren Nippel (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (30) mit dem Ventilgehäuse (20) durch eine radial verlaufende Schweißverbindung (29) verbunden ist.
Ventilkomponente, insbesondere nach Anspruch 9, welche ein Ventilgehäuse (20) und einen Einsatz (30) mit einem darin linear begrenzt bewegbaren Nippel (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (30) in dem Ventilgehäuse (20) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 montiert ist.