DE102016200335A1

DE102016200335A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102016200335A1
Application number: DE102016200335.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Sterns
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Es handelt sich um ein Ventil (1), das ein Ventilglied (2) aufweist, das mittels eines Betätigungsstößels (14) zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist. Der Betätigungsstößel (14) ist durch eine Federeinrichtung (34) in eine unbetätigte Stellung vorgespannt, in der das Ventilglied (2) seine erste Schaltstellung einnimmt. Durch Auferlegung einer Betätigungskraft (FB) kann der Betätigungsstößel (14) in einer ersten Bewegungsrichtung (32) verlagert werden, bis er eine verrastete, betätigte Stellung einnimmt, wobei er das Ventilglied (2) in die zweite Schaltstellung mitnimmt. Durch erneutes Beaufschlagen mit einer Betätigungskraft (FB) in der gleichen Richtung kann die zuvor hergestellte Rastverbindung wieder gelöst werden, sodass der Betätigungsstößel (14) in die unbetätigte Stellung zurückkehrt und sich das Ventilglied (2) in die erste Schaltstellung zurückbewegen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einem Ventilglied, das mittels eines relativ zu einem Ventilgehäuse in zwei einander entgegengesetzten ersten und zweiten Bewegungsrichtungen axial verschiebbaren Betätigungsstößels zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist, wobei der Betätigungsstößel durch eine in der zweiten Bewegungsrichtung wirkende Federeinrichtung in eine durch eine Anschlageinrichtung fixierte unbetätigte Stellung vorgespannt ist, in der das Ventilglied seine erste Schaltstellung einnimmt, und wobei der Betätigungsstößel durch Auferlegung einer der Federkraft der Federeinrichtung entgegengesetzten Betätigungskraft unter Ausführung einer Vorwärtsbewegung in der ersten Bewegungsrichtung verschiebbar und durch Wegnahme der Betätigungskraft aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung unter Ausführung einer Rückwärtsbewegung in der zweiten Bewegungsrichtung verschiebbar ist.
Ein aus der DE 43 09 695 A1 bekanntes Ventil dieser Art ist mit einer Handbetätigungseinrichtung ausgestattet, mit der sich ein Ventilglied manuell zwischen zwei Schaltstellungen umschalten lässt. Die Handbetätigungseinrichtung weist einen rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Ventilgliedes bewegbaren Betätigungsstößel auf, der durch eine Federeinrichtung in eine unbetätigte Stellung vorgespannt ist. Durch Auferlegung einer Betätigungskraft kann der Betätigungsstößel zu einer Vorwärtsbewegung in einer ersten Bewegungsrichtung veranlasst werden, bei der er auf das Ventilglied einwirkt und selbiges aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verlagert. Wird die Betätigungskraft wieder weggenommen, führt der Betätigungsstößel aufgrund der ihn beaufschlagenden Federeinrichtung eine Rückwärtsbewegung in einer zu der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung aus, wobei er in die unbetätigte Stellung zurückkehrt und dabei gleichzeitig das Zurückschalten des Ventilgliedes in die erste Schaltstellung ermöglicht. Die zweite Schaltstellung des Ventilgliedes kann bei Bedarf dauerhaft lösbar arretiert werden, zu welchem Zweck eine Arretiervorrichtung vorhanden ist, die ein am Ventilgehäuse drehbar gelagertes Schwenkteil aufweist, das sich in eine den Betätigungsstößel übergreifende Arretierposition verschwenken lässt. Die damit verbundene Handhabung ist allerdings relativ umständlich.
Aus der DE 10 2007 027 340 B3 ist eine Ventileinrichtung bekannt, die eine Handhilfsbetätigungseinrichtung aufweist, mit der sich ein normalerweise elektromagnetisch betätigbares Ventilglied bei Bedarf manuell betätigen lässt. Die Handhilfsbetätigungseinrichtung hat einen Betätigungsstößel, der axial verschiebbar ist und der sich bei Bedarf in einer betätigten Stellung arretieren lässt. Das Arretieren geschieht durch ein Verdrehen des Betätigungsstößels und einer damit einhergehenden reibschlüssigen Blockierung.
Aus der DE 10 2006 052 550 B3 geht ein Ventil hervor, das ein zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbares Ventilglied aufweist, wobei beide Schaltstellungen in lösbarer Weise verrastend fixierbar sind. Die Rastverbindung wird hervorgerufen durch eine am Ventilglied angeordnete Rolle, die mit einem am Ventilgehäuse angeordneten federnden Rastglied zusammenwirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, bei dem sich ein Ventilglied besonders einfach zwischen verschiedenen Schaltstellungen umschalten und in der gewählten Schaltstellung lösbar fixieren lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Betätigungsstößel Rastmittel aufweist, die bei ausgehend von der unbetätigten Stellung erfolgender Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels mit am Ventilgehäuse fixierten Gegenrastmitteln eine Rastverbindung eingehen, sodass der Betätigungsstößel in einer betätigten Stellung lösbar verriegelbar ist, in der gleichzeitig das Ventilglied seine zweite Schaltstellung einnimmt, und dass mit dem Betätigungsstößel Entriegelungsmittel bewegungsgekoppelt sind, die bei ausgehend von der betätigten Stellung erfolgender Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels die Rastverbindung entriegeln und den entriegelten Zustand der Rastverbindung derart festhalten, dass der Betätigungsstößel bei anschließender Wegnahme der Betätigungskraft durch die gespannte Federeinrichtung ohne neuerliches Verrasten in die unbetätigte Stellung zurückschiebbar ist, in der das Ventilglied seine erste Schaltstellung einnimmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil kann das Ventilglied durch eine in der gleichen Richtung orientierte Betätigungskraft, die auf ein und denselben Betätigungsstößel ausgeübt wird, sowohl aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung als auch aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umschalten, wobei das Ventilglied in jeder Schaltstellung bei Wegnahme der Betätigungskraft fixiert bleibt, bis eine erneute Auferlegung der Betätigungskraft stattfindet. Bevorzugt ist das Ventil für eine manuelle Betätigung ausgelegt, wobei der Betätigungsstößel durch eine drückende Betätigungskraft aktivierbar ist, um das Ventilglied sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung umzuschalten. Diese Art der Betätigung ist sehr bequem und lässt sich auch bei nur schwer zugänglichem Betätigungsstößel relativ einfach durchführen. Befindet sich der Betätigungsstößel in seiner unbetätigten Stellung, nimmt das Ventilglied die erste Schaltstellung ein, wobei der Betätigungsstößel durch die Kombination einer Anschlageinrichtung und einer Federeinrichtung lösbar fixiert ist. Wird in den Betätigungsstößel eine Betätigungskraft eingeleitet, verlagert er sich in einer ersten Bewegungsrichtung, bis an ihm angeordnete Rastmittel mit am Ventilgehäuse angeordneten Gegenrastmitteln verrasten, wobei die dadurch definierte betätigte Stellung des Betätigungsstößels durch die Rastverbindung lösbar verriegelt ist. Entsprechendes gilt daher auch für das Ventilglied, das in dieser betätigten Stellung des Betätigungsstößels seine zweite Schaltstellung einnimmt. Zum Zurückschalten in die erste Schaltstellung wird zunächst erneut eine in der ersten Bewegungsrichtung wirksame Betätigungskraft in den Betätigungsstößel eingeleitet, was zur Folge hat, dass die Rastverbindung durch mit dem Betätigungsstößel bewegungsgekoppelte Entriegelungsmittel entriegelt und im entriegelten Zustand festgehalten wird. Ein anschließendes Wegnehmen der Betätigungskraft erlaubt es dem Betätigungsstößel daher, durch die Federmittel in die unbetätigte Stellung zurückgeschoben zu werden, ohne dass die Rastverbindung erneut aktiviert wird. Dadurch gelangt das Ventilglied in die erste Schaltstellung zurück.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Der Betätigungsstößel und das Ventilglied können in Baueinheit ausgeführt sein. Vorzugsweise handelt es sich bei ihnen allerdings um relativ zueinander separate Komponenten, die lediglich antriebsmäßig miteinander kooperieren. Dabei ist dem Ventilglied bevorzugt eine weitere Federeinrichtung zugeordnet, durch die es ständig in seine erste Schaltstellung vorgespannt ist. Diese weitere Federeinrichtung ist dann auch dafür verantwortlich, dass das Ventilglied dem Betätigungsstößel nachfolgt und in die erste Schaltstellung zurückkehrt, wenn der Betätigungsstößel aus der betätigten Stellung in die unbetätigte Stellung zurückverschoben wird.
Bevorzugt sind Ventilglied und Betätigungsstößel so angeordnet, dass ihre Bewegungsrichtungen stets gleich orientiert sind. Selbige liegen zweckmäßigerweise auf einer Linie. Bevorzugt sind das Ventilglied und der Betätigungsstößel in koaxialer Anordnung axial aufeinanderfolgend angeordnet. Andere Ausrichtungen sind allerdings ebenfalls möglich, beispielsweise eine zueinander rechtwinkelige Orientierung
Die am Betätigungsstößel befindlichen Rastmittel weisen zweckmäßigerweise mindestens einen quer zur Bewegungsrichtung vom Betätigungsstößel wegragenden Rastvorsprung auf, dem ein am Ventilgehäuse angeordneter, zu den Gegenrastmitteln gehörender Verriegelungskopf zugeordnet ist, der quer zur Bewegungsrichtung der Betätigungsbewegung auslenkbar ist. Bei der Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels kann der Rastvorsprung den zugeordneten Verriegelungskopf kurzzeitig verdrängen, bis er den Verriegelungskopf passiert hat und selbiger hinter dem Rastvorsprung einrastet, wobei der Rastvorsprung durch die Federeinrichtung in der zweiten Bewegungsrichtung mit dem Verriegelungskopf verspannt ist. Dadurch ist die betätigte Stellung des Betätigungsstößels und gleichzeitig die erste Schaltstellung des mit dem Betätigungsstößel bewegungsgekoppelten Ventilgliedes lösbar fixiert.
Besonders einfach lässt sich die gewünschte Beweglichkeit des Verriegelungskopfes dadurch realisieren, dass er, insbesondere einstückig, an einem federelastisch verformbaren Schwenkarm angeordnet ist, der am Ventilgehäuse fixiert ist. Normalerweise nimmt der Verriegelungskopf eine Verriegelungsstellung ein, in der er im Hubweg des Rastvorsprunges liegt, wobei er den Rastvorsprung abhängig von dessen Bewegungsrichtung entweder im Rahmen eines Rastvorganges passieren lässt oder axial blockiert.
Der Betätigungsstößel weist zweckmäßigerweise mindestens einen quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels wegragenden Anschlagvorsprung auf, der zu der Anschlageinrichtung gehört, die zusammen mit der Federeinrichtung die unbetätigte Stellung des Betätigungsstößels vorgibt. Dieser Anschlagvorsprung ist zweckmäßigerweise in der ersten Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels beabstandet zu dem mindestens einen Rastvorsprung angeordnet.
Die Anschlageinrichtung setzt sich zweckmäßigerweise aus am Betätigungsstößel angeordneten Anschlagmitteln und aus am Ventilgehäuse angeordneten Gegenanschlagmitteln zusammen, die in axialer Richtung eine gegenseitige Anschlagwirkung ausüben können. Die Anschlagmittel haben zweckmäßigerweise die Form des vorstehend schon angesprochenen mindestens einen Anschlagvorsprunges. Die Gegenanschlagmittel sind zweckmäßigerweise unmittelbar von den Gegenrastmitteln gebildet, was den baulichen Aufwand des Ventils reduziert.
Die für das Entriegeln der betätigten Stellung verantwortlichen Entriegelungsmittel enthalten zweckmäßigerweise mindestens einen an dem Betätigungsstößel quer abstehend angeordneten Entriegelungsvorsprung, der die Verschiebebewegung des Betätigungsstößels jeweils unmittelbar mitmacht. Dieser Entriegelungsvorsprung ist so ausgebildet, dass er bei ausgehend von der betätigten Stellung des Betätigungsstößels erfolgender weiterer Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels auf die Gegenrastmittel einwirkt und diese Gegenrastmittel in eine Freigabestellung verlagert, die ein ungehindertes Vorbeibewegen der Rastmittel gestattet. Beispielsweise kann ein zu den Gegenrastmitteln gehörender Verriegelungskopf durch die Entriegelungsmittel so weit vom Betätigungsstößel weggeschwenkt werden, dass die Rastmittel daran axial vorbeibewegbar sind.
Der mindestens eine Entriegelungsvorsprung ist vorzugsweise so gestaltet, dass er vom Betätigungsstößel weiter wegragt als der mindestens eine Rastvorsprung. Dies hat den Effekt, dass die Gegenrastmittel durch den Entriegelungsvorsprung weiter vom Betätigungsstößel abgerückt werden können als durch den Rastvorsprung. Dadurch ist auf besonders vorteilhafte Weise sichergestellt, dass der Rastvorsprung bei der anschließenden Rückwärtsbewegung des Betätigungsstößels ungehindert an den Gegenrastmitteln vorbeibewegt werden kann.
Die Entriegelungsmittel sind zweckmäßigerweise zusätzlich zu dem mindestens einen Entriegelungsvorsprung mit einem Blockierglied ausgestattet, das gleichachsig wie der Betätigungsstößel relativ zu dem Betätigungsstößel und auch relativ zum Ventilgehäuse beweglich ist. Dieses Blockierglied ist so angeordnet, dass es bezüglich der Gegenrastmittel unwirksam ist, wenn sich der Betätigungsstößel in der unbetätigten Stellung befindet. Das Blockierglied bleibt auch beim Umschalten des Betätigungsstößels in die betätigte Stellung unwirksam. Es tritt erst dann in Aktion, wenn der Betätigungsstößel ausgehend von der betätigten Stellung durch neuerliches Aufbringen der Betätigungskraft zu einer weiteren Vorwärtsbewegung angetrieben wird. Dadurch gelangt das Blockierglied derart in Wirkverbindung mit den durch den Entriegelungsvorsprung in die Freigabestellung verlagerten Gegenrastmitteln, dass selbige in der Freigabestellung blockiert werden. Dies schafft die Voraussetzung dafür, dass der Betätigungsstößel beim anschließenden Wegnehmen der Betätigungskraft durch die Federeinrichtung in die unbetätigte Stellung zurückverschiebbar ist, ohne dass die Rastverbindung erneut aktiviert wird.
An dem Betätigungsstößel ist zweckmäßigerweise ein Mitnehmer angeordnet, der bei der Zurückbewegung in die unbetätigte Stellung dafür sorgt, dass das Blockierglied aus der Blockierstellung in die unwirksame Stellung zurückverlagert wird, wenn die Rastmittel die Gegenrastmittel passiert haben. Dadurch können die Gegenrastmittel in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, in der sie für einen neuerlichen Rastvorgang bereitstehen.
Außerdem können die Gegenrastmittel dadurch in vorteilhafter Weise als Bestandteile der Anschlageinrichtung fungieren, die dazu beiträgt, den Betätigungsstößel in der unbetätigten Stellung zu fixieren. Insofern ist es vorteilhaft, wenn am Ventilgehäuse angeordnete Gegenanschlagmittel der Anschlageinrichtung unmittelbar von den Gegenrastmitteln gebildet sind.
Der mit dem Blockierglied zusammenwirkende Mitnehmer ist vorzugsweise von dem Entriegelungsvorsprung gebildet, der folglich eine Doppelfunktion hat, was den Aufbau des Betätigungsstößels vereinfacht.
Das Blockierglied ist bevorzugt hülsenförmig ausgebildet und axial verschiebbar auf dem Betätigungsstößel angeordnet. Es sitzt zweckmäßigerweise axial verschiebbar zwischen dem Mitnehmer und einem an der dem Ventilglied entgegengesetzten Seite des Betätigungsstößels angeordneten Betätigungsendabschnitt des Betätigungsstößels.
Insbesondere an dem vorgenannten Betätigungsendabschnitt weist der Betätigungsstößel zweckmäßigerweise eine in die erste Bewegungsrichtung weisende Antriebsfläche auf, die bei der Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels auf das Blockierglied einwirken kann, um es aus einer unwirksamen Stellung in die mit den Gegenrastmitteln kooperierende Blockierstellung zu verlagern.
Damit das Blockierglied bei der anfänglichen Rückwärtsbewegung des Betätigungsstößels sicher in der Blockierstellung verharrt – der Betätigungsstößel führt dabei eine Relativbewegung bezüglich des Blockiergliedes aus –, ist es vorteilhaft, wenn die Gegenrastmittel so ausgebildet sind, dass sie das Blockierglied festhalten können, und zwar in lösbarer Weise. Dies lässt sich am einfachsten durch Reibschlussmaßnahmen verwirklichen, beispielsweise derart, dass die Gegenrastmittel mit einer gewissen Haltekraft federelastisch mit dem Blockierglied verspannt sind. Zusätzlich oder alternativ können aber auch formschlüssig wirkende Festhaltemaßnahmen vorgesehen sein, beispielsweise ein verrastendes Zusammenwirken zwischen dem Blockierglied und den Gegenrastmitteln.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einem Längsschnitt, wobei der Betätigungsstößel die unbetätigte Stellung und das Ventilglied die erste Schaltstellung einnimmt,
2 den Längsschnitt aus 1 in einer isometrischen Darstellung,
3 einen Längsschnitt des Ventils während der Vorwärtsbewegung des Betätigungsstößels in Richtung der betätigten Stellung, wobei der Verrastungsvorgang der Rastverbindung im Gange ist,
4 den Längsschnitt aus 3 in einer isometrischen Darstellung,
5 einen Längsschnitt des Ventils im verriegelten Zustand der Rastverbindung und in der dadurch verrasteten betätigten Stellung des Betätigungsstößels, wobei das Ventilglied die zweite Schaltstellung einnimmt,
6 den Längsschnitt aus 5 in einer isometrischen Darstellung,
7 einen Längsschnitt des Ventils in einem Betriebszustand, bei dem der Betätigungsstößel durch Aufbringen einer Betätigungskraft ausgehend von der betätigten Stellung zu einer Vorwärtsbewegung angetrieben wird und die Entriegelungsmittel in Aktion treten,
8 den Längsschnitt aus 7 in einer isometrischen Darstellung,
9 einen Längsschnitt des Ventils im Zustand des Wirksamwerdens eines Blockiergliedes der Entriegelungsmittel zwecks Festhaltens der Gegenrastmittel in einer keine Verrastung ermöglichenden Freigabestellung,
10 den Längsschnitt aus 9 in einer isometrischen Darstellung,
11 einen Längsschnitt des Ventils in einer Betriebsphase während der Rückwärtsbewegung des Betätigungsstößels, wobei das Blockierglied von einem Mitnehmer mitgenommen und außer Eingriff mit den Gegenrastmitteln gebracht wird,
12 den Längsschnitt aus 11 in einer isometrischen Darstellung, und
13 einen Längsschnitt des Ventils in einer letzten Bewegungsphase der Rückwärtsbewegung des Betätigungsstößels unmittelbar vor dem Zurückkehren in die unbetätigte Stellung.
Das in der Zeichnung in verschiedenen Betriebsphasen illustrierte Ventil 1 dient zur Steuerung der Strömung eines Fluides, bei dem es sich insbesondere um ein unter Druck stehendes Fluid handelt und vorzugsweise um Druckluft.
Das Ventil 1 weist ein Ventilglied 2 auf, das relativ zu einem Ventilgehäuse 3 des Ventils 1 in zwei unterschiedlichen Schaltstellungen positionierbar ist, um die Fluidströmung in einem von dem Ventilgehäuse 3 definierten Strömungspfad 4 zu beeinflussen.
Bei den beiden Schaltstellungen des Ventilgliedes 2 handelt es sich um eine aus 1 und 2 ersichtliche erste Schaltstellung und um eine aus 5 und 6 ersichtliche zweite Schaltstellung. Beim Umschalten zwischen diesen beiden Schaltstellungen führt das Ventilglied 2 eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Umschaltbewegung 5 aus, bei der es sich vorzugsweise um eine Linearbewegung handelt.
Das Ventil 1 hat eine strichpunktiert angedeutete imaginäre Hauptachse 6. Diese Hauptachse 6 definiert zweckmäßigerweise zugleich eine Längsachse 3a des Ventilgehäuses 3. Die Umschaltbewegung 5 ist in der Achsrichtung der Hauptachse 6 orientiert.
Der durch das Ventilglied 2 steuerbare Strömungspfad 4 hat einen ersten Pfadabschnitt 4a und einen sich daran anschließenden zweiten Pfadabschnitt 4b. Jeder Pfadabschnitt 4a, 4b ist von einem Fluidkanal definiert, der exemplarisch mit seinem einen Ende zu einer Außenfläche des Ventilgehäuses 3 ausmündet.
Die beiden Pfadabschnitte 4a, 4b gehen mit einer Überströmöffnung 7 ineinander über, deren Querschnittsfläche rechtwinkelig zu der Hauptachse 6 ausgerichtet ist. Die Überströmöffnung 7 ist von einer bezüglich des Ventilgehäuses 3 ortsfesten, ringförmigen Ventilsitzfläche 8 umschlossen, die in eine erste Achsrichtung der Hauptachse 6 weist, die im Folgenden zur Vereinfachung als erste Hauptachsrichtung 6a bezeichnet ist und in der Zeichnung durch einen Pfeil angedeutet ist.
Die Ventilsitzfläche 8 ist dem zweiten Pfadabschnitt 4b zugewandt, in dem das Ventilglied 2 aufgenommen ist. Eine im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Ventilglied-Federeinrichtung 12 bezeichnete Federeinrichtung ist ebenfalls in dem zweiten Pfadabschnitt 4b angeordnet und wirkt derart zwischen dem Ventilgehäuse 3 und dem Ventilglied 2, dass das Ventilglied 2 ständig in die erste Schaltstellung vorgespannt ist, in der es unter Abdichtung an der Ventilsitzfläche 8 anliegt und dabei die Überströmöffnung 7 verschließt. Bei der Ventilglied-Federeinrichtung 12 handelt es sich insbesondere um eine Druckfedereinrichtung.
Um in der ersten Schaltstellung eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, ist das Ventilglied 2 zweckmäßigerweise mit einem gummielastischen Dichtelement 13 ausgestattet, das in der ersten Schaltstellung durch die Ventilglied-Federeinrichtung 12 an die Ventilsitzfläche 8 angedrückt ist. Bei dem illustrierten bevorzugten Ausführungsbeispiel repräsentiert die erste Schaltstellung des Ventilgliedes 2 eine einen Fluiddurchtritt durch den Strömungspfad 4 verhindernde Schließstellung.
In der zweiten Schaltstellung ist das Ventilglied 2 in der ersten Hauptachsrichtung 6a von der Ventilsitzfläche 8 abgerückt, sodass die Überströmöffnung 7 freigegeben ist und das Druckfluid zwischen den beiden Strömungspfaden 4a, 4b überströmen kann. Bei dem bevorzugten Ventil 1 des Ausführungsbeispiels ist die zweite Schaltstellung daher eine Offenstellung.
Bei einer üblichen Betriebsweise des Ventils 1 ist an einen der beiden Pfadabschnitte 4a oder 4b eine das Druckfluid liefernde Druckquelle angeschlossen, während der andere Pfadabschnitt 4b beziehungsweise 4a mit einem Verbraucher verbunden ist, beispielsweise mit einem fluidbetätigten Antrieb. Abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes 2 ist es daher möglich, eine Fluidversorgung des Verbrauchers zuzulassen oder zu unterbrechen.
Die Ventilglied-Federeinrichtung 12 wirkt in einer der ersten Hauptachsrichtung 6a entgegengesetzten, zweiten Hauptachsrichtung 6b auf das Ventilglied 2 ein. Die zweite Hauptachsrichtung 6b ist in der Zeichnung ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet.
Das Ventil 1 ist mit einem Betätigungsstößel 14 ausgestattet, mit dessen Hilfe das Ventilglied 2 zwischen seinen beiden Schaltstellungen umschaltbar ist. Dieser Betätigungsstößel 14 dient außerdem dazu, das Ventilglied 2 zumindest in der zweiten Schaltstellung so lange wie gewünscht festzuhalten.
Der Betätigungsstößel 14 ist zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Stößelbewegung 15 relativ zu dem Ventilgehäuse 3 antreibbar. Der Betätigungsstößel 14 hat eine Längsachse 14a, die bevorzugt die gleiche Ausrichtung hat wie die Hauptachse 6, wobei die Stößelbewegung 15 in der einen oder anderen Hauptachsrichtung 6a, 6b ausführbar ist.
Das Ventilglied 2 und der Betätigungsstößel 14 sind in axialer Aufeinanderfolge angeordnet. Bevorzugt sind sie koaxial zueinander ausgerichtet. Der Betätigungsstößel 14 hat an einer dem Ventilglied 2 zugewandten Vorderseite einen vorderen Endabschnitt, der im Folgenden als Antriebsendabschnitt 16 bezeichnet wird. An seiner entgegengesetzten Rückseite hat der Betätigungsstößel 14 einen rückseitigen Endabschnitt, der als Betätigungsendabschnitt 17 bezeichnet wird. Der Betätigungsstößel 14 erstreckt sich in einer zu der Hauptachse 6 koaxialen Gehäuseausnehmung 18 des Ventilgehäuses 3, die an einer Vorderseite in den ersten Pfadabschnitt 4a des Strömungspfades 4 einmündet und an einer diesbezüglich entgegengesetzten Rückseite mit einer Ausnehmungsöffnung 22 zur Außenfläche des Ventilgehäuses 3 hin offen ist. Der Betätigungsstößel 14 erstreckt sich derart in der Gehäuseausnehmung 18, dass er mit dem Antriebsendabschnitt 16 voraus in den ersten Pfadabschnitt 4a eintaucht, sodass der Antriebsendabschnitt 16 einer der Überströmöffnung 7 zugewandten vorderen Stirnfläche 23 des Ventilgliedes 2 axial gegenüberliegt. Indem der zweite Pfadabschnitt 4b in dem von dem Betätigungsstößel 14 durchsetzten Abschnitt einen größeren Querschnitt als der Betätigungsstößel 14 hat, ist ungeachtet des in den ersten Pfadabschnitt 4a eintauchenden Betätigungsstößels 14 eine Fluidströmung durch den ersten Pfadabschnitt 4a hindurch gewährleistet.
Der Betätigungsendabschnitt 17 hat an der dem Ventilglied 2 axial abgewandten Rückseite eine Betätigungsfläche 24, die durch eine durch einen Peil angedeutete, nach vorne gerichtete Betätigungskraft FB drückend beaufschlagbar ist. Bevorzugt ragt der Betätigungsstößel 14 mit einem Längenabschnitt des Betätigungsendabschnittes 17 durch die Ausnehmungsöffnung 22 hindurch aus dem Ventilgehäuse 3 heraus, sodass die Betätigungsfläche 24 außerhalb des Ventilgehäuses 3 liegt und gut zugänglich ist. Die Betätigungsfläche 24 ist insbesondere zur manuellen Beaufschlagung mit der Betätigungskraft FB ausgebildet und erlaubt insbesondere eine drückende Beaufschlagung mit einem Finger einer Hand oder mittels eines in der Hand gehaltenen Drückwerkzeuges.
Die Gehäuseausnehmung 18 hat einen Aufnahmeabschnitt 25, der vor dem ersten Pfadabschnitt 4a endet und in dem Komponenten einer Positioniereinrichtung 26 aufgenommen sind, die eine axial unbewegliche Positionierung des Betätigungsstößels 14 in unterschiedlichen Axialpositionen ermöglichen. Ein Übergangsabschnitt 27 der Gehäuseausnehmung 18, der sich zwischen dem Aufnahmeabschnitt 25 und dem ersten Pfadabschnitt 4a erstreckt und in den der Antriebsendabschnitt 16 des Betätigungsstößels 14 eintaucht, nimmt zweckmäßigerweise ein Dichtelement 28 auf, das eine dynamische radiale Abdichtung zwischen dem Betätigungsstößel 14 und dem Ventilgehäuse 3 bewirkt und einen Fluidaustritt aus dem Strömungspfad 4 in den Aufnahmeabschnitt 25 hinein verhindert.
Der Betätigungsstößel 14 ist durch die Positioniereinrichtung 26 bistabil lösbar positionierbar. Eine erste stabile Position ist eine aus 1 und 2 ersichtliche unbetätigte Stellung des Betätigungsstößels 14, eine zweite stabile Position des Betätigungsstößels 14 ist eine aus 5 und 6 ersichtliche betätigte Stellung. In der betätigten Stellung taucht der Betätigungsstößel 14 axial tiefer in die Gehäuseausnehmung 18 ein als in der unbetätigten Stellung. Die Betätigungsfläche 24 ist in der unbetätigten Stellung weiter von der Ausnehmungsöffnung 22 beabstandet als in der betätigten Stellung.
Eine axial in Richtung zu dem Ventilglied 2 orientierte Verschiebebewegung des Betätigungsstößels 14 sei als Vorwärtsbewegung 32 bezeichnet und verläuft in einer mit dem gleichen Bezugszeichen 32 versehenen ersten Bewegungsrichtung 32. Eine hierzu entgegengesetzte Bewegung des Betätigungsstößels 14 sei als Rückwärtsbewegung 33 bezeichnet und folgt einer mit dem gleichen Bezugszeichen 33 versehenen zweiten Bewegungsrichtung. Die beiden Bewegungsrichtungen 32, 33 des Betätigungsstößels 14 haben bevorzugt die gleiche Ausrichtung wie die Umschaltbewegung 5 des Ventilgliedes 2. Bevorzugt verläuft die erste Bewegungsrichtung 32 in der ersten Hauptachsrichtung 6a und die zweite Bewegungsrichtung 33 in der zweiten Hauptachsrichtung 6b.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Betätigungsstößel 14 so angeordnet, dass seine Längsachse 14a quer und insbesondere rechtwinkelig zu der Hauptachse 6 und folglich rechtwinkelig zu der Umschaltbewegung 5 orientiert ist.
Der Betätigungsstößel 14 ist zweckmäßigerweise eine bezüglich des Ventilgliedes 2 eigenständige Komponente. Es ist insbesondere keine feste Verbindung zwischen dem Betätigungsstößel 14 und dem Ventilglied 2 vorhanden. Gleichwohl ist auch eine Ausführungsform des Ventils 1 möglich, bei der der Betätigungsstößel 14 mit dem Ventilglied 2 zu einer nur einheitlich bewegbaren Baueinheit zusammengefasst ist. Die beiden Komponenten können dann insbesondere auch einstückig miteinander ausgebildet sein.
Eine im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Stößel-Federeinrichtung 34 bezeichnete Federeinrichtung des Ventils 1 ist ständig zwischen dem Ventilgehäuse 3 und dem Betätigungsstößel 14 wirksam, sodass der Betätigungsstößel 14 durch die Federkraft der Stößel-Federeinrichtung 34 in der zweiten Bewegungsrichtung 33 federnd beaufschlagt ist. Die Stößel-Federeinrichtung 34 ist ein Bestandteil der Positioniereinrichtung 26 und befindet sich zweckmäßigerweise in dem Aufnahmeabschnitt 25 der Gehäuseausnehmung 18. Obwohl auch eine Ausführung als Zugfeder möglich wäre, ist es vorteilhaft, wenn die Stößel-Federeinrichtung 34 eine Druckfedereinrichtung ist, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft.
Die Stößel-Federeinrichtung 34 stützt sich mit einem vorderen Endabschnitt 34a am Ventilgehäuse 3 ab, insbesondere an einem dem Übergangsabschnitt 27 benachbarten Bodenbereich des Aufnahmeabschnittes 25. Mit einem entgegengesetzten hinteren Endabschnitt 34b wirkt die Stößel-Federeinrichtung 34 auf einen radial abstehenden Abstützvorsprung 35 des Betätigungsstößels 14, und zwar in der zweiten Bewegungsrichtung 33. Bevorzugt ist die Stößel-Federeinrichtung 34 koaxial auf dem Betätigungsstößel 14 angeordnet.
Die aus 1 und 2 ersichtliche unbetätigte Stellung des Betätigungsstößels 14 ist durch eine Anschlageinrichtung 36 lösbar fixiert. Diese Anschlageinrichtung 36 verfügt über an dem Betätigungsstößel 14 angeordnete, die Stößelbewegung 15 stets unmittelbar mitmachende Anschlagmittel 36a und weist außerdem Gegenanschlagmittel 36b auf, die auf der in der zweiten Bewegungsrichtung 33 weisenden Seite der Anschlagmittel 36a angeordnet und am Ventilgehäuse 3 fixiert sind. Die Gegenanschlagmittel 36b ragen von radial außen her in den Verschiebeweg der Anschlagmittel 36a. Durch die Stößel-Federeinrichtung 34 sind die Anschlagmittel 36a in der unbetätigten Stellung der 1 und 2 an die Gegenanschlagmittel 36b axial angedrückt, sodass die unbetätigte Stellung des Betätigungsstößels 14 stabil fixiert ist.
In dieser unbetätigten Stellung übt der Betätigungsstößel 14 auf das Ventilglied 2 keine in der ersten Bewegungsrichtung 32 orientierte Drückkraft aus. Insbesondere ist der Antriebsendabschnitt 16 des Betätigungsstößels 14 in der unbetätigten Stellung des Betätigungsstößels 14 mit einem zumindest geringfügigen axialen Abstand zu der vorderen Stirnfläche 23 des Ventilgliedes 2 angeordnet. Dadurch ist das Ventilglied 2 durch die Ventilglied-Federeinrichtung 12 in der ersten Schaltstellung, das heißt im vorliegenden Fall in Anlage an der Ventilsitzfläche 8 gehalten.
Das Ventilglied 2 kann dadurch in seine zweite Schaltstellung gemäß 5 und 6 verlagert werden, dass mit einer Betätigungskraft FB auf die Betätigungsfläche 24 eingewirkt wird, sodass der Betätigungsstößel 14 zu einer Vorwärtsbewegung 32 angetrieben wird, bei der er nach kurzer Wegstrecke mit seinem Antriebsendabschnitt 16 auf das Ventilglied 2 auftrifft und im weiteren Verlauf der Vorwärtsbewegung das Ventilglied 2 gemäß Pfeil 5a (3 und 4) von der Ventilsitzfläche 8 abhebt. Diese Vorwärtsbewegung 32 wird gestoppt, wenn die aus 5 und 6 ersichtliche betätigte Stellung vorliegt, da das Ventilglied 2 dann die zweite Schaltstellung einnimmt. Bei diesem Umschaltvorgang ist durch Auferlegung der Betätigungskraft FB sowohl die entgegengesetzt wirkende Federkraft der Stößel-Federeinrichtung 34 als auch die ebenfalls entgegengesetzt wirkende Federkraft der Ventilglied-Federeinrichtung 12 zu überwinden.
Die zweite Schaltstellung des Ventilgliedes 2 ist dadurch fixiert, dass sich das Ventilglied 2 unter der Federkraft der Ventilglied-Federeinrichtung 12 in der zweiten Bewegungsrichtung 33 an dem Antriebsendabschnitt 16 des Betätigungsstößels 14 abstützt. Der Betätigungsstößel 14 seinerseits stützt sich in dieser betätigten Stellung in der zweiten Bewegungsrichtung 33 bezüglich des Ventilgehäuses 3 ab, was unter Vermittlung einer lösbar verriegelten Rastverbindungseinrichtung 37 geschieht, die auch zu der Positioniereinrichtung 26 gehört.
Die Rastverbindungseinrichtung 37 verfügt über an dem Betätigungsstößel 14 angeordnete Rastmittel 38, die vorzugsweise aus mindestens einem von dem Betätigungsstößel 14 quer und insbesondere radial abstehenden Rastvorsprung 38a gebildet sind. Bevorzugt handelt es sich um einen zu der Längsachse 14a konzentrischen ringförmigen Radialvorsprung. Zu der Rastverbindungseinrichtung 37 gehören ferner am Ventilgehäuse 3 in der Achsrichtung der Längsachse 14a unbeweglich fixierte Gegenrastmittel 42, die bei verriegelter Rastverbindung den mindestens einen Rastvorsprung 38a auf der in der zweiten Bewegungsrichtung 33 orientierten Seite hintergreifen. Die Gegenrastmittel 42 sind quer zur Längsachse 14a des Betätigungsstößels 14 beweglich.
Zweckmäßigerweise haben die Gegenrastmittel 42 mindestens einen quer zu den Bewegungsrichtungen 32, 33 des Betätigungsstößels 14 relativ zum Betätigungsstößel 14 und auch relativ zum Ventilgehäuse 3 beweglichen Verriegelungskopf 42a, der bei hergestellter Rastverbindung mindestens einen Rastvorsprung 38a auf der dem Ventilglied 2 abgewandten Rückseite verriegelnd hintergreift. Die dabei von dem betreffenden Verriegelungskopf 42a eingenommene Stellung, die aus 5 und 6 ersichtlich ist, sei als Verriegelungsstellung bezeichnet.
Vorzugsweise ist jeder Verriegelungskopf 42a an einem federelastisch verformbaren Schwenkarmarm 43 angeordnet, der sich neben dem Betätigungsstößel 14 in dessen Längsrichtung erstreckt und der mit einem vorderen Endbereich 43a am Ventilgehäuse 3 fixiert ist, während sein rückwärtiger Endbereich den Verriegelungskopf 42a trägt. Der Verriegelungskopf 42a ist bevorzugt einstückig mit dem zugeordneten Schwenkarm 43 ausgebildet. Eine den Verriegelungskopf 42a nach radial außen vom Betätigungsstößel 14 wegweisend beaufschlagende Kraft ist in der Lage, den Schwenkarm 43 elastisch zu verbiegen, sodass der Verriegelungskopf 42a und mithin die gesamten Gegenrastmittel 42 außer Eingriff mit den Rastmitteln 38 gelangen und eine aus 7 bis 10 ersichtliche Freigabestellung einnehmen, in der es den Rastmitteln 38 möglich ist, sich an dem Verriegelungskopf 42a in den Hauptachsrichtungen 6a, 6b vorbeizubewegen.
In der unbetätigten Stellung der 1 und 2 liegen die Rastmittel 38 auf der in die zweite Bewegungsrichtung 33 weisenden Seite der Gegenrastmittel 42. Dabei ist es von Vorteil, wenn die weiter oben beschriebenen Gegenanschlagmittel 36b von den Gegenrastmitteln 42 gebildet sind. Die Gegenrastmittel 42 haben somit eine Doppelfunktion, indem sie durch Zusammenwirken mit den Anschlagmitteln 36a die unbetätigte Stellung des Ventilgliedes 2 vorgeben und durch Zusammenwirken mit den Rastmitteln 38 die betätigte Stellung des Ventilgliedes 2 definieren.
Die 3 bis 6 illustrieren den Vorgang zum Umschalten des Ventilgliedes 2 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung. Dabei wird der Betätigungsstößel 14 ausgehend von der unbetätigten Stellung durch Auferlegung der Betätigungskraft FB in die erste Bewegungsrichtung 32 verschoben, wobei nach kurzer Wegstrecke die Rastmittel 38 auf die Gegenrastmittel 42 treffen, die bei weiterer Vorwärtsbewegung 32 durch die Rastmittel 38 gemäß Pfeilen 44 in eine Freigabestellung nach außen gedrückt werden. Dies erfolgt unter Aufbau einer federnden Rückstellkraft in den Schwenkarmen 43. Bei fortgesetzter Vorwärtsbewegung 32 gleiten die Rastmittel 38 an den Gegenrastmitteln 42, insbesondere an dem mindestens einen Verriegelungskopf 42a vorbei, wobei der Verriegelungskopf 42a unmittelbar gemäß Pfeilen 45 in die Verriegelungsstellung zurückschnappt, nachdem er von den Rastmitteln 38 passiert wurde.
Nun kann die Betätigungskraft FB wieder weggenommen werden, da der Betätigungsstößel 14 in der nun eingenommenen betätigten Stellung durch die Rastverbindungseinrichtung 37 verriegelt ist. Das Ventilglied 2 wird dabei durch den Antriebsendabschnitt 16 des Betätigungsstößels 14, der auf die vordere Stirnfläche 23 des Ventilgliedes 2 einwirkt, in der zweiten Schaltstellung festgehalten.
Der Übergang zwischen der unbetätigten und der betätigten Stellung des Betätigungsstößels 14 wird dadurch begünstigt, dass der mindestens eine Rastvorsprung 38a an der in der ersten Bewegungsrichtung 32 weisenden Vorderseite abgeschrägt ist.
Die an der Fixierung der unbetätigten Stellung des Betätigungsstößels 14 mitwirkenden Anschlagmittel 36a der Anschlageinrichtung 36 enthalten zweckmäßigerweise mindestens einen quer vom Betätigungsstößel 14 abstehenden Anschlagvorsprung 39, der bevorzugt ringförmig ausgebildet ist. Unabhängig von ihrer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Anschlagmittel 36a in der ersten Bewegungsrichtung 32 beabstandet zu den Rastmitteln 38 beziehungsweise zu dem mindestens einen Rastvorsprung 38a angeordnet sind.
Zum Umschalten des Ventilgliedes 2 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung genügt es folglich, den Betätigungsstößel 14 mit einer in der ersten Bewegungsrichtung 32 wirksamen Betätigungskraft FB zu beaufschlagen, bis die Rastverbindung zwischen den Rastmitteln 38 und den Gegenrastmitteln 42 hergestellt ist. Wird anschließend die Betätigungskraft FB weggenommen, verharrt der Betätigungsstößel 14 stabil in der betätigten Stellung, wobei die Stößel-Federeinrichtung 34 bewirkt, dass die Rastmittel 38 mit den Gegenrastmitteln 42 axial verspannt sind.
Eine Besonderheit des Ventils 1 besteht darin, dass zum Zurückschalten des Ventilgliedes 2 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung wiederum nur die Notwendigkeit besteht, mit einer Betätigungskraft FB auf den Betätigungsstößel 14 einzuwirken, die in der ersten Bewegungsrichtung 32 orientiert ist, das heißt in der gleichen Richtung, in der der Betätigungsstößel 14 auch schon beaufschlagt wurde, um ihn von der unbetätigten Stellung in die betätigte Stellung zu verschieben.
Mitverantwortlich für diese Funktionalität sind zu der Positioniereinrichtung 26 gehörende Entriegelungsmittel 46, die mit dem Betätigungsstößel 14 hinsichtlich seiner Stößelbewegung 15 bewegungsgekoppelt sind.
Die Entriegelungsmittel 46 enthalten mindestens einen Entriegelungsvorsprung 47, der quer zu den Bewegungsrichtungen 32, 33 weiter vom Betätigungsstößel 14 wegragt als die Rastmittel 38. Der Entriegelungsvorsprung 47 ist in der zweiten Bewegungsrichtung 33 mit Abstand zu den Rastmitteln 38 angeordnet und macht sowohl die Vorwärtsbewegung 32 als auch die Rückwärtsbewegung 33 des Betätigungsstößels 14 jeweils unmittelbar mit. Bevorzugt ist nur ein einziger, als ringförmiger Radialvorsprung ausgebildeter Entriegelungsvorsprung 47 vorhanden.
In der betätigten Stellung des Betätigungsstößels 14 gemäß 5 und 6 greift jeder Verriegelungskopf 42a zwischen die Rastmittel 38 und den weiter vom Ventilglied 2 entfernten Entriegelungsvorsprung 47 ein. Der Entriegelungsvorsprung 47 ist dabei noch wirkungslos.
Wird anschließend gemäß 7 und 8 die Betätigungskraft FB in den Betätigungsstößel eingeleitet, verlagert sich dieser in der ersten Bewegungsrichtung 32 unter Überwindung der Federkräfte der Stößel-Federeinrichtung 34 und der Ventilglied-Federeinrichtung 12. Das Ventilglied 2 wird dabei gemäß Pfeil 5b mitgenommen und noch ein Stück weiter von der Ventilsitzfläche 8 entfernt.
Gleichfalls entfernen sich die Rastmittel 38 bei dieser Vorwärtsbewegung 32 axial von den Gegenrastmitteln 42, wobei gleichzeitig der mindestens eine Entriegelungsvorsprung 47 in der ersten Bewegungsrichtung 32 von der Rückseite her axial auf die Gegenrastmittel 42 beziehungsweise den mindestens einen Verriegelungskopf 42a einwirkt. Dies hat zur Folge, dass die Gegenrastmittel 42 von dem mindestens einen Entriegelungsvorsprung 47 gemäß Pfeilen 48 quer zu der Längsachse 14a von dem Betätigungsstößel 14 weggedrückt werden, und zwar wiederum unter Aufbau einer rückstellend wirkenden Federkraft in den Schwenkarmen 43.
Da der mindestens eine Entriegelungsvorsprung 47 von dem Betätigungsstößel 14 weiter wegragt als die Rastmittel 38, werden die Gegenrastmittel 42 bei diesem Vorgang weiter in eine Freigabestellung von dem Betätigungsstößel 14 abgehoben, als dies beim Verrastungsvorgang vorrübergehend durch die Rastmittel 38 bewirkt wird. Dadurch wird es einem ebenfalls zu den Entriegelungsmitteln 46 gehörenden Blockierglied 52 ermöglicht, die Gegenrastmittel 42 an der dem Betätigungsstößel 14 zugewandten Innenseite zu unterfahren, um in eine aus 11 und 12 ersichtliche Blockierstellung zu gelangen. In dieser Blockierstellung sind die durch den Entriegelungsvorsprung 47 in eine Freigabestellung verbrachten Gegenrastmittel 42 durch das Blockierglied 52 in dieser Freigabestellung blockiert und an einem Zurückbewegen in die Verriegelungsstellung gehindert.
Allerdings werden die Gegenrastmittel 42 nicht lediglich in der durch den mindestens einen Entriegelungsvorsprung 47 hervorgerufenen Freigabestellung fixiert, sondern in einer darüber hinausgehenden maximalen Freigabestellung, in der sie einen noch größeren radialen Abstand zu dem Betätigungsstößel 14 aufweisen. Dies ist durch einen Vergleich der 7 und 9 gut veranschaulicht.
Das Blockierglied 52 ist in Achsrichtung der Hauptachse 6 hin und her verschieblich auf einem im Folgenden als Führungsabschnitt 53 bezeichneten Längenabschnitt des Betätigungsstößels 14 angeordnet. Axial begrenzt ist der Führungsabschnitt 53 an seiner Vorderseite durch den mindestens einen Verriegelungsvorsprung 47 und an seiner Rückseite durch den Betätigungsendabschnitt 17. Eine an dem Betätigungsendabschnitt 17 an dessen in der ersten Bewegungsrichtung 32 orientierten Vorderseite angeordnete Antriebsfläche 54 liegt dem Blockierglied 52 axial gegenüber, wobei sie abhängig von der zwischen dem Betätigungsendabschnitt 17 und dem Blockierglied 52 momentan vorhandenen axialen Relativposition in der Lage ist, einen axialen Abstand zu dem Blockierglied 52 aufzuweisen oder aber auch, gemäß 7 bis 10, an einer rückseitigen Stirnfläche 55 des Blockiergliedes 52 unter Übertragung einer schiebenden Kraft anzuliegen.
Das Blockierglied 52 ist zweckmäßigerweise hülsenförmig ausgebildet und koaxial auf dem Führungsabschnitt 53 angeordnet. Es ist bevorzugt becherförmig ausgebildet und hat einen über eine Öffnung 56 zur Vorderseite hin offenen Innenraum 57, dessen Durchmesser größer ist als die gesamten radialen Abmessungen des mindestens einen Entriegelungsvorsprunges 47, sodass das Blockierglied 52 relativ zum Betätigungsstößel 14 in der ersten Bewegungsrichtung 32 in eine aus 11 und 12 ersichtliche Blockierstellung verlagerbar ist, in der der mindestens eine Entriegelungsvorsprung 47 durch die Öffnung 56 hindurch in den Innenraum 57 eintaucht und radial außen von dem Blockierglied 52 übergriffen ist.
Bei der durch die Betätigungskraft FB veranlassten Vorwärtsbewegung 32 des Betätigungsstößels 14 kann der Betätigungsendabschnitt 17 mit seiner Antriebsfläche 54 auf die rückseitige Stirnfläche 55 des Blockiergliedes 52 drückend einwirken und dadurch das Blockierglied 52 aus einer bezüglich der Gegenrastmittel 42 unwirksamen Stellung, die in den 1 bis 8 vorliegt, in die schon angesprochene Blockierstellung verlagern, in der es in den radialen Bereich zwischen dem Betätigungsstößel 14 und den Gegenrastmitteln 42 eintaucht. Bei dieser in 9 durch einen Pfeil illustrierten Eintauchbewegung 58 werden die Gegenrastmittel 42, die zuvor schon gemäß 7 und 8 durch den Entriegelungsvorsprung 47 vom Betätigungsstößel 14 radial wegbewegt wurden, noch weiter ausgelenkt und in eine aus 9 bis 12 ersichtliche maximale Freigabestellung bewegt, in der sie einen maximalen radialen Abstand zum Betätigungsstößel 14 einnehmen.
In dieser maximalen Freigabestellung der Gegenrastmittel 42 besteht sowohl für den mindestens einen Entriegelungsvorsprung 47 als auch für die Rastmittel 38 die Möglichkeit, die Gegenrastmittel 42 ohne einen Verriegelungs- oder Verrastungsvorgang zu passieren, wenn der Betätigungsstößel 14 eine Rückwärtsbewegung 33 ausführt. Diese Rückwärtsbewegung 33 ist sehr einfach dadurch hervorrufbar, dass die Betätigungskraft FB weggenommen wird. In diesem Fall ist der Betätigungsstößel 14 nicht mehr von einer der Federkraft der Stößel-Federeinrichtung 34 entgegenwirkenden Kraft beaufschlagt und die Stößel-Federeinrichtung 34 ist in der Lage, den Betätigungsstößel 14 in die zweite Bewegungsrichtung 33 zurückzuschieben.
Diese Rückwärtsbewegung 33 wird zumindest anfänglich auch noch durch die Ventilglied-Federeinrichtung 12 unterstützt, die das Ventilglied 2 beaufschlagt und das Ventilglied 2 in der zweiten Bewegungsrichtung 33 an den Antriebsendabschnitt 16 des Betätigungsstößels 14 andrückt. Dabei folgt das Ventilglied 2 dem Betätigungsstößel 14 gemäß Pfeil 5c (11 bis 13) nach, bis es in die erste Schaltstellung zurückgekehrt ist.
Letztlich kann sich der Betätigungsstößel 14 auf diese Weise bis in die unbetätigte Stellung zurückbewegen, was es dem Ventilglied 2 ermöglicht, dem Betätigungsstößel 14 nachzufolgen und sich seinerseits in die erste Schaltstellung zurückzubewegen. Es stellt sich dann zweckmäßigerweise ein axialer Abstand zwischen dem Ventilglied 2 und dem Betätigungsstößel 14 ein, der eine sichere Anlage des Ventilgliedes 2 an der Ventilsitzfläche 8 garantiert.
Dadurch, dass das Blockierglied 52 auf dem Führungsabschnitt 53 axial verschieblich ist, kann der Betätigungsstößel 14 die Rückwärtsbewegung 33 grundsätzlich ohne Mitnahme des Blockiergliedes 52 ausführen. Es ist in der Tat so, dass das durch den Betätigungsendabschnitt 17 in die Blockierstellung verschobene Blockierglied 52 von den Gegenrastmitteln 42 lösbar festgehalten wird, sodass es anfänglich die Rückwärtsbewegung 33 des Betätigungsstößels 14 nicht mitmacht. Durch die radial ausgelenkten und dadurch unter Federvorspannung gesetzten Schwenkarme wird über die Gegenrastmittel 42 eine radiale Haltekraft auf den radialen Außenumfang des Blockiergliedes 52 ausgeübt, die das Blockierglied 52 reibschlüssig festhält. Erst wenn das Blockierglied 52 bei der Rückwärtsbewegung 33 des Betätigungsstößels 14 durch einen an dem Betätigungsstößel 14 angeordneten Mitnehmer 62 von seiner Vorderseite her beaufschlagt wird, wird es durch den dabei erzielten axialen Formschluss durch den Betätigungsstößel 14 mitgenommen und gemäß Pfeil 52a axial aus der Blockierstellung in eine außer Eingriff mit den Gegenrastmitteln 42 stehende unwirksame Stellung verlagert.
Dabei ist es essentiell, dass die betreffenden Komponenten derart geometrisch und kinematisch aufeinander abgestimmt sind, dass die Blockierstellung des Blockiergliedes 52 erst aufgehoben wird, nachdem sowohl der mindestens eine Entriegelungsvorsprung 47 als auch die Rastmittel 38 die in der Freigabestellung befindlichen Gegenrastmittel 42 in der zweiten Bewegungsrichtung 33 passiert haben. Dann können die Gegenrastmittel 42 gemäß Pfeilen 64 ungehindert wieder in ihre Ausgansstellung zurückkehren, in der sie gleichzeitig auch wieder als Gegenanschlagmittel 36b fungieren. Dieser Ablauf ist aus 13 gut ersichtlich.
Auf einen eigenständigen Mitnehmer 62 kann verzichtet werden, wenn gemäß dem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der mindestens eine Entriegelungsvorsprung 47 gleichzeitig den Mitnehmer 62 bildet. Der Entriegelungsvorsprung 47 kann bei der Rückwärtsbewegung 33 des Betätigungsstößels 14 relativ zu dem durch die Gegenrastmittel 42 axial festgehaltenen Blockierglied 52 in den Innenraum 57 des Blockiergliedes 52 eintauchen und wirkt erst dann in der zweiten Bewegungsrichtung 32 kraftübertragend auf das Blockierglied 52 ein, wenn er am axialen Grund des Innenraumes 57 angelangt ist.
Die geschilderte Ausgestaltung der Entriegelungsmittel 46 hat den Effekt, dass bei ausgehend von der betätigten Stellung erfolgender weiterer Vorwärtsbewegung 32 des Betätigungsstößels 14 – hervorgerufen durch neuerliches Aufbringen der Betätigungskraft FB – die Rastverbindung zwischen den Gegenrastmitteln 42 und den Rastmitteln 38 entriegelt wird und dieser entriegelte Zustand auch festgehalten wird. Das Festhalten des entriegelten Zustandes der Rastverbindung geschieht derart, dass der Betätigungsstößel 14 bei anschließender Wegnahme der Betätigungskraft FB durch die gespannte Stößel-Federeinrichtung 34 ohne neuerliches Verrasten in die unbetätigte Stellung zurückgeschoben wird, sodass auch das Ventilglied 2 in der Lage ist, in seine erste Schaltstellung zurückzukehren.
Das Auslenken der Gegenrastmittel 42 durch das Blockierglied 52 in die maximale Freigabestellung wird zweckmäßigerweise dadurch begünstigt, dass der mindestens eine Verriegelungskopf 42a an der dem Betätigungsendabschnitt 17 zugewandten Seite angeschrägt ist und eine Schrägfläche 63 aufweist, die sich in der zweiten Bewegungsrichtung 33 zunehmend radial vom Betätigungsstößel 14 entfernt. An dieser Schrägfläche 63 kann das Blockierglied 52 mit seinem vorderen Endabschnitt abgleiten, wenn es durch den auf es einwirkenden Betätigungsendabschnitt 17 in der ersten Bewegungsrichtung 32 verlagert wird.
Die Schrägfläche 63 begünstigt auch das Zusammenwirken mit dem mindestens einen Entriegelungsvorsprung 47 beim anfänglichen Abheben der Gegenrastmittel 42 vom Betätigungsstößel 14 gemäß Pfeilen 48.
Insgesamt ist das Ventil 1 daher so ausgebildet, dass zum Umschalten des Ventilgliedes 2 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und zum Zurückschalten des Ventilgliedes 2 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung stets nur in ein und derselben Betätigungsrichtung eine Betätigungskraft FB auf den Betätigungsstößel 14 ausgeübt werden muss. Befindet sich das Ventilglied 2 in der ersten Schaltstellung, kann durch einen ersten, in der ersten Bewegungsrichtung 32 wirksamen drückenden Vorgang ein Umschalten in eine lösbar verrastete zweite Schaltstellung hervorgerufen werden. Anschließend kann die Betätigungskraft FB weggenommen werden, ohne dass das Ventilglied 2 in die erste Schaltstellung zurückkehrt. Zum Zurückschalten in die zweite Schaltstellung ist lediglich erneut eine wiederum in der ersten Bewegungsrichtung 32 wirkende drückende Betätigungskraft FB kurzzeitig auf den Betätigungsstößel auszuüben, sodass die Entriegelungsmittel 47 aktiviert sind, worauf durch Wegnahme der Betätigungskraft FB der Betätigungsstößel 14 mittels der auftretenden Federkräfte in die unbetätigte Stellung zurückgeschoben wird und gleichfalls das Ventilglied 2 in die erste Schaltstellung zurückkehrt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4309695 A1 [0002]
DE 102007027340 B3 [0003]
DE 102006052550 B3 [0004]

Claims

Ventil, mit einem Ventilglied (2), das mittels eines relativ zu einem Ventilgehäuse (3) in zwei einander entgegengesetzten ersten und zweiten Bewegungsrichtungen (32, 33) axial verschiebbaren Betätigungsstößels (14) zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist, wobei der Betätigungsstößel (14) durch eine in der zweiten Bewegungsrichtung (33) wirkende Federeinrichtung (34) in eine durch eine Anschlageinrichtung (36) fixierte unbetätigte Stellung vorgespannt ist, in der das Ventilglied (2) seine erste Schaltstellung einnimmt, und wobei der Betätigungsstößel (14) durch Auferlegung einer der Federkraft der Federeinrichtung (34) entgegengesetzten Betätigungskraft (FB) unter Ausführung einer Vorwärtsbewegung in der ersten Bewegungsrichtung (32) verschiebbar und durch Wegnahme der Betätigungskraft (FB) aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung (34) unter Ausführung einer Rückwärtsbewegung in der zweiten Bewegungsrichtung (33) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (14) Rastmittel (38) aufweist, die bei ausgehend von der unbetätigten Stellung erfolgender Vorwärtsbewegung (32) des Betätigungsstößels (14) mit am Ventilgehäuse (3) fixierten Gegenrastmitteln (42) eine Rastverbindung eingehen, sodass der Betätigungsstößel (14) in einer betätigten Stellung lösbar verriegelbar ist, in der gleichzeitig das Ventilglied (2) seine zweite Schaltstellung einnimmt, und dass mit dem Betätigungsstößel (14) Entriegelungsmittel (46) bewegungsgekoppelt sind, die bei ausgehend von der betätigten Stellung erfolgender Vorwärtsbewegung (32) des Betätigungsstößels (14) die Rastverbindung entriegeln und den entriegelten Zustand der Rastverbindung derart festhalten, dass der Betätigungsstößel (14) bei anschließender Wegnahme der Betätigungskraft (FB) durch die gespannte Federeinrichtung (34) ohne neuerliches Verrasten in die unbetätigte Stellung zurückschiebbar ist, in der das Ventilglied (2) seine erste Schaltstellung einnimmt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (14) eine bezüglich des Ventilgliedes (2) eigenständige, antriebsmäßig mit dem Ventilglied (2) zusammenwirkende Komponente ist, wobei das Ventilglied (2) zweckmäßigerweise durch eine weitere Federeinrichtung (12) in seine erste Schaltstellung vorgespannt ist.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Ventilglied (2) beim Umschalten zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung ausführbare Umschaltbewegung (5) gleich orientiert ist wie die Vorwärtsbewegung (32) und die Rückwärtsbewegung (33) des Betätigungsstößels (14).
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (38) mindestens einen quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels (14) von dem Betätigungsstößel (14) abstehenden Rastvorsprung (38a) aufweisen, dem ein am Ventilgehäuse (3) angeordneter, quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels (14) beweglicher Verriegelungskopf (42a) der Gegenrastmittel (42) zugeordnet ist, der den zugeordneten Rastvorsprung (38a) bei hergestellter Rastverbindung auf der in der zweiten Bewegungsrichtung (33) weisenden Seite verriegelnd hintergreift.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungskopf (42a) an einem quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels (14) federelastisch verformbaren Schwenkarm (43) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (14) mindestens einen quer abstehenden Anschlagvorsprung (39) der Anschlageinrichtung (36) aufweist, der in der ersten Bewegungsrichtung (32) beabstandet zu dem mindestens einen Rastvorsprung (38a) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung (36) am Betätigungsstößel (14) angeordnete Anschlagmittel (36a) und am Ventilgehäuse (3) angeordnete Gegenanschlagmittel (36b) aufweist, wobei die Gegenanschlagmittel (36b) von den Gegenrastmitteln (42) gebildet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungsmittel (46) mindestens einen an dem Betätigungsstößel (14) quer zu dessen Bewegungsrichtung abstehend angeordneten Entriegelungsvorsprung (47) aufweisen, der in der Lage ist, bei ausgehend von der betätigten Stellung erfolgender Vorwärtsbewegung (32) des Betätigungsstößels (14) auf die Gegenrastmittel (42) einzuwirken und selbige in eine ein ungehindertes Vorbeibewegen der Rastmittel (38) ermöglichende Freigabestellung zu bewegen.
Ventil nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Entriegelungsvorsprung (47) weiter vom Betätigungsstößel (14) wegragt als der mindestens eine Rastvorsprung (38a).
Ventil nach Anspruch 8 oder 9, dass der mindestens eine Entriegelungsvorsprung (47) in der zweiten Bewegungsrichtung (33) beabstandet zu den Rastmitteln (38) an dem Betätigungsstößel (14) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungsmittel (46) zusätzlich zu dem mindestens einen Entriegelungsvorsprung (47) ein relativ zum Betätigungsstößel (14) und relativ zum Ventilgehäuse (3) axial bewegliches Blockierglied (52) aufweisen, das durch den die Vorwärtsbewegung (32) ausführenden Betätigungsstößel (14) in der ersten Bewegungsrichtung (32) antreibbar und dadurch aus einer bezüglich der Gegenrastmittel (42) unwirksamen Stellung in eine die Gegenrastmittel (42) in einer Freigabestellung blockierende Blockierstellung bewegbar ist, sodass der Betätigungsstößel (14) bei anschließender Wegnahme der Betätigungskraft (FB) relativ zu dem in der Blockierstellung verbleibenden Blockierglied (52) eine Rückwärtsbewegung (33) ausführen kann, bei der die Gegenrastmittel (42) sowohl von dem mindestens einen Entriegelungsvorsprung (47) als auch von den Rastmitteln (38) passierbar sind.
Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (14) einen Mitnehmer (62) aufweist, durch den das in der Blockierstellung befindliche Blockierglied (52) unter Überwindung einer von den Gegenrastmitteln (42) ausgeübten Haltekraft aus der Blockierstellung in seine unwirksame Stellung zurück verlagerbar ist, wenn der Betätigungsstößel (14) seine Rückwärtsbewegung (33) ausführt, wobei das Blockierglied (52) die Blockierstellung zumindest so lange beibehält, bis die Rastmittel (38) die Gegenrastmittel (42) passiert haben.
Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (62) von dem Entriegelungsvorsprung (47) gebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierglied (52) hülsenförmig ausgebildet und axial verschiebbar auf dem Betätigungsstößel (14) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierglied (52) in der Blockierstellung durch die Gegenrastmittel (42) reibschlüssig festhaltbar ist, wobei die dabei wirkende Haltekraft zweckmäßigerweise daraus resultiert, dass die Gegenrastmittel (42) federelastisch mit dem Blockierglied (52) verspannt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätigungsstößel (14) auf der dem Ventilglied (2) abgewandten Rückseite des Blockiergliedes (52) eine in die erste Bewegungsrichtung (32) weisende Antriebsfläche (54) ausgebildet ist, die auf das Blockierglied (52) drückend einwirken kann, um es aus einer unwirksamen Stellung in die Blockierstellung zu verlagern.