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Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, für hydraulische Anwendungen.
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Bekannte Rückschlagventile für hydraulische Anwendungen umfassen wenigstens einen Ventilsitz, einen Ventilkörper, eine Andruckfeder und einen Dichtungsring. Typischerweise wird der Ventilkörper durch die mittels der Andruckfeder auf ihn ausgeübte mechanische Kraft in den Ventilsitz gedrückt und somit das Rückschlagventil verschlossen. Hierbei ist zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper der Dichtungsring angeordnet. Dadurch wird versucht Leckagen des Rückschlagventils zu reduzieren oder bestenfalls zu verhindern. Die für eine Verformung des Dichtungsrings erforderliche Kraft setzt sich typischerweise aus der mechanischen Kraft der Andruckfeder und einer Druckkraft eines Fluids zusammen. Abhängig von der Einbaulage des Ventils kann weiterhin die Schwerkraft auf den Dichtungsring einwirken und zusätzlich zur Verformung des Dichtungsringes beitragen. Mit anderen Worten ist eine Summenkraft, die auf den Ventilkörper und/oder auf den Dichtungsring einwirkt aus der mechanischen Kraft der Andruckfeder, der Druckkraft des Fluids und gegebenenfalls der Schwerkraft gebildet. Für ein nahezu leckagefreies Rückschlagventils ist somit eine ausreichend große Summenkraft erforderlich.
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Mit anderen Worten ist für ein möglichst leckagefreies Rückschlagventil eine bestimmte Summenkraft erforderlich, damit der Dichtungsring eine ausreichende Verformung erfährt und somit Leckagen reduziert oder verhindert werden. Das ist deshalb der Fall, da durch eine ausreichende Verformung des Dichtungsringes sichergestellt ist, dass das Rückschlagventil zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz nahezu spaltfrei und somit möglichst fluiddicht schließt.
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Für bestimmte Anwendungen ist es wünschenswert, dass die oben genannte Summenkraft möglichst klein bezüglich ihres Betrages ist. Hierbei ist jedoch die Leckagefreiheit des Rückschlagventils nicht mehr sichergestellt.
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Der Anmelderin ist aus dem Stand der Technik kein Rückschlagventil bekannt, das die beiden oben genannten Anforderungen, das heißt die Anforderungen einer betragsmäßig möglichst kleinen Summenkraft und der Leckagefreiheit erfüllt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leckagefreiheit eines Ventils, insbesondere eines Rückschlagventils, zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Ventil umfasst ein elastisches Element zum Bereitstellen einer mechanischen Kraft, einen Magneten zum Bereitstellen einer Reluktanzkraft und einen magnetisch wechselwirkenden Ventilkörper, der zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei das Ventil in der ersten Position geschlossen und in der zweiten Position wenigstens teilweise geöffnet ist. Erfindungsgemäß sind das elastische Element, der Magnet und der Ventilkörper derart angeordnet, dass der Ventilkörper mittels der mechanischen Kraft und der Reluktanzkraft in der ersten Position gehalten wird.
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In der ersten Position des Ventilkörpers ist das Ventil geschlossen. Bestenfalls weist das erfindungsgemäße Ventil im geschlossen Zustand (Ventilkörper in der ersten Position) eine vollständige Leckagefreiheit (Null-Leckage) auf. Eine gegebenenfalls technisch bedingte und tolerierbare geringe Leckage kann dennoch im geschlossenen Zustand des erfindungsgemäßen Ventils vorliegen. Entscheidend ist, dass die Leckagefreiheit des erfindungsgemäßen Ventils gegenüber bekannten Ventilen vergrößert ist.
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Erfindungsgemäß wird der Ventilkörper in der ersten Position, das heißt im geschlossen Zustand des Ventils, wenigstens durch die mechanische Kraft und die Reluktanzkraft (magnetischen Kraft) gehalten. Das ist deshalb von Vorteil, da die Reluktanzkraft, die zwischen dem magnetisch wechselwirkenden Ventilkörper und dem Magneten wirkt, nicht wie die mechanische Kraft des elastischen Elements linear vom Abstand der genannten Körper (Ventilkörper/Magnet) abhängt, sondern überproportional mit dem Abstand zunimmt oder abnimmt. Die magnetische Reluktanzkraft ist am größten, wenn der Abstand zwischen dem Ventilkörper und dem Magnet möglichst gering ist. Das ist deshalb der Fall, da durch einen möglichst geringen Abstand zwischen dem Ventilkörper und dem Magneten der magnetische Widerstand zwischen diesen am geringsten ist.
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Mit anderen Worten wird durch die Reluktanzkraft ein im Wesentlichen spaltfreier Abschluss zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz ermöglicht. Dadurch weist das erfindungsgemäße Ventil eine verbesserte Leckagefreiheit auf.
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Bilden der Magnet und der Ventilkörper beispielsweise zwei idealisierte magnetische Dipole aus, so ist der Betrag der Reluktanzkraft proportional zu R–4, wobei R den Schwerpunktabstand zwischen dem Ventilkörper und dem Magneten kennzeichnet. Aufgrund der vierten Potenz ergibt sich eine starke und nichtlineare Abhängigkeit vom Abstand. Mit anderen Worten ist die Reluktanzkraft am größten, wenn die zwei Körper (Ventilkörper/Magnet) zueinander den geringsten Abstand aufweisen. Wird der Abstand zwischen dem Ventilkörper und dem Magneten hingegen vergrößert, so nimmt die Reluktanzkraft überproportional ab, sodass deren Einfluss auf den Ventilkörper gegenüber der mechanischen Kraft schnell vernachlässigbar ist. Das ist deshalb der Fall, da die mechanische Kraft des elastischen Elementes mit dem Abstand zunimmt und typischerweise proportional zu R ist. Die Abhängigkeit einer Kraft zwischen zwei Körper von ihrem Abstand wird als Kraftkennlinie oder Abstandskennlinie bezeichnet. Daher weist die Reluktanzkraft eine nichtlineare und die mechanische Kraft eine lineare Kraftkennlinie beziehungsweise Abstandskennlinie auf.
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Hierbei kann die Abhängigkeit der Reluktanzkraft, insbesondere ihre Richtungsabhängigkeit, zwischen dem Ventilkörper und dem Magneten durch die geometrische Form des Ventilkörpers und des Magneten verändert, angepasst und/oder optimiert werden. Mit anderen Worten hängt der genaue räumliche Verlauf der Reluktanzkraft beziehungsweise des magnetisches Feldes von der geometrischen Form des Ventilkörpers und des Magneten ab. Weiterhin hängt die Reluktanzkraft von der relativen Anordnung des Ventilkörpers und des Magneten ab.
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Ist eine Antriebsseite des Ventils einem Fluid mit einem Staudruck ausgesetzt, so ist aufgrund der Reluktanzkraft zunächst ein bestimmter Staudruck auf dem Ventilkörper erforderlich, um diesen aus dem Ventilsitz von der ersten Position zur zweiten Position zu bewegen. Das Ventil öffnet, wenn die durch den Staudruck auf den Ventilkörper ausgeübte Druckkraft die Summenkraft aus der mechanischen Kraft, der Reluktanzkraft und gegebenenfalls der Schwerkraft überwiegt. Sobald das Ventil öffnet setzt die Strömung des Fluids durch das Ventil in Richtung Abtriebsseite ein. Dadurch bewegt sich der Ventilkörper außerhalb des signifikanten Einflussbereiches des Magneten (Bereich um die erste Position des Ventilkörpers), sodass ein Zurückfallen des Ventilkörpers in die erste Position und somit in den genannten Einflussbereich des Magneten verhindert wird. Das erfindungsgemäße Ventil verbleibt daher im geöffneten Zustand und verhält sich wie ein Ventil mit einer weichen mechanischen Kraft, insbesondere einer weichen Federkraft, und fehlendem Magneten. Erst unterhalb des bestimmten Staudruckes wird der Ventilkörper mittels der mechanischen Kraft wieder in einem Bereich um die erste Position oder zur ersten Position rückgeführt, und gelangt somit wieder in den Einflussbereich des Magneten beziehungsweise der magnetischen Reluktanzkraft. In diesem geschlossen Zustand (Ventilkörper in der ersten Position) ist das erfindungsgemäße Ventil wieder nahezu bestenfalls vollständig leckagefrei.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn die geometrische Form des Magneten und/oder des Ventilkörpers derart ausgebildet ist, dass eine möglichst steil abfallende Flanke für die auf den Ventilkörper einwirkende Summenkraft erreicht wird.
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Das erfindungsgemäße Ventil ist insbesondere für eine aus der Patentanmeldung
DE 10 2012 206 834 bekannte Aktorvorrichtung von Vorteil. Weiterhin ist das Ventil beziehungsweise eine Aktorvorrichtung, die das erfindungsgemäße Ventil umfasst, für Kontakte, beispielsweise Schaltkontakte, einer Hoch- oder Mittelspannungsanlage von Vorteil.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das elastische Element, der Magnet und der Ventilkörper derart angeordnet, dass in der zweiten Position die mechanische Kraft auf den Ventilkörper betragsmäßig gegenüber der Reluktanzkraft dominiert.
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Mit anderen Worten ist in der zweiten Position, die dem geöffneten Zustand des Ventils entspricht, die Reluktanzkraft gegenüber der mechanischen Kraft zu vernachlässigen. Dadurch wird vorteilhafterweise ein weicher Verlauf der mechanischen Kraft in Bezug auf den Ventilkörper ermöglicht.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn in der ersten Position die Reluktanzkraft auf den Ventilkörper betragsmäßig gegenüber der mechanischen Kraft dominiert. Dadurch wird vorteilhafterweise die Leckagefreiheit des Ventils verbessert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das elastische Element, der Magnet und der Ventilkörper derart angeordnet, dass der Ventilkörper erst oberhalb eines Schwellenwertes eines Staudruckes eines Fluids von der ersten Position zur zweiten Position bewegt wird.
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Mit anderen Worten ist für das Bewegen des Ventilkörpers von der ersten Position zur zweiten Position ein bestimmter Staudruck erforderlich. Vorteilhafterweise öffnet das Ventil dadurch erst bei dem bestimmten Staudruck, das heißt ab dem Schwellenwert. Dadurch wird vorteilhafterweise die Leckagefreiheit des Ventils weiter verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Magnet als Permanentmagnet und/oder Elektromagnet ausgebildet.
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Dadurch können vorteilhafterweise technisch ausgereifte Ausgestaltungen von Magneten für das erfindungsgemäße Ventil verwendet werden. Insbesondere ist ein Permanentmagnet von Vorteil, da dieser wartungsarm ist und ohne weitere Komponenten in das Ventil integriert werden kann.
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Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Ventilkörper ferromagnetisch ist.
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Vorteilhafterweise wird dadurch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Magneten und dem Ventilkörper erhöht. Dadurch wird vorteilhafterweise die Leckagefreiheit des Ventils verbessert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilkörper kugelförmig oder kugelartig, pilzförmig oder pilzartig, klappenförmig oder klappenartig ausgebildet.
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Insbesondere ist ein pilzartiger oder pilzförmiger Ventilkörper von Vorteil, da die geometrische Form einer Kontaktfläche zum Magneten, beispielsweise ein Pilzfuß des pilzförmigen Ventilskörpers, nahezu frei gestaltet werden kann, ohne eine für die Dichtheit des Ventils vorgesehene Dichtfläche des Ventilkörpers nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin kann eine Ausgestaltung des Ventilsitzes nahezu unabhängig von der Kraftkennlinie oder Abstandskennlinie der Reluktanzkraft durch Anpassung einer Kontaktfläche zum Magneten erfolgen. Dadurch wird vorteilhafterweise die Leckagefreiheit des Ventils weiter verbessert.
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Von besonderem Vorteil ist es das elastische Element als mechanische Feder auszubilden.
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Mit anderen Worten ist das elastische Element als Andruckfeder ausgebildet, sodass die mechanische Kraft eine lineare Kraftkennlinie beziehungsweise Abstandskennlinie aufweist. Die mechanische Feder weist hierbei bevorzugt eine weiche Federkonstante auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Ventil einen Ventilsitz, wobei der Ventilkörper in der ersten Position und in Verbindung mit dem Ventilsitz einen fluiddichten Abschluss ausbildet.
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Dadurch wird vorteilhafterweise die Leckagefreiheit des Ventils verbessert.
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Zur weiteren Verbesserung der Leckagefreiheit ist es von Vorteil, wenn das Ventil eine Dichtung für den fluiddichten Abschluss umfasst, wobei die Dichtung am Ventilsitz und/oder am Ventilkörper angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ventil einen Fluidkanal für ein Fluid, wobei der Fluidkanal in der ersten Position mittels des Ventilkörper fluiddicht verschlossen und in der zweiten Position wenigstens teilweise geöffnet ist.
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Insbesondere ist hierbei das Ventil als ein Rückschlagventil ausgebildet. Sinkt der Staudruck des Fluids unterhalb seines Schwellenwertes, so wird der Ventilkörper von der zweiten Position zurück in die erste Position bewegt. Dadurch ist ein Rückschlag des Fluids von der der Antriebsseite gegenüberliegenden Abtriebsseite nicht mehr möglich.
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Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn der Fluidkanal eine Strömungsrichtung für das Fluid aufweist und der Magnet bezüglich seines magnetischen Momentes im Wesentlichen parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise ist der Magnet dadurch derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass seine austretenden magnetischen Feldlinien sich nahezu parallel zur Strömungsrichtung des Fluids erstrecken. Weiterhin wird dadurch vorteilhafterweise ein nahezu homogenes magnetisches Feld innerhalb des Fluidkanals ausgebildet. Die magnetischen Feldlinien treten hierbei bevorzugt auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite des Magnets heraus.
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Hierbei kann das Ventil bevorzugt einen magnetischen Anker umfassen, der besonders bevorzugt den Ventilkörper wenigstens teilweise umschließt.
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Durch den magnetisch wechselwirkenden Anker, insbesondere durch einen ferromagnetischen Anker, können die magnetischen Feldlinien des Magneten derart geführt werden, dass diese in Richtung des Ventilkörpers austreten und somit dort die Dichte der magnetischen Feldlinien vorteilhaft erhöhen. Dadurch wird die Leckagefreiheit des Ventils weiter verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Magnet innerhalb des Fluidkanals angeordnet.
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Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders bevorzugter symmetrischer räumlicher Verlauf der magnetischen Feldlinien ermöglicht. Hierbei ist möglichst sicherzustellen, dass das im Fluidkanal strömende Fluid nur geringfügig durch den Magneten in seiner Strömung beeinflusst wird. Mit anderen Worten ist sicherzustellen, dass das Fluid nahezu unbeeinflusst an dem Magneten vorbeiströmt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn der Magnet bezüglich des Fluidkanals zentrisch oder mittig angeordnet ist. Ist der Fluidkanal beispielsweise zylinderartig oder zylinderförmig ausgebildet, so kann dieser eine Zylinderachse beziehungsweise eine axial Achse aufweisen. Hierbei ist es von Vorteil das magnetische Moment des Magnets koaxial zur genannten axialen Achse des Fluidkanals auszurichten.
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Besonders bevorzugt wird der Magnet hierbei innerhalb des Fluidkanals mittels Verbindungsstege angeordnet und positioniert.
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Das ist deshalb von Vorteil, da die Verbindungsstege eine Anordnung und Positionierung des Magneten innerhalb des Fluidkanals und zugleich ein nahezu ungestörtes Vorbeiströmen des Fluids an dem Magneten ermöglichen.
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Bevorzugt werden der Magnet und/oder der Ventilkörper aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigt und/oder diese umfassen eine Beschichtung, die den Magneten und den Ventilkörper umhüllt, ohne die magnetischen Eigenschaften beziehungsweise magnetische Wechselwirkung nachteilig zu beeinflussen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisiert:
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1 eine erste Schnittdarstellung entlang eines ersten Schnittes eines erfindungsgemäßen Ventils;
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2 eine zweite Schnittdarstellung entlang eines zweiten Schnittes des erfindungsgemäßen Ventils aus 1;
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3 eine dritte Schnittdarstellung entlang eines dritten Schnittes des erfindungsgemäßen Ventils aus 1;
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4 eine erste Schnittdarstellung entlang eines ersten Schnittes eines weiteren erfindungsgemäßen Ventils mit einem pilzförmigen Ventilkörper;
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5 eine zweite Schnittdarstellung entlang eines zweiten Schnittes des erfindungsgemäßen Ventils aus 4;
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6 eine dritte Schnittdarstellung entlang eines dritten Schnittes des erfindungsgemäßen Ventils aus 4;
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7 eine erste Ausgestaltung eines Ventilkörpers und eines Magneten eines erfindungsgemäßen Ventils;
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8 eine zweite Ausgestaltung eines Ventilkörpers und eines Magneten eines erfindungsgemäßen Ventils; und
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9 eine dritte Ausgestaltung eines Ventilkörpers und eines Magneten eines erfindungsmäßigen Ventils, wobei der Magnet einen magnetischen Anker aufweist.
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Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkenden Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt das erste erfindungsgemäße Ventil 1. Hierbei ist das Ventil 1 gemäß einer Schnittdarstellung verdeutlicht, wobei sich der Schnitt entlang eines Fluidkanals 12 des Ventils 1 erstreckt.
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Das Ventil 1 weist ein elastisches Element 2, insbesondere eine mechanische Feder oder Andruckfeder, einen Ventilkörper 6 sowie einen Magneten 4 auf. Weiterhin umfasst das Ventil 1 einen Ventilsitz 8 und einen Dichtungsring 10 (Dichtung). Hierbei ist der Dichtungsring 10 am Ventilsitz 8 des Ventils 1 angeordnet.
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Der Ventilkörper 6 des Ventils 1 ist zwischen einer ersten Position 61 und einer zweiten Position 62 bewegbar. Weiterhin ist der Ventilkörper 6 kugelartig oder kugelförmig ausgebildet.
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In der ersten Position 61 bildet der Ventilkörper 6 in Verbindung mit dem Dichtungsring 10 und dem Ventilsitz 8 einen fluiddichten Abschluss des Fluidkanals 12 aus. In der zweiten Position 62 ist der Fluidkanal 12 für die Strömung eines Fluids geöffnet. Die Strömungsrichtung des Fluids ist durch den Pfeil 100 gekennzeichnet.
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Der Magnet 4 des Ventils 1 weist einen magnetischen Nordpol 41 sowie einen magnetischen Südpol 42 auf. Mit anderen Worten ist der Magnet als Dipolmagnet ausgebildet. Weiterhin kann der Magnet 4 als Permanentmagnet ausgebildet sein. Der Magnet 4 ist mittig oder zentriert innerhalb des Fluidkanals 12 angeordnet. Hierbei wird die Strömung des Fluids durch den Fluidkanal 12 nur geringfügig durch den im Fluidkanal 12 angeordneten Magneten 4 beeinflusst. Die Anordnung des Magneten 4 im Fluidkanal 12 erfolgt mittels Verbindungsstege 16, die am Magneten 4 sowie an einer dem Fluid zugewandten Seitenfläche des Fluidkanals 12 angeordnet sind.
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In der ersten Position 61 des Ventilkörpers 6 wirkt auf den Ventilkörper 6 eine durch das elastische Element 2 bereitgestellte mechanische Kraft, insbesondere eine Federkraft, sowie eine durch den Magneten 4 bereitgestellte Reluktanzkraft. Der Magnet 4 ist derart angeordnet, dass sein magnetisches Moment, das durch den Pfeil 101 gekennzeichnet ist, antiparallel, insbesondere koaxial, zur Strömungsrichtung 100 ausgerichtet ist.
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Der magnetische Widerstand zwischen dem Magneten 4 und dem ferromagnetischen Ventilkörper 6 ist am geringsten, wenn der Spalt zwischen dem Magneten 4 und dem Ventilkörper 6 am kleinsten ist. Dadurch ist die Reluktanzkraft bei einem kleinen Abstand (kleiner Spalt) zwischen dem Magneten 4 und dem Ventilkörper 6 am größten. Insbesondere ist in der ersten Position 61 die Reluktanzkraft dominant, sodass der Ventilkörper für geringe Staudrücke des Fluids hauptsächlich durch diese in den Dichtungsring 10 des Ventils 1 gepresst wird. Vorteilhafterweise wird dadurch die Leckagefreiheit des Ventils 1 sichergestellt.
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Erst oberhalb eines Schwellenwertes des Staudruckes des Fluids überwiegt die durch diesen auf den Ventilkörper 6 ausgeübte Druckkraft die Summenkraft aus Reluktanzkraft und mechanischer Kraft. Mit anderen Worten wird oberhalb des Schwellenwertes des Staudruckes der Ventilkörper 6 von der ersten Position 61 zur zweiten Position 62 bewegt, sodass das Ventil 1 oberhalb des genannten Schwellenwertes des Staudruckes für die Strömung des Fluids geöffnet ist. Im Bereich der ersten Position 61 verhält sich das Ventil 1 wie ein bekanntes Ventil mit einer weichen Andruckfeder, da der Einfluss der magnetischen Reluktanzkraft auf den Ventilkörper 6 außerhalb eines Bereiches um die erste Position 61 oder außerhalb der ersten Position 61 vernachlässigbar ist. Das ist deshalb der Fall, da die magnetische Reluktanzkraft nichtlinear vom Abstand abhängt. Insbesondere ist die nichtlineare Kraftkennlinie oder Abstandkennlinie der Reluktanzkraft proportional zu R–4, wobei R den Schwerpunktabstand zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Magneten 4 bezeichnet. Die mechanische Kraft des elastischen Elementes, die insbesondere elastisch ist, weist hingegen eine lineare Abstandkennlinie auf, die proportional zu R ist.
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In 2 ist ein zweiter Schnitt des Ventils 1 aus 1 dargestellt, wobei sich der zweite Schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung 100 des Fluidkanals 12 erstreckt. Der zweite Schnitt entspricht der Richtung II (siehe 1). Hieraus ist der Ventilkörper 6, sowie seine im Schnitt vorhandene Kreisform zu erkennen. Mit anderen Worten ist der Ventilkörper 6 kugelförmig ausgebildet, sodass sich im dargestellten zweiten Schnitt seine Kreisform ergibt.
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In 3 ist ein dritter Schnitt des in 1 dargestellten Ventils 1 senkrecht zur Strömungsrichtung 100 dargestellt. Der dritte Schnitt korrespondiert zur Richtung III (siehe 1). Der dritte Schnitt erstreckt sich durch den Magneten 4, insbesondere durch den magnetischen Südpol 42 des Magneten 4. Hierbei ist der Magnet 4 mittels einer Mehrzahl von Verbindungsstege 16 innerhalb des Fluidkanals 12 angeordnet und positioniert. Die Verbindungsstege 16 erstrecken sich bezüglich der Zylindersymmetrie des Ventils 1 in radialer Richtung. Mit anderen Worten ergibt sich in der gezeigten Schnittdarstellung eine Art Rad, bei dem die Speichen durch die Verbindungsstege 16 und die Nabe durch den Magneten 14 gebildet sind.
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In 4 ist eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer ersten Schnittdarstellung dargestellt. Hierbei erstreckt sich der Schnitt entlang eines Fluidkanals 12 für ein Fluid. Das Fluid weist eine Strömungsrichtung auf, die durch den Pfeil 100 gekennzeichnet ist.
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Im Unterschied zum in 1 dargestellten Ventil 1 weist das in 4 dargestellte Ventil 1 einen pilzförmigen Ventilkörper 6 auf. Durch den pilzförmigen Ventilkörper 6 kann der Dichtungsring 10 und dessen Kontakt mit dem Ventilkörper 6 unabhängig von einer Kontaktfläche (Dichtfläche) des Ventilkörpers 6 mit dem Magneten 4 ausgestaltet werden. Der pilzförmige Ventilkörper 6 weist hierzu einen Pilzfuß 63 sowie einen Pilzkopf 64 auf.
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Die weiteren Elemente entsprechen den in 1 dargestellten und diskutierten Elementen. Das unter 1 Gesagte kann daher unmittelbar auf 4 übertragen werden.
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In 5 ist ein zweiter Schnitt des in 4 dargestellten Ventils 1 dargestellt, wobei der zweite Schnitt sich entlang der Richtung V erstreckt (siehe 4). Der zweite Schnitt schneidet den pilzförmigen Ventilkörper 6. Im gezeigten zweiten Schnitt des Ventils 1 sind der Ventilkörper 6 sowie das Ventil 1 kreisförmig ausgebildet. Das unter 2 Gesagte kann unmittelbar auf 5 übertragen werden.
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In 6 ist ein dritter Schnitt des in 4 gezeigten Ventils 1 dargestellt, der sich senkrecht zur Strömungsrichtung 100 entlang der Richtung VI erstreckt (siehe 4). Hierbei ist analog zu 3 der Magnet 4 mittels einer Mehrzahl von Verbindungstegen 16 innerhalb des Fluidkanals 12 angeordnet. Der Magnet 4 ist im Schnitt kreisförmig ausgebildet. Das unter 3 Gesagte kann unmittelbar auf 6 übertragen werden.
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In 7 ist eine erste Ausgestaltung des Ventilkörpers 6 sowie des Magneten 4 dargestellt. Hierbei ist der Ventilkörper 6 kugelförmig ausgebildet. Entsprechend der Kugelform des Ventilkörpers 6 weist der Magnet 4, insbesondere der magnetische Südpol 42 des Magneten 4 eine konvexe Form auf, die sich der Kugelform des Ventilkörpers 6 anpasst. Mit anderen Worten erstreckt sich die Oberfläche des Magneten 4, die in Kontakt mit dem Ventilkörper 6 ist, nahezu parallel zur Kugeloberfläche des Ventilkörpers 6. Hierbei bildet sich ein vorteilhafter Verlauf der durch den Magneten 4 bewirkten magnetischen Feldlinien aus. Exemplarisch ist eine Auswahl dieser magnetischen Feldlinien mit dem Bezugszeichen 400 gekennzeichnet. Die Feldlinien 400 erstrecken sich, innerhalb eines Spaltes zwischen dem Magneten 4 und dem Ventilkörper 6, nahezu senkrecht zu den genannten Oberflächen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zur Anpassung der magnetischen Feldlinien 400 ist in 8 dargestellt. Wiederum ist der Ventilkörper 6 kugelförmig ausgebildet. Der Magnet 4 weist in Bezug auf den Ventilkörper 6 eine konkave geometrische Form auf. Dadurch ändert sich gegenüber 3 der räumliche Verlauf der magnetischen Feldlinien. Eine Auswahl der magnetischen Feldlinien ist, wie bereits in 3, durch das Bezugszeichen 400 gekennzeichnet.
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In 9 ist eine weitere Ausgestaltung des Ventilkörpers 6 und des Magneten 4 dargestellt. Hierbei weist das Ventil 1 beziehungsweise der Magnet 4 einen Anker 14 auf. Der Anker 14 oder Ankerrückschluss 14 bildet einen magnetischen Rückschluss zwischen dem Magneten 4 und dem Ventilkörper 6 aus. Hierzu ist der Ventilkörper 6 zwischen zwei Polen des Ankers 14 angeordnet. Weiterhin ist der magnetische Südpol 42 des Magneten 4 dem Ventilkörper 6 zugewandt. Durch den Anker 14 kann eine gezielte Führung und/oder Verstärkung der magnetischen Feldlinien und somit eine Verbesserung der Reluktanzkraft in Bezug auf die Leckagefreiheit des Ventils 1 erreicht werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Schließkraft des elastischen Elementes 2, insbesondere einer Feder, in einem weiten Bereich auf die Erfordernisse seiner Anwendung zu optimieren und zudem die Leckagefreiheit des Ventils 1 sicherzustellen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Federn mit einer weichen Federkonstante verwendet werden. Das ist deshalb der Fall, da das erfindungsgemäße Ventil 1 mittels der Reluktanzkraft auch für weiche Federn einen ausreichenden Schließdruck für die Leckagefreiheit des Ventils 1 bereitstellt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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