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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Fluidstroms, mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilraum aufweist, in dem ein Ventilglied beweglich aufgenommen ist und das von einem Fluidkanal durchsetzt ist, der sich zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss erstreckt, wobei eine Mündungsöffnung des Fluidkanals im Ventilraum einen Ventilsitz bildet, der für eine abdichtende Auflage des Ventilglieds in einer Dichtstellung ausgebildet ist, sowie mit einer Stelleinrichtung für eine Einleitung einer Stellbewegung auf das Ventilglied zwischen der Dichtstellung und einer Öffnungsstellung.
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Derartige Ventileinrichtungen sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt, eine breite Verwendung in unterschiedlichsten Applikationen finden elektrisch angesteuerte Magnetventile, bei denen ein beweglich zwischen einer Dichtstellung und einer Öffnungsstellung in einem Ventilraum aufgenommenes Ventilglied mit Hilfe eines magnetischen Spulenantriebs bewegt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinrichtung bereitzustellen, die eine besonders flache Bauweise aufweist und kostengünstig herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung einen Kraftspeicher, ein Formgedächtniselement und eine Hebelgetriebeanordnung umfasst, wobei der Kraftspeicher und das Formgedächtniselement für eine Einleitung unterschiedlich ausgerichteter Kräfte in die Hebelgetriebeanordnung ausgebildet sind, wobei das Ventilglied mit der Hebelgetriebeanordnung gekoppelt ist und wobei das Formgedächtniselement elektrisch mit zwei Anschlussmitteln verbunden ist.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Hebelgetriebeanordnung entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Kraftspeichers und/oder des Formgedächtniselement am Ventilgehäuse abgestützt ist, um die gewünschte Relativbewegung des Ventilglieds zwischen der Dichtstellung und der Öffnungsstellung bei Einleitung geeigneter Kräfte, die vom Kraftspeicher und vom Formgedächtniselement bereitgestellt werden können, vornehmen zu können. Dabei beruht die Bereitstellung einer Kraft durch das Formgedächtniselement auf einer temperaturabhängigen Veränderung der Kristallstruktur des Formgedächtniselements, das insbesondere als Legierung aus den Werkstoffen Nickel und Titan, gegebenenfalls unter Beifügung von Kupfer, hergestellt werden kann. Im Zuge dieser Veränderung der Kristallstruktur kann das Formgedächtniselement beispielsweise so ausgelegt sein, dass es bei einer Erhöhung seiner Temperatur schrumpft. Die Temperaturerhöhung wird insbesondere durch einen Stromfluss herbeigeführt, der das Formgedächtniselement durchsetzt, wobei eine Stromzufuhr über die beiden Anschlussmittel vorgesehen ist.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kraftspeicher bei einer derartigen Schrumpfbewegung des Formgedächtniselement aus einer ersten Vorspannungssituation in eine zweite Vorspannungssituation überführt wird, wobei die innere Energie des Kraftspeichers in der zweiten Vorspannungssituation gegenüber der ersten Vorspannungssituation erhöht ist. Vorzugsweise sind der Kraftspeicher und das Formgedächtniselement derart aufeinander abgestimmt, dass der Kraftspeicher nach Beendigung der Temperaturerhöhung für das Formgedächtniselement durch zumindest teilweise Abgabe seiner während des Schrumpfvorgangs des Formgedächtniselements gespeicherten Formänderungsenergie das Formgedächtniselement aus der geschrumpften Konfigurationen zurück in eine gedehnte Ausgangskonfiguration überführt. Im Zuge der Schrumpfbewegung des Formgedächtniselements findet eine Stellbewegung der Hebelgetriebeanordnung für das Ventilglied statt, so dass dieses zwischen der Dichtstellung und der Öffnungsstellung bewegt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Kraftspeicher zwischen der Hebelgetriebeanordnung und dem Ventilgehäuse angeordnet ist und/oder wenn das Formgedächtniselement zur Bereitstellung eines inneren Kraftflusses in der Hebelgetriebeanordnung ausgebildet ist, um eine Relativbewegung innerhalb der Hebelgetriebeanordnung zu bewirken. Der Kraftspeicher dient somit in einer Doppelfunktion zum einen als Lager für die Hebelgetriebeanordnung, indem er durch seine Abstützung am Ventilgehäuse einen Kraftfluss von der Hebelgetriebeanordnung auf das Ventilgehäuse weiterleitet. Zum anderen kann der Kraftspeicher eine Rückstellkraft vom Ventilgehäuse auf die Hebelgetriebeanordnung einleiten. Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass das Formgedächtniselement ohne eine unmittelbare Abstützung am Ventilgehäuse einen inneren Kraftfluss in der Hebelgetriebeanordnung bereitstellt, um die gewünschte Relativbewegung der Hebelgetriebeanordnung bewirken zu können. Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Formgedächtniselement an unterschiedlichen, voneinander beabstandeten Bereichen der Hebelgetriebeanordnung angekoppelt ist und bei einer Formänderung, insbesondere bei einer Schrumpfung, eine Deformation der Hebelgetriebeanordnung bewirkt, die zu der gewünschten Bewegung des Ventilglieds zwischen der Dichtstellung und der Öffnungsstellung oder umgekehrt führt. Wahlweise ist das Formgedächtniselement als integraler Bestandteil der Hebelgetriebeanordnung ausgebildet, beispielsweise durch zumindest nahezu vollständige Aufnahme in einem Kunststoffteil, insbesondere in einem Kuntstoffspritzgussteil. Alternativ ist das Formgedächtniselement als diskrete Komponente ausgebildet und liegt an wenigstens zwei Auflagepunkten in kraftübertragender Weise an der Hebelgetriebeanordnung an.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Hebelgetriebeanordnung wenigstens zwei Getriebestangen umfasst, die jeweils mit einem ersten Endbereich gelenkig mit dem Ventilglied gekoppelt sind und die an einem zweiten Endbereich des Formgedächtniselements miteinander gekoppelt sind. Hierbei ist davon auszugehen, dass die Getriebestangen bei den von dem Formgedächtniselement und dem Kraftspeicher auf die Hebelgetriebeanordnung eingeleiteten Kräften zumindest im Wesentlichen formstabil sind und aufgrund der gelenkigen Kopplung mit dem Ventilglied relativ zueinander bewegt werden können. Für diese Bewegung ist vorgesehen, dass die zweiten Endbereiche der wenigstens zwei Getriebestangen von dem Formgedächtniselement miteinander verbunden werden, so dass eine Gestaltveränderung des Formgedächtniselements, insbesondere eine Schrumpfung des Formgedächtniselement bei Erhöhung seiner Temperatur, zu einer Relativbewegung der beiden Endbereiche der wenigstens zwei Getriebestangen führt. Durch diese Relativbewegung kann in Kombination mit der Abstützung der Hebelgetriebeanordnung über den Kraftspeicher sowie einer eventuell vorgesehenen weiteren Abstützung der Hebelgetriebeanordnung mit den zweiten Endbereichen am Ventilgehäuse die gewünschte Bewegung des Ventilglieds herbeigeführt werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Getriebestangen in radialer Richtung nach außen vom Ventilglied abragen und dass das Formgedächtniselement, das die zweiten Endbereiche der Getriebestangen miteinander verbindet, wendelförmig ausgebildet ist. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass das Ventilglied durch die Bewegung der Hebelgetriebeanordnung eine zumindest im Wesentlichen lineare Bewegung längs einer Bewegungsachse durchführt und dass Längsachsen der Getriebestangen bezogen auf diese Bewegungsachse in radialer Richtung nach außen ausgerichtet sind. Vorzugsweise ist ein Winkel zwischen der Bewegungsachse und der jeweiligen Getriebestange ungleich 90 Grad. Hierdurch kann bei einer Krafteinleitung auf die zweiten Endbereiche der wenigstens zwei Getriebestangen mit einer vom Formgedächtniselement, insbesondere durch temperaturbedingte Schrumpfung, bereitgestellten Kraft, die zumindest eine radial nach innen auf das Ventilglied ausgerichtete Kraftkomponente aufweist, eine Abstandsverringerung für die zweiten Endbereiche der Getriebestangen bewirkt werden, die zur gewünschten Linearbewegung des Ventilglieds längs der Bewegungsachse führt. Ferner ist vorgesehen, dass das Formgedächtniselement wendelförmig ausgebildet ist, wobei eine Mittelachse des wendelförmigen Formgedächtniselements zumindest im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial, zur Bewegungsachse des Ventilglieds ausgerichtet ist. Damit wird einerseits eine vorteilhafte Kraftübertragung vom Formgedächtniselement auf die zweiten Endbereiche der Getriebestangen gewährleistet, andererseits wird durch die Wendelform verhinder, dass ein Anfangsbereich des Formgedächtniselements unmittelbar mit einem Endbereich des Formgedächtniselements in Verbindung steht, wodurch ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss gebildet würde. Vielmehr ist vorgesehen, dass der Anfangsbereich des Formgedächtniselements insbesondere in Richtung der Bewegungsachse beabstandet vom Endbereich des Formgedächtniselements angeordnet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein an den Anschlussmitteln eingeleiteter elektrischer Strom das gesamte Formgedächtniselement durchsetzt, womit eine zumindest weitgehend homogene Erwärmung des Formgedächtniselement gewährleistet wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweiten Endbereiche der Getriebestangen bezogen auf eine vom Ventilglied bestimmte Mittelachse in gleicher Winkelteilung angeordnet sind und/oder jeweils den gleichen Abstand zur Mittelachse aufweisen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Ventilglied symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch, ausgebildet ist und eine Symmetrieachse des Ventilglieds auch als Mittelachse bezeichnet werden kann. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Mittelachse parallel zur Bewegungsachse des Ventilglieds ausgerichtet ist. Da die Bewegung des Ventilglieds zwischen der Öffnungsstellung und der Dichtstellung vorzugsweise linear erfolgen soll, wird durch die Anordnung der Getriebestangen in gleicher Winkelteilung bezogen auf die Mittelachse eine homogene Kraftübertragung zwischen dem Formgedächtniselement, der Hebelgetriebeanordnung und dem Ventilglied ermöglicht. In gleicher Weise gilt dies, wenn die Getriebestangen alle die gleiche Länge aufweisen, so dass die zweiten Endbereiche den gleichen Abstand zur Mittelachse aufweisen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Getriebestangen eine kegelmantelförmige Hüllgeometrie bestimmen und/oder dass der Kraftspeicher einstückig mit dem Hebelgetriebe ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Getriebestangen sowohl in der Öffnungsstellung als auch in der Abdichtstellung für das Ventilglied mit ihren Mittelachsen, die auch als Längsachsen bezeichnet werden können, jeweils eine kegelmantelförmige Hüllgeometrie bestimmen. Dabei unterscheiden sich die Kegelwinkel der beiden Hüllgeometrien für die Öffnungsstellung und die Abdichtstellung voneinander, wobei die Differenz der Kegelwinkel in Verbindung mit der Länge der Getriebestangen in radialer Richtung den Bewegungsweg des Ventilglieds längs der Bewegungsachse bestimmt. Vorzugsweise sind die Getriebestangen in der Art von Speichen eines radial gespeichten Speichenrades angeordnet. Wahlweise sind die Getriebestangen in einer einzigen kegelmantelförmigen Hüllgeometrie angeordnet oder eventuell auch in einer als Doppelkegel ausgebildeten Hüllgeometrie. Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass der Kraftspeicher einstückig mit dem Hebelgetriebe ausgebildet ist. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die gelenkige Verbindung zwischen den Getriebestangen und dem Ventilglied als Festkörpergelenk ausgebildet ist, wobei dieses Festkörpergelenk derart dimensioniert ist, dass es einerseits durch die Gestaltänderung des Formgedächtniselements die gewünschte, insbesondere lineare, Stellbewegung des Ventilglieds zulässt und andererseits eine ausreichend große Rückstellkraft auf das Formgedächtniselement ausüben kann. Somit kann das Formgedächtniselement nach einer aktiven Phase, in der eine Schrumpfung durch Temperaturerhöhung erzielt wurde, aus einer geschrumpften Funktionsposition in eine gedehnte Ruheposition überführt werden. Zweckmäßig ist es, wenn an einem zweiten Endbereich der Getriebestange ein in einer Umfangsrichtung ausgerichteter Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist und wenn das Formgedächtniselement an einer radial außen liegenden Umfangsfläche des Kreisbogenabschnitts anliegt. Hierbei dient der Kreisbogenabschnitt für eine Kraftübertragung zwischen dem Formgedächtniselement und einem in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse des Ventilglieds verlaufenden, insbesondere stangenförmigen Abschnitt der Getriebestange. Die die Bogenform des Kreisbogenabschnitts gewährleistet eine vorteilhafte Abstützung des Formgedächtniselements, so dass dieses keine lokale Überbeanspruchung erfährt, insbesondere während der Aufheizung und dem damit verbundenen Schrumpfungsvorgang. Exemplarisch ist die jeweilige Getriebestange T-förmig ausgebildet, wobei eine Basislinie der T-Geometrie die beiden Endbereiche miteinander verbindet und in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse des Ventilglieds ausgerichtet ist. Der Querstrich der T-Geometrie ist kreisbogenförmig ausgebildet, wobei das Formgedächtniselement an einer radial außenliegenden Umfangsfläche des Kreisbogenabschnitts anliegt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbart zueinander angeordnete Kreisbogenabschnitte gemeinsam auf einem Kreisring angeordnet sind und zumindest in der Dichtstellung oder in der Öffnungsstellung einen in Umfangsrichtung erstreckten Bewegungsspalt begrenzen. Dieser Bewegungsspalt stellt sich zumindest für denjenigen Fall ein, dass das Formgedächtniselement gedehnt ist. Bei einem Schrumpfungsvorgang für das Formgedächtniselement ergibt sich eine Verringerung einer Spaltweite des Bewegungsspalts, wodurch auch ein Radius des durch die Kreisbogenabschnitte gebildeten Kreisrings reduziert wird. Damit einhergehend tritt eine Veränderung des Kegelwinkels für die kegelmantelförmige Hüllgeometrie ein. Vorzugsweise ist der Bewegungsspalt derart bemessen, dass er in einer der beiden Funktionsstellungen des Ventilglieds, also in der Öffnungsstellung oder der Dichtstellung, minimal wird, insbesondere verschwindet. Sofern die benachbart angeordneten Kreisbogensegmente im Zuge der Schrumpfbewegung des Formgedächtniselements in stirnseitige Anlage zueinander gelangen und damit der Bewegungsspalt verschwindet, wird hierdurch eine unerwünschte Überlastung des Formgedächtniselements während des Schrumpfungsvorgangs verhindert. Das Formgedächtniselement kann sich somit im Zustand seiner maximalen Schrumpfung vollumfänglich an einen aus den Kreisbogenabschnitten gebildeten, geschlossenen Kreisring anschmiegen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Formgedächtniselement für eine Einleitung einer radial nach innen gerichteten Stellkraft auf die zweiten Endbereiche ausgebildet ist und dass der Kraftspeicher für eine Einleitung einer axial ausgerichteten Rückstellkraft auf das Ventilglied ausgebildet ist. Das Formgedächtniselement stellt die radial nach innen gerichteten Stellkraft auf wenigstens zwei zweite Endbereiche der Getriebestangen durch eine Verringerung des Durchmessers seiner wendelförmige in Anordnung zur Verfügung. Hierdurch nähern sich die zweiten Endbereich aneinander an und der der Kegelwinkel der kegelmantelförmigen Hüllgeometrie, die durch die Getriebestangen gebildet wird, vergrößert sich. Das im Zentrum des speichenartig ausgebildeten Hebelgetriebes angeordnete Ventilglied führt eine lineare Bewegung längs einer Bewegungsachse durch, die normal zu einer von den Kreisbogenabschnitten der Getriebestangen gebildeten Ebene ausgerichtet ist. Um eine vorteilhafte Einleitung einer Rückstellkraft auf das Ventilglied zu gewährleisten, ist der Kraftspeicher in axialer Verlängerung des Ventilglieds, vorzugsweise koaxial zur Mittelachse des Ventilglieds angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Kraftspeicher als Wendelfeder ausgebildet, die an einer axialen Stirnfläche des Ventilglieds und an einer gegenüberliegend angeordneten Innenoberfläche des Ventilraums abgestützt ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ventilglied einen Ventilgliedträger umfasst, der mit den ersten Endbereichen der Gelenkstangen jeweils Festkörpergelenke ausbildet und dass das Ventilglied ein Dichtelement umfasst, das am Ventilgliedträger festgelegt ist und das aus einem gummielastischen Werkstoff für eine abdichtende Anlage am Ventilsitz ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine perspektivische Draufsicht auf eine Ventileinrichtung,
- 2 eine Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung gemäß der 1,
- 3 eine Schnittdarstellung der Ventileinrichtung gemäß den 1 und 2, und
- 4 eine perspektivische Darstellung einer Hebelgetriebeanordnung aus der Ventileinrichtung gemäß den 1 bis 3.
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Eine in der 1 in zusammengebauter Darstellung gezeigte Ventileinrichtung 1 ist zur Beeinflussung eines Fluidstroms ausgebildet, der die Ventileinrichtung 1 durchströmen kann. Hierzu umfasst die Ventileinrichtung 1 einen hülsenförmig ausgebildeten Eingangsanschluss 2 sowie einem ebenfalls hülsenförmig ausgebildeten Ausgangsanschluss 3. Sowohl der Eingangsanschluss 2 als auch der Ausgangsanschluss 3 sind jeweils zur Kopplung mit einem nicht näher dargestellten Fluidschlauch vorgesehen. Hierbei kann am Eingangsanschluss 2 mit dem nicht dargestellten Fluidschlauch eine Fluidzufuhr an die Ventileinrichtung 1 vorgenommen werden, während am Ausgangsanschluss 3 mit dem ebenfalls nicht dargestellten Fluidschlauch eine Fluidabfuhr aus der Ventileinrichtung 1 vorgenommen werden kann.
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Ferner umfasst die Ventileinrichtung ein rein exemplarisch aus einer Grundplatte 4, einem Ventilgliedträger 5 und einem Abschlussdeckel 6 aufgebautes Ventilgehäuse 7, wie dies insbesondere aus der Explosionsdarstellung der 2 und der Schnittdarstellung der 3 zu entnehmen ist.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass der Eingangsanschluss 2 und der Ausgangsanschluss 3 mit hohlzylindrisch ausgebildeten Endbereichen 8, 9 jeweils in nicht näher dargestellten, korrespondierend ausgebildeten Ausnehmungen der Grundplatte 4 abdichtend festgelegt werden können. Dabei erstreckt sich ausgehend von der nicht gezeigten Ausnehmung für den Eingangsanschluss 2 in der Grundplatte 4 ein Eingangskanal 10, der an einer zentral an einer Oberseite 11 der Grundplatte 4 vorgesehenen Mündungsöffnung 12 ausmündet. Ferner erstreckt sich ausgehend von der nicht dargestellten Ausnehmung zur Aufnahme des hohlzylindrischen Endbereichs 9 des Ausgangsanschlusses 3 ein Ausgangskanal 15, der in einer beabstandet zur Mündungsöffnung 12 angeordneten Mündungsöffnung 16 an der Oberseite 11 der Grundplatte 4 ausmündet.
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Ferner sind ausgehend von der Oberseite 11 der Grundplatte 4 rein exemplarisch 4 Befestigungsbohrungen 17, 18, 19 angebracht, mit denen der Ventilgliedträger 5 unter Verwendung nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben an der Grundplatte 4 festgelegt werden kann.
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Der Ventilgliedträger 5 ist von einer beispielhaft zentrisch angeordneten ersten Ausnehmung 21 sowie von einer exzentrisch angeordneten, zweiten Ausnehmung 22 durchsetzt. Dabei ist die erste Ausnehmung 21 für eine fluidisch kommunizierende Anordnung gegenüberliegend zur Mündungsöffnung 12 vorgesehen, während die zweite Ausnehmung 22 für eine fluidisch kommunizierende Verbindung gegenüberliegend zur Mündungsöffnung 16 vorgesehen ist. Ferner ist eine nicht näher dargestellte Unterseite 23 des Ventilgliedträgers 5 für eine abdichtende Anlage an der Oberseite 11 der Grundplatte 4 vorgesehen, so dass ein Fluidstrom ausschließlich durch die beiden Ausnehmungen 21 und 22 stattfinden kann.
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An einer der Grundplatte 4 abgewandten Oberseite 24 des Ventilgliedträgers 5, die beispielhaft eben ausgebildet ist, erstreckt sich ein kreiszylindrisch ausgebildeter Ringbund 25, der vorzugsweise einstückig mit dem Ventilgliedträger 5 ausgebildet ist. Der Ringbund 25 weist eine ringförmig ausgebildete Innenoberfläche 26 als Bewegungsanschlag für eine Hebelgetriebeanordnung 27 auf, die nachstehend näher beschrieben wird.
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Ferner dient der Ringbund 25 mit einer Außenoberfläche 28 einer Zentrierung des Abschlussdeckels 6, der gemäß der Darstellung der 3 einen glockenartigen Querschnitt aufweist und mit einer umlaufenden axialen Stirnfläche 29 unter Zwischenschaltung einer aus gummielastischem Material hergestellten Flachdichtung 30 zu abdichtenden Auflage auf der Oberseite 11 der Grundplatte 4 ausgebildet ist. Dabei begrenzen die Oberseite 24 des Ventilträgers 5 und eine Innenoberfläche 62 des Abschlussdeckels 6 einen Ventilraum 63.
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Um die Zentrierung des Abschlussdeckels 6 gegenüber der Grundplatte 4 zu gewährleisten, ist der Abschlussdeckel 6 benachbart zur umlaufenden Stirnfläche 29 mit einer kreiszylindrischen Ausnehmung 31 versehen, deren Innendurchmesser geringfügig größer als ein Außendurchmesser des Ringbunds 27 gewählt ist. Somit ist bei einer Montage des Abschlussdeckels 6 auf die Grundplatte 4 mit dem darauf ausgebildeten Ringbund 25 eine gegenseitige Zentrierungswirkung zwischen Grundplatte 4 und Abschlussdeckels 6 gewährleistet.
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Wie der Schnittdarstellung der 3 ferner entnommen werden kann, ist die erste Ausnehmung 21 im Ventilgliedträger 5 durch eine Hülse 32 mit kreiszylindrischem Querschnitt begrenzt. Die Hülse 32 ragt sowohl über die Unterseite 23 als auch über die Oberseite 24 des Ventilgliedträgers 5 hinaus und ist an einer dem Abschlussdeckel 6 zugewandten Stirnfläche kegelabschnittsförmig verjüngt ausgebildet. Eine kreisförmige Innenkante 33 der Hülse 32 dient hierbei als Ventilsitz. Der über die Unterseite 23 herausragende Abschnitt der Hülse 32 ist zur Aufnahme in der Mündungsöffnung 12 der Grundplatte 4 vorgesehen und gewährleistet damit eine Zentrierung des Ventilgliedträgers 5 gegenüber der Grundplatte 4.
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An einer dem Ventilgliedträger 5 abgewandten Oberseite 34 des Abschlussdeckels 6 erstreckt sich längs einer Axialrichtung 35 ein mit einem Außengewinde 36 versehener Ringbund 37, der rein exemplarisch mit einem auf das Außengewinde 36 aufgeschraubten Schraubdeckel 38 versehen ist. Vorzugsweise sind der Ringbund 34 und der Schraubdeckel 38 derart aufeinander angepasst, dass diese beiden Komponenten eine fluiddichte Verbindung gewährleisten.
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Die in den 2, 3 und 4 näher dargestellte Hebelgetriebeanordnung 27 umfasst rein exemplarisch ein Ventilglied 40 sowie mehrere gelenkig am Ventilglied 40 angelehnte Gelenkstangen 41, die bezogen auf die Axialrichtung 35, die auch als Bewegungsachse und Mittelachse des Ventilglieds 40 angesehen werden kann, in radialer Richtung nach außen erstreckt sind.
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Dabei sind schematisch eingezeichnete Erstreckungsachsen 42 der Gelenkstangen 41 auf einer ebenfalls nur schematisch in der 2 angedeuteten kegelmantelförmigen Hüllgeometrie 43 angeordnet, die in der Darstellung der 3 einen Kegelwinkel 44 aufweist.
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Rein exemplarisch liegt das Ventilglied 40, das einen einstückig mit den Gelenkstangen 41 verbundenen Ventilgliedträger 45 sowie ein Dichtelement 46 umfasst, mit dem Dichtelement 46 abdichtend auf der als Ventilsitz dienenden Innenkante 33 der Hülse 32 auf. Dadurch blockiert das im Ventilraum 63 angeordnete Ventilglied 40 eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der ersten Ausnehmung 21 und der zweiten Ausnehmung 22.
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Um diese Dichtstellung für das Dichtelement 46 aufrecht zu erhalten, ist an einer dem Dichtelement 46 abgewandten Stirnseite 47 des Ventilgliedträgers 45 ein rein exemplarisch als Wendelfeder 48 ausgebildeter Kraftspeicher abgestützt, der mit einem entgegengesetzten Endbereich an einem ringförmigen Rücksprung 49 des Schraubdeckels 38 aufliegt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wendelfeder 48 in der dargestellten Dichtstellung gemäß der 3 eine aerinafüaiae Vorspannung aufweist, mit der eine zuverlässige Anlage des Dichtelements 46 auf der Innenkante 33 sichergestellt werden kann.
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Dabei sind sowohl die Vorspannung der Wendelfeder 48 als auch eine Federkonstante der Wendelfeder 48 derart gewählt, dass die Hebelgetriebeanordnung 27 durch Erwärmung eines Formgedächtniselements 50 eine lineare Relativbewegung längs der Axialrichtung 35 für das Ventilglied 40 durchführen kann, um das Dichtelement 46 von der Innenkante 33, gemäß der Darstellung der 3 in vertikaler Richtung nach oben, abzuheben und damit eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der ersten Ausnehmung 21 und der zweitenzweiten Ausnehmung 22 durch den Ventilraum 63 hindurch freizugeben.
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Wie aus den Darstellungen der 2 und 4 entnommen werden kann, ist das als Draht aus einer Formgedächtnislegierung hergestellte Formgedächtniselement 50 für eine wendelförmige Anordnung an radial außenliegenden, als Kreisbogenabschnitte 51 ausgebildeten zweiten Endbereiche der Getriebestangen 41 vorgesehen. Um hierbei einerseits eine vollständige Umschlingung sämtlicher Kreisbogenabschnitte 51 der Hebelgetriebeanordnung 27 zu gewährleisten und andererseits einen Kurzschluss zwischen einem Anfangsbereich 52 und einem Endbereich 53 des Formgedächtniselements 50 zu vermeiden sind die Kreisbogenabschnitte 51 mit einer umlaufenden, nutförmigen Vertiefung 54 versehen, deren in der Detaildarstellung der 3 erkennbare Steigung ungefähr dass 7-fache eines Drahtdurchmessers des Formgedächtniselements 50 beträgt.
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In der Dichtstellung gemäß der 3, die auch in der Darstellung der Hebelgetriebeanordnung 27 in der 4 repräsentiert ist, weisen benachbarte Kreisbogenabschnitte 51 jeweils Bewegungsspalte 55 zueinander auf. Die Bewegungsspalte 55 ermöglichen eine Veränderung eines symbolisch in der 4 eingezeichneten Kreisdurchmessers 56 für die Kreisbogenabschnitte 51. Eine derartige Durchmesserveränderung wird dadurch herbeigeführt, dass das Formgedächtniselement 50 mit seinem Anfangsbereich 52 sowie mit einem Endbereich 53 jeweils unter Zuhilfenahme einer Befestigungsschraube 57, 58 am Ventilträger 5 festgelegt ist, wobei die Befestigungsschrauben 57, 58 auch für eine nicht näher dargestellte elektrische Kontaktierung des Formgedächtniselements 50 eingesetzt werden.
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Bei einer Stromzufuhr in das Formgedächtniselement 50 erfährt dieses durch den Stromfluss, der von der angelegten elektrischen Spannung sowie vom Innenwiderstand des Formgedächtniselements 50 abhängt, eine Temperaturerhöhung, die zu einer Veränderung der Kristallstruktur des Formgedächtniselements führt. Dabei ist das Formgedächtniselement 50 derart konditioniert, dass es im Zuge einer Temperaturerhöhung eine Verkürzung erfährt, durch die eine Reduzierung des Kreisdurchmessers 56 sowie eine Verringerung der Bewegungsspalte 55 herbeigeführt wird. Mit der Verringerung des Kreisdurchmessers 56 verändert sich der Kegelwinkel 44 für die Ausrichtung der Gelenkstangen 41 zueinander, wodurch eine Linearbewegung des Ventilglieds 40 in Axialrichtung 35 stattfindet. Hierdurch wird das Dichtelement 46 von der Innenkante 33 abgehoben. Im Zuge dieser Linearbewegung des Ventilglieds 40 findet auch eine Kompression der als Kraftspeicher dienenden Wendelfeder 48 statt, die solange aufrechterhalten wird, wie das Formgedächtniselement 50 eine erhöhte Temperatur aufweist.
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Sofern sich die Temperatur des Formgedächtniselements 50, insbesondere nach Abschaltung einer Stromversorgung, wieder auf ein Ausgangsniveau reduziert, kann die Wendelfeder 48 die gespeicherte (Deformations-)Energie dazu nutzen, das Ventilglied 40 aus der nicht dargestellten Öffnungsstellung in die Dichtstellung gemäß der 3 zu überführen. Hierbei geht auch eine Durchmesservergrößerung für den Kreisdurchmesser 56, eine Vergrößerung der Bewegungsspalte 55 sowie eine Dehnung des Formgedächtniselements 50 mit einhergeht.
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Eine Anpassung des Bewegungsverhaltens der Hebelgetriebeanordnung 27 kann mittels Verstellung des Schraubdeckels 38 vorgenommen werden, der aus der vollständig aufgeschraubten Stellung gemäß der 3 in eine Position gebracht werden kann, in der ein Abstand zwischen dem ringförmigen Rücksprung 49 und der Stirnseite 47 des Ventilgliedträger 45 vergrößert wird, so dass die innere Vorspannung der Wendelfeder 48 reduziert wird.
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Wie aus der Darstellung der 4 entnommen werden kann, sind die Gelenkstangen 41 mit einem ersten Endbereich 59 jeweils mittels eines, insbesondere einstückig ausgebildeten, Festkörpergelenks 61 mit dem Ventilgliedträger 45 verbunden. Ferner geht aus der Darstellung der 4 hervor, dass die Kreisbogenabschnitte 51, insbesondere einstückig, an den zweiten Endbereichen 60 der Gelenkstangen 41 angeordnet sind.
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Wie aus der Darstellung der 3 entnommen werden kann, dient der Ringbund 25 mit seiner Innenoberfläche 26 als Bewegungsanschlag für die Kreisbogenabschnitte 51, wodurch eine zu starke Dehnung des Formgedächtniselements 50 verhindert wird. Ferner dient die Kombination der Wendelfeder 48 mit dem Schraubdeckel 38 als axialer Bewegungsanschlag für das Ventilglied 40, wobei zudem eine Vertikalbewegung des Ventilglieds 40 unterbunden wird, sobald benachbarte Kreisbogenabschnitte 51 unmittelbar aneinandergrenzen und damit der jeweilige Bewegungsspalt 55 verschwindet.
