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Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Ventil zur Verteilung eines flüssigen Mediums, eine Ventilanordnung und eine Reinigungsvorrichtung.
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Die
DE 10 2016 120 641 A1 betrifft eine Steuerung der Verteilung von Waschwasser. Die Steuerung weist eine Vielzahl von Waschwasserausgängen auf, welche jeweils mit einem Ventil geöffnet oder geschlossen werden können. Die Öffnung bzw. das Schließen der Ventile wird über eine Nockenwelle gesteuert, wobei jedem der Ventile ein Nocken der Nockenwelle zugeordnet ist. Bei der bekannten Steuerung können somit nur vorbestimmte Kombinationen von Waschwasserausgängen gleichzeitig geöffnet werden. Um diesen Zustand zu erreichen, muss die Nockenwelle in die entsprechende Position gedreht werden, was zum Überfahren anderer Öffnungszustände führt, bei der Waschwasser an nicht erwünschten Waschwasserausgängen ausgegeben wird. Dieses führt zu einem erhöhten Waschwasserverbrauch. Ein solcher erhöhter Waschwasserverbrauch macht es entweder notwendig in Fahrzeugen größere Waschwassertanks vorzusehen oder häufiger aufzufüllen.
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Die
DE 10 2016 120 642 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verteilung von Waschwasser mit einer Ventilplatte. Die bekannte Vorrichtung weist eine Anschlussplatte mit einer Vielzahl von Anschlüssen auf. Auf der Rückseite der Anschlussplatte ist eine drehbare Verschlussplatte angeordnet, mit der ein oder mehrere Anschlüsse durch Auswahl einer Stellung der Verschlussplatte geöffnet werden können. Auch hier werden gegebenenfalls mehrere nicht-erwünschte Anschlüsse kurz geöffnet, um die Verschlussplatte in die gewünschte Position zu drehen, was zu einem erhöhten Waschwasserverbrauch führt.
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Die
DE 11 2009 004 389 T5 betrifft ein Ventil. Das Ventil umfasst ein elektromagnetbetätigtes Pilotventil und ein Hauptventil mit einer Membran. Das Ventil umfasst einen Ventilkörper, der einen Einlass, einen Auslass und eine dazwischen definierte Hauptventilfunktionskammer aufweist, wobei der Ventilkörper ferner einen Bypasskanal in Fluidkommunikation mit dem Auslass definiert; einen Hauptventilfunktionskammerkörper, der betriebsmäßig mit dem Ventilkörper gekoppelt ist, um die Hauptventilfunktionskammer zu umschließen, wobei der Hauptventilfunktionskammerkörper eine Pilotventilöffnung darin bildet, um Fluidkommunikation zwischen der Hauptventilfunktionskammer und dem Bypasskanal bereitzustellen; ein Hauptventilfunktionselement, das in der Hauptventilfunktionskammer positioniert und betätigbar ist, um einen Hauptdurchfluss von Wasser vom Einlass zum Auslass zu steuern, wobei das Hauptventilfunktionselement mindestens eine dort hindurch positionierte Überströmbohrung aufweist; ein Pilotventilfunktionselement, das positioniert ist, um einen Bypassfluss von Wasser von der Hauptventilfunktionskammer durch die Pilotventilöffnung zum Auslass zu steuern, um eine Stellung des Hauptventilfunktionselements zu steuern; und ein Mittel zum Steuern des Pilotventilfunktionselements, wobei das Mittel einen Hebelarm nutzt, um Gegenkraftvervielfachung bereitzustellen, um das Pilotventilfunktionselement zu positionieren. Weiterhin ist in der
DE 11 2009 004 389 T5 eine Pilotventilkonstruktion offenbart, bei der ein Stößel eines Pilotventils mit einem relativ kleinen Elektromagneten betrieben wird und mittels Differenzdruck die Membran eines Hauptventils geöffnet oder geschlossen wird.
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Die
DE 10 2017 116 654 A1 offenbart eine Anordnung zur Verteilung von Waschwasser in einem Fahrzeug, wobei sich hinter einer Pumpe zunächst eine zentrale Waschwasserleitung erstreckt und davon abgehend eine Mehrzahl von einzeln schaltbaren Stichleitungen zu Abnehmern.
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Die
DE 10 2016 218 432 A1 offenbart ein druckbetätigtes Sperrventil und ein Fluidverteilungssystem. Das Sperrventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einer Kammer mit einem darin angeordneten Ventilkörper mit einem mechanischen Anschlag zum Sperren oder Entsperren des Ventilkörpers bei Aktivierung.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Ventil, eine Ventilanordnung und eine Reinigungsvorrichtung anzugeben, welche einen reduzierten Waschwasserverbrauch hat.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Ventils durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der Ventilanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 10 und hinsichtlich der Reinigungsvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich durch die jeweiligen Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Ventil für ein Reinigungssystem umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Pumpenanschluss und einem Verbraucheranschluss, weiterhin umfassend ein Hauptventil und ein Steuerventil und eine Elektronikkammer, welche in dem Ventilgehäuse aufgenommen sind. Pumpenanschluss und Verbraucheranschluss können an zwei unterschiedlichen Seiten des Ventilgehäuses angeordnet sein. Die Elektronikkammer ist eine Kammer, die so abgedichtet ist, dass kein Fluid, insbesondere keine Flüssigkeit, aus dem Ventilgehäuse dort eindringen kann.
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Das Hauptventil weist einen Hauptventileingang, der mit dem Pumpenanschluss fluidverbunden ist, und einen Hauptventilausgang, der mit dem Verbraucheranschluss fluidverbunden ist, auf.
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Das Hauptventil mit einem Hauptventilkörper weist weiterhin eine Membran auf, welche zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt werden kann, wobei in einer Offenstellung der Hauptventileingang mit einer Hauptventileingangskammer mit dem Hauptventilausgang mit einer Hauptventilausgangskammer durch den Hauptventilkörper fluidverbunden ist und in einer Schließstellung keine Fluidverbindung durch den Hauptventilkörper zwischen Hauptventileingang und Hauptventilausgang besteht. Der Hauptventilkörper kann insbesondere zylinderförmig ausgestaltet sein. Die Form der Membran ist zweckmäßigerweise an die Querschnittsform des Hauptventilkörpers angepasst; insbesondere kann sie kreisförmig ausgestaltet sein. Dabei kann die Membran einen steifen zentralen Bereich aufweisen, welcher insbesondere eine obere Öffnung, die Ventilöffnung des Hauptventilkörpers verschließt, und einen sich darum erstreckenden flexiblen Bereich, welcher zur Bewegung der Membran in Öffnungsstellung und Schließstellung dient. Die Membran ist zweckmäßigerweise in einem Außenbereich mit dem Ventilgehäuse dichtend verbunden.
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Das Steuerventil weist einen Steuerventileingang mit einer Steuerventileingangskammer und einen Steuerventilausgang mit einer Steuerventilausgangskammer auf, wobei der Steuerventileingang mit dem Pumpenanschluss fluidverbunden ist und der Steuerventilausgang mit einem Ventilgehäuseausgang fluidverbunden ist. Der Ventilgehäuseausgang ist mit dem Verbraucheranschluss zusammen ausgeführt. Hauptventilausgangskammer und Steuerventilausgangskammer sind fluidverbunden. Insbesondere ist die Steuerventilausgangskammer ein Teil der Hauptventilausgangskammer. Das Steuerventil umfasst weiterhin einen Steuerventilkörper, einen Aktor mit einem Bewegungsübertragungselement, ein bewegliches Ventilelement, und ein mit dem beweglichem Ventilelement verbundenes Dichtelement, wobei der Aktor sich durch ein Durchloch von der Elektronikkammer zum Steuerventilkörper erstreckt. Das Durchloch ist in einer Wand angeordnet, die die Elektronikkammer von der Steuerventileingangskammer oder Steuerventilausgangskammer trennt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Durchloch mit einer Dichtung versehen. Mit dem Aktor kann das Steuerventil in eine Schließstellung gebracht werden, in der keine Fluidverbindung zwischen Steuerventileingang und Steuerventilausgang durch den Steuerventilkörper besteht, und in eine Öffnungsstellung gebracht werden, in der eine Fluidverbindung zwischen Steuerventileingang und Steuerventilausgang durch den Steuerventilkörper besteht. Der Aktor umfasst in einer Ausgestaltung ein als Hebelelement ausgeführtes Bewegungsübertragungselement, welches gleichzeitig das bewegliche Ventilelement ist, dessen eines Ende mit dem Gehäuse direkt oder indirekt verbunden ist und an dessen anderem Ende das Dichtelement zum Öffnen und Schließen des Steuerventils angeordnet ist. Die Betätigung des Aktors ist insbesondere elektrisch möglich. Insbesondere umfasst der Aktor weiterhin eine Steuerplatine und einen Träger.
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Durch ein Öffnen des Steuerventils wird das Hauptventil geöffnet und durch ein Schließen des Steuerventils wird das Hauptventil geschlossen. Somit ist bei offenem Steuerventil das Hauptventil entweder geöffnet oder öffnet sich und bei geschlossenem Steuerventil ist das Hauptventil geschlossen oder schließt sich. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils ist, dass gezielt das Ventil durch die Betätigung des Aktors geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Wasserverbrauch ist gering. Es kann vorgesehen sein, dass teilgeöffnete Positionen möglich sind oder auch nicht möglich sind. Das Fluid ist insbesondere eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine wässrige Flüssigkeit, vorzugsweise eine Reinigungsflüssigkeit.
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In Ausgestaltung liegt gegen die Membran ein erster Fluiddruck von einer dem Hauptventilkörper zugewandten Seite und ein zweiter Fluiddruck von einer dem Hauptventilkörper abgewandten Seite an, wobei zweckmäßigerweise der erste Fluiddruck in der Hauptventileingangskammer an der Membran anliegt und der zweite Fluiddruck in der Steuerventileingangskammer an der Membran anliegt. Der erste Fluiddruck entspricht dem durch eine Vorpumpe aufgebauten Druck. Bei geschlossenem Steuerventil wird durch die Fluidverbindung zwischen Steuerventileingangskammer und Hauptventileingangskammer ein gleichgroßer zweiter Fluiddruck aufgebaut. Die Membran bleibt somit in einer Schließstellung. Bei geöffnetem Steuerventil wird durch Abfluss durch den Steuerventilkörper der zweite Fluiddruck soweit reduziert, dass sich die Membran zum geöffneten Zustand des Hauptventils bewegt. Somit ist insbesondere bei geschlossenem Steuerventil der erste Fluiddruck und der zweite Fluiddruck gleich groß und bei geöffnetem Steuerventil der erste Fluiddruck größer als der zweite Fluiddruck.
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In weiterer Ausgestaltung ist die Elektronikkammer neben oder in einem Ventilhauptgehäuse angeordnet. Dabei umfasst das Ventilhauptgehäuse die Hauptventileingangskammer, die Hauptventilausgangskammer, die Steuerventileingangskammer und die Steuerventilausgangskammer.
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Zweckmäßigerweise ist die Membran mit einem Rückstellelement verbunden, wobei das Rückstellelement insbesondere eine zwischen einer Ventilgehäusewand und der Membran auf einer dem Hauptventilkörper abgewandten Seite angeordnete Feder umfasst. Insbesondere kann die Feder eine Spiralfeder sein, welche zwischen der Membran und dem Ventilgehäusedeckel angeordnet ist. Die Membran kann in einem zentralen Bereich, insbesondere einem kreisförmigen zentralen Bereich steif ausgeführt sein, wobei sich um den steifen Bereich ein elastischer Bereich erstreckt, welcher insbesondere ringförmig ausgeführt ist. Vorteil des Rückstellelements ist, dass die Membran gezielter in die Schließstellung gebracht werden kann.
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Weiterhin zweckmäßigerweise umfasst der Aktor einen oder mehrere Drähte, insbesondere SMA-Drähte, mittels derer das bewegliche Ventilelement zwischen der Offen und der Schließstellung bewegt wird. Unter SMA wird ein sogenanntes Shape Memory Alloy verstanden, d.h. eine Formgedächtnislegierung. Zweckmäßigerweise verkürzt sich der oder die SMA-Drähte bei Anlegen eines Stroms und verlängert sich wieder in seinen Ursprungszustand, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Der Draht kann insbesondere U-förmig angeordnet sein. In einer alternativen Ausgestaltung sind der oder die Drähte direkt mit dem Bewegungsübertragungselement, insbesondere einem Arm eines L-förmig ausgestalteten Bewegungsübertragungselement, verbunden. In dieser Ausgestaltung sind zweckmäßigerweise der oder die Drähte mit dem freien Ende des kürzeren Arms des Bewegungsübertragungselements verbunden, während sich der längere Arm durch das Durchloch zum Steuerventilkörper erstreckt. Durch Verkürzen des oder der Drähte kann das Bewegungsübertragungselement somit gekippt werden, wobei als Lager zweckmäßigerweise das Durchloch, bevorzugt eine im Durchloch aufgenommene Dichtung, dient. Zur Steuerung eines Heizstromes des SMA-Drahtes ist zweckmäßigerweise in der Elektronikkammer eine Steuerplatine vorgesehen. Der SMA-Draht kann über Crimpverbinder mit der Steuerplatine oder einem die Steuerplatine tragenden Träger verbunden sein, insbesondere darauf befestigt sein.
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In einer zweiten alternativen Ausgestaltung sind der oder die Drähte mit einem Betätigungselement verbunden, welches insbesondere durch eine Schwenkbewegung das Bewegungsübertragungselement betätigt. In dieser Ausgestaltung kann das Bewegungsübertragungselement ein stabförmiges Element sein, welches in seinem mittleren Bereich, insbesondere in dem Durchloch, bevorzugt auf einer im Durchloch aufgenommenen Dichtung, gelagert ist. Auf der einen Seite des Bewegungsübertragungselements, das gleichzeitig als bewegliches Ventilelement ausgestaltet ist, ist das Dichtelement vorgesehen, die andere Seite des Bewegungsübertragungselements steht mit dem Betätigungselement in Wirkkontakt, wobei das Betätigungselement insbesondere schwenkbar gelagert ist. Durch ein Verkürzen des oder der Drähte wird das Betätigungselement bewegt, insbesondere verschwenkt, welches dann das Bewegungsübertragungselement bewegt. Mit dem Bewegungsübertragungselement wird entweder direkt oder indirekt ein Dichtelement bewegt, welches im ersten Fall beispielsweise direkt an bzw. auf dem Bewegungsübertragungselement als bewegliches Ventilelement angeordnet ist, oder welches beispielsweise im zweiten Fall an einem separaten beweglichen Ventilelement angeordnet ist, welcher mit dem Aktor, insbesondere mit dem Bewegungsübertragungselement, zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung ist zwischen dem beweglichen Ventilelement und dem Ventilgehäuse ein weiteres Rückstellelement angeordnet, welches insbesondere eine Rückstellung des beweglichen Ventilelements in die Schließstellung erzwingt, wobei das weitere Rückstellelement insbesondere eine Feder ist. Das Rückstellelement kann insbesondere eine zwischen dem Ventilgehäusedeckel und dem beweglichen Ventilelement angeordnete Spiralfeder sein. Eine solche Spiralfeder kann beispielsweise um ein bewegliches Ventilelement angeordnet sein. Alternativ ist auch eine Ausführung mit einer Blattfeder möglich.
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Ein erster Hub des beweglichen Ventilelements des Steuerventils kann zwischen der Schließstellung und einer Maximalöffnungsstellung variabel eingestellt werden und, in Abhängigkeit des ersten Hubs kann ein zweiter Hub der Membran zwischen der Schließstellung und einer Maximalöffnungsstellung variabel eingestellt werden, so dass ein Durchfluss durch das Hauptventil steuerbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist der Durchfluss über die Auswahl des Durchmessers des bzw. der Verbraucheranschlüsse begrenzbar.
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Optional umfasst das Ventilgehäuse einen Ventilgehäusedeckel und einen Ventilgehäuseboden, dabei ist zweckmäßigerweise zwischen dem Ventilgehäuseboden und dem Ventilgehäusedeckel eine Trennwand angeordnet, welche die Steuerventileingangskammer und optional Steuerventilausgangskammer von der Hauptventileingangskammer und der Hauptventilausgangskammer trennt, wobei in der Trennwand eine Bohrung zwischen der Steuerventileingangskammer und der Hauptventileingangskammer vorgesehen ist, um eine Fluidverbindung zwischen Steuerventileingangskammer und Hauptventileingangskammer herzustellen, wobei zweckmäßigerweise Steuerventileingangskammer und optional Steuerventilausgangskammer zwischen Trennwand und Ventilgehäusedeckel angeordnet sind und Hauptventileingangskammer und der Hauptventilausgangskammer zwischen Trennwand und Ventilgehäuseboden angeordnet sind. Alternativ kann die Steuerventilausgangskammer auch unterhalb der Trennwand, d.h. zwischen Trennwand und Ventilgehäuseboden angeordnet sein. Die Bohrung weist zweckmäßigerweise eine Drosselfunktion auf. Insbesondere weist die Bohrung einen geringeren Querschnitt als eine Ventilöffnung des Steuerventils auf, so dass der zweite Fluiddruck bei geöffnetem Steuerventil eine Öffnung des Hauptventils und bei geschlossenem Steuerventil eine Schließung des Hauptventils bewirkt.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Membran Teil der Trennwand. Die Bohrung kann sowohl in der Trennwand selbst als auch in der Membran angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Ventilanordnung für ein Reinigungssystem umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße Ventile, wobei die Ventile so nebeneinander angeordnet sind, dass die Ventilgehäusedeckel einen gemeinsamen Gehäusedeckel und die Ventilgehäuseböden einen gemeinsamen Gehäuseboden bilden, wobei zumindest ein Teil der Pumpenanschlüsse, insbesondere alle Pumpenanschlüsse, mit einem Hauptpumpenanschluss verbunden sind. Ein solches Gehäuse hat beispielsweise eine Größe von 50 - 300 mm in Länge und Breite und 10 - 50 mm in der Höhe, d.h. in einer Gehäuseboden-zu-Gehäusedeckel Richtung.
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In Ausgestaltung sind die Ventile in zwei Reihen versetzt zueinander angeordnet. Dazu sind die Ventile zweckmäßigerweise in zwei Längen ausgestaltet, wobei abwechselnd ein längeres und ein kürzeres Ventil nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Ventilanordnung kann zum Beispiel eine vier kürzere und fünf längere oder drei kürzere und vier längere Ventile umfassen. In der Ventilanordnung können Ventile mit Verbraucheranschlüssen mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen sein. Insbesondere können die längeren Ventile einen Verbraucheranschluss mit einem ersten Durchmesser und die kürzeren Ventile Verbraucheranschlüsse mit einem zweiten Durchmesser aufweisen.
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In weiterer Ausgestaltung weist das Gehäuse einen gemeinsamen Elektroanschluss für zumindest einen Teil, insbesondere alle, Ventile auf. Ein solcher gemeinsamer Elektroanschluss kann als Bus ausgestaltet sein, so dass jedes der Steuerventile individuell ansteuerbar ist.
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Das erfindungsgemäße Reinigungssystem umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Ventil, insbesondere eine erfindungsgemäße Ventilanordnung. Ein solches Reinigungssystem ist insbesondere für die Reinigung von Scheiben und/oder Sensoren und/oder Scheinwerfern an einem Kraftfahrzeug geeignet und mit einem Behälter für Reinigungsflüssigkeit verbunden.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 Querschnitt eines Ventils in einer ersten Ausgestaltung,
- 2 Ansicht einer Ventilanordnung einer ersten Ausgestaltung bei geschlossenem Gehäuse,
- 3 Ansicht der in 2 gezeigten Ventilanordnung mit geöffnetem Gehäuse,
- 4 Querschnitt eines Ventils in einer zweiten Ausgestaltung,
- 5 Ansicht einer Ventilanordnung einer zweiten Ausgestaltung bei geschlossenem Gehäuse und
- 6 Ausschnitt eines Querschnitts eines Ventils in einer dritten Ausgestaltung.
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1 zeigt eine Ausgestaltung eines Ventils 2. Das Ventil 2 ist in einem Ventilgehäuse 8 mit einem Ventilgehäusedeckel 10 und einem Ventilgehäuseboden 12 aufgenommen. Das Ventilgehäuse 8 weist einen Pumpenanschluss 14, sowie einen Verbraucheranschluss 16 auf. Der Verbraucheranschluss 16 erstreckt sich von einer Seitenwand des Ventilgehäuses 8 nach außen und ist insbesondere zum Aufstecken eines Schlauches ausgestaltet. Der Verbraucheranschluss 16 dient hier gleichzeitig als Ventilgehäuseausgang 18.
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Im Ventilgehäuse 8 ist ein Steuerventil 6 und ein Hauptventil 4 angeordnet, welche beide mit dem Pumpenanschluss fluidverbunden sind. Das Hauptventil 4 weist einen Hauptventilkörper 44, eine Hauptventileingangskammer 42 und eine Hauptventilausgangskammer 52 auf. Das Hauptventil 4 ist als Membranventil mit einer Membran 46 ausgestaltet. Bei geöffnetem Hauptventil 4 kann das Fluid, insbesondere eine Reinigungsflüssigkeit von der Hauptventileingangskammer 42 an der Membran 46 vorbei in den Hauptventilkörper 44 hineinfließen. Bei geschlossenem Hauptventil 4 dichtet die Membran 46 gegen den Hauptventilkörper 44. Der Hauptventilkörper 44 kann zylinderförmig ausgestaltet sein. Die Hauptventileingangskammer 42 ist in der gezeigten Ausgestaltung zylinderförmig um den Hauptventilkörper 44 angeordnet. Insbesondere können Hauptventilausgangskammer 52 und Hauptventilkörper 44 als konzentrische Zylinder ausgeführt sein.
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Die Hauptventilausgangskammer 52 ist mit dem Verbraucheranschluss 16 fluidisch verbunden. In der gezeigten Ausgestaltung ist das Hauptventil 4 in einem zum Ventilgehäuseboden 12 ausgerichteten Bereich des Ventilgehäuses 8 angeordnet.
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Das Steuerventil 6 ist in der gezeigten Ausgestaltung teilweise in einem zum Ventilgehäusedeckel 10 ausgerichteten Bereich des Ventilgehäuses 8 angeordnet. Die vorgenannten Bereiche sind hier durch eine Trennwand 60 voneinander getrennt, wobei die Steuerventilausgangskammer 32 Teil der Hauptventilausgangskammer 52 ist.
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Das Steuerventil 6 weist eine Steuerventileingangskammer 22 auf, welche in der gezeigten Ausgestaltung durch eine Bohrung 62 mit dem Pumpenanschluss 14 fluidisch verbunden ist. Das Steuerventil 6 weist weiterhin einen Steuerventilkörper 24 und eine Steuerventilausgangskammer 32 auf. Die Steuerventilausgangskammer 32 ist mit dem Ventilgehäuseausgang 18 fluidisch verbunden. Zum Öffnen und Schlie-ßen des Steuerventils 6 ist ein bewegliches Ventilelement 38 mit einem Dichtelement 26 vorgesehen. In dieser Ausgestaltung ist das bewegliche Ventilelement 38 gleichzeitig Bewegungsübertragungselement 28 des Aktors 88. Das Dichtelement 26 kann insbesondere ein elastisches Element, z.B. aus Gummi sein. Das Bewegungsübertragungselement 28 erstreckt sich aus einer Elektronikkammer 68 zum Steuerventilkörper 24 durch ein Durchloch 72. In der Elektronikkammer 68 ist weiterhin eine Steuerplatine 76 vorgesehen. Die Steuerplatine 76 ist hier auf einem Träger 80 gelagert.
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Der Aktor 88 umfasst neben dem Bewegungsübertragungselement 28 einen SMA-Draht 36 und eine Steuerplatine 76. Das Bewegungsübertragungselement 28 kann insbesondere mittels des SMA-Drahtes 36 betätigt werden, welcher mit der Steuerplatine 76 verbunden ist. In der gezeigten Ausgestaltung ist das Bewegungsübertragungselement 28 L-förmig ausgestaltet und in dem Durchloch 72 gelagert. Um ein Eindringen des Fluids, insbesondere der Flüssigkeit, in die Elektronikkammer 68 zu verhindern, ist das Durchloch 72 mit einer Dichtung 86 versehen. Weiterhin kann das Bewegungsübertragungselement 28 zwischen dem Dichtelement 26 und dem im Durchloch 72 gelagerten Abschnitt mit einem angespritzten Flansch versehen sein. Zum Öffnen des Steuerventils 6 wird in dieser Ausgestaltung der SMA-Draht 36, welcher insbesondere U-förmig ist, verkürzt. Der SMA-Draht 36 zieht somit an einem freien Ende eines insbesondere kürzeren Armes des L-förmigen Bewegungsübertragungselements 28. Das Bewegungsübertragungselement 28, das hier auch bewegliches Ventilelement 38 ist, macht somit eine Schwenkbewegung und das Dichtelement 26 wird vom Steuerventilkörper 24 weggehoben. Das Steuerventil 6 wird geöffnet. Sobald sich der SMA-Draht 36 wieder verlängert, wird das bewegliche Ventilelement 38 wieder zurück geschwenkt und das Steuerventil 6 schließt sich.
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Bei geöffnetem Steuerventil 6 ist auch das Hauptventil 4 zumindest teilweise geöffnet bzw. öffnet sich, bei geschlossenem Steuerventil 6 ist auch das Hauptventil 4 geschlossen bzw. schließt sich. Die Membran 46 des Hauptventils 4 ist dabei so angeordnet, dass von der einen Seite, hier der Unterseite, welche zum Ventilgehäuseboden 12 ausgerichtet ist, dass Fluid aus der Hauptventileingangskammer 42 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 46 begrenzt die Membran 46 entweder die Steuerventileingangskammer 22 oder, wie hier gezeigt, eine weitere mit der Steuerventileingangskammer 22 fluidisch verbundene Kammer 64. Somit liegt auch der Druck des vom Pumpenanschluss an der Oberseite der Membran 46 an. Die Membran 46 weist auf der Oberseite eine größere Fläche, auf die das Fluid drückt, als auf der Unterseite auf, so dass bei geschlossenem Steuerventil 6 die Membran 46 durch den Fluiddruck auf der Oberseite gegen den Fluiddruck auf der Unterseite geschlossen wird. Bei geöffnetem Steuerventil 6 fließt das Fluid durch das Steuerventil 6 ab, so dass der Fluiddruck von der Oberseite der Membran 46 nicht ausreicht, um die Membran 46 in der Schließstellung zu halten. Die Membran 46 wird in diesem Fall in die Offenstellung überführt.
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Vorteilhafterweise ist weiterhin auf der Oberseite der Membran 46 ein Rückstellelement 54 vorgesehen, welches hier in Form einer Feder dargestellt ist, welche zwischen der Membran 46 und dem Ventilgehäusedeckel 10 angeordnet ist. Der Ventilgehäusedeckel 10 kann an dieser Stelle einen aus dem Ventilgehäuse 8 zu einer Außenseite vorspringenden Bereich 66 aufweisen.
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2 zeigt eine Außenansicht einer Ventilanordnung 100. Die Ventilanordnung 100 weist ein Gehäuse 102 auf, welches einen Gehäusedeckel 110 und einen Gehäuseboden 112 aufweist. Auf dem Gehäusedeckel 110 ist eine Vielzahl von Auswölbungen 108 angeordnet, welche jeweils einem vorspringenden Bereich 66 eines einzelnen Ventils 2 entsprechen.
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Das Gehäuse 102 weist einen Hauptpumpenanschluss 106 sowie jeweils eine der Anzahl der vorhandenen Ventile entsprechende Anzahl von Verbraucheranschlüssen 16, die auch als Ventilgehäuseausgänge 18 dienen, auf.
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3 zeigt eine Innenansicht der Ventilanordnung aus 2. Hier ist ersichtlich, dass jedem der in dieser Ausgestaltung neun Ventile 2 ein Verbraucheranschluss 16 16' zugeordnet ist. Die Verbraucheranschlüsse 16 weisen einen größeren Durchmesser als die Verbraucheranschlüsse 16' auf. Der Durchmesser der Verbraucheranschlüsse 16, 16' ist auf die benötigte Fluidmenge der Verbraucher abgestimmt. Es kann auch eine abweichende Verteilung der Durchmesser vorgesehen sein oder es können auch Verbraucheranschlüsse mit weiteren Durchmessern vorgesehen sein. Jedes Ventil 2 umfasst ein Hauptventil 4 und ein Steuerventil 6, wobei das Hauptventil 4 jeweils auf einer dem Verbraucheranschluss 16 abgewandten Seite vom Steuerventil 6 angeordnet ist. In einer Richtung vom Verbraucheranschluss 16 zum Hauptventil 4 erstreckt sich das Bewegungsübertragungselement 28 und das bewegliche Ventilelement 38. Die Ventile 2 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei immer ein Ventil 2 eine kürzere Erstreckungslänge und ein Ventil 2 eine längere Erstreckungslänge aufweist. Somit kann eine höhere Packungsdichte der Ventile erzielt werden.
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4 zeigt eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils 2. Bei der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils 2 ist eine Elektronikkammer 68 neben dem Ventilhauptgehäuse 70 angeordnet.
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An einer Seitenwand des Ventilhauptgehäuses 70 ist ein Verbraucheranschluss 16 angeordnet. Der Pumpenanschluss 14 ist in der Schnittdarstellung nicht zu sehen. Das Hauptventil 4 ist hauptsächlich auf der Seite des Ventilgehäusebodens 12 angeordnet und das Steuerventil 6 ist auf der Seite des Ventilgehäusedeckels 10 angeordnet. Zwischen den Kammern des Hauptventils 4 und der Steuerventileingangskammer 22 ist eine Trennwand 60 angeordnet, in der eine Bohrung 62 vorgesehen ist, durch welche die Hauptventileingangskammer 42 und die Steuerventileingangskammer 22 fluidverbunden sind. Die Bohrung 62 stellt somit den Steuerventileingang 20 dar. Die Steuerventileingangskammer 22 steht mit der weiteren Kammer 64 in Fluidverbindung.
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Das Hauptventil 4 umfasst eine Membran 46, welche insbesondere in einem mittleren Bereich starr ausgeführt ist und einen ringförmigen flexiblen Bereich umfasst.
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Auf der Seite des Ventilgehäusedeckels 10 grenzt die Membran 46 an die weitere Kammer 64, auf der Seite des Ventilgehäusebodens 12 grenzt die Membran 46 an den Hauptventilkörper 44 und die Hauptventileingangskammer 42, wobei in einer Offenstellung des Hauptventils 4 die Membran 46 vom Hauptventilkörper 44, der zylinderförmige ausgestaltet ist, abgehoben ist, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Hauptventileingangskammer 42, welche einen sich ringförmig um den Hauptventilkörper 44 erstreckenden Bereich umfasst, und dem Hauptventilkörper 44 und einer damit verbundenen Hauptventilausgangskammer 52 besteht. In einer Schließstellung liegt die Membran 46 auf den Seitenwänden des Hauptventilkörpers 44 dichtend auf, so dass keine Fluidverbindung besteht.
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In der weiteren Kammer 64 ist ein Rückstellelement 54 angeordnet, welches sich zwischen dem Ventilgehäusedeckel 10, insbesondere einem vorspringenden Bereich 66, und der Membran 46 erstreckt.
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Das Steuerventil 6 umfasst einen Steuerventilkörper 24, eine Steuerventileingangskammer 22 und eine Steuerventilausgangskammer 32. Die Steuerventilausgangskammer 32 weist einen Steuerventilausgang 30 auf, über den die Steuerventilausgangskammer 32 mit der Hauptventilausgangskammer 52 fluidverbunden ist. Der Steuerventilkörper 24 kann mit einem an einem beweglichen Ventilelement 38 angeordneten Dichtelement 26 geöffnet und verschlossen werden, so dass in einer Offenstellung des Steuerventils 6 die Steuerventileingangskammer 22 über den Steuerventilkörper 24 mit der Steuerventilausgangskammer 32 fluidverbunden ist und in einer Schließstellung keine Fluidverbindung zwischen Steuerventileingangskammer 22 und Steuerventilausgangskammer 32 besteht. Das Dichtelement 26 ist insbesondere an einem Ende des beweglichen Ventilelements 38 angeordnet. Um das bewegliche Ventilelement 38 ist ein weiteres Rückstellelement 34 angeordnet, welches einen Anschlag an dem Ventilgehäusedeckel 10 aufweist. Das bewegliche Ventilelement 38 ist mit einem Bewegungsübertragungselement 28, welches insbesondere stabförmig ausgestaltet ist, wirkverbunden. Insbesondere weist das bewegliche Ventilelement 38 eine Durchführung senkrecht zur Bewegungsrichtung des beweglichen Ventilelements 38 auf, in die das Bewegungsübertragungselement 28 mit einer ersten Seite eingeführt ist. Das Bewegungsübertragungselement 28 ist zentral in einem Durchloch 72, welches in einer Wand 78 zwischen der Elektronikkammer 68 und dem Ventilhauptgehäuse 70 vorgesehen ist, gelagert. Das Durchloch 72 weist zweckmäßigerweise eine Dichtung 86 auf, welche insbesondere als Lager für das Bewegungsübertragungselement 28 dient. Durch Verschwenken des Bewegungsübertragungselements 28 wird das bewegliche Ventilelement 38 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bewegt.
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Der Aktor 88 umfasst in dieser Ausgestaltung einen SMA-Draht 36, eine Steuerplatine 76, einen Träger 80, ein Betätigungselement 74 und das Bewegungsübertragungselement 28. Zum Betätigen des Bewegungsübertragungselements 28 ist in dieser Ausgestaltung das Betätigungselement 74 vorgesehen, welches in der Elektronikkammer 68 angeordnet ist. Weiterhin ist in der Elektronikkammer 68 die Steuerplatine 76 aufgenommen. Mit der Steuerplatine 76 ist beispielweise über Crimpverbinder der SMA-Draht 36, insbesondere zwei SMA-Drähte 36 oder einen U-förmigen SMA-Draht 36, verbunden. Der SMA-Draht 36 ist weiterhin mit dem Betätigungselement 74 dermaßen verbunden, dass das Betätigungselement 74 bei einer Verkürzung des SMA-Drahts 36 um eine Achse verschwenkt wird. Der SMA-Draht 36 verkürzt sich insbesondere, wenn er über einen Heizstrom beheizt wird. Eine Schwenkbewegung des Betätigungselements 74 verschwenkt auch das Bewegungsübertragungselement 28, das mit seiner zweiten Seite in, an oder auf dem Betätigungselement 74 gelagert und/oder wirkverbunden ist. Das Betätigungselement 74 ist in dieser Ausgestaltung in einer Ausnehmung des Trägers 80 gelagert, so dass das Betätigungselement 74 über ein Messerscharnier 84 als Schwenkachse verkippt werden kann. Auf der dem Messerscharnier 84 gegenüberliegenden Seite weist das Betätigungselement 74 eine Ausnehmung 82 auf, in die das Bewegungsübertragungselement 28 eingreift. Ein Verschwenken des Betätigungselement 74 bewirkt ein Verschwenken des Bewegungsübertragungselements 28. Insbesondere weist das Betätigungselement 74 eine Ausnehmung 82 auf, in die der Aktor 28 eingreift. Das Betätigungselement 74 ist insbesondere über die Schwenkachse mit der Steuerplatine 76 bzw., wie hier gezeigt, mit einem Träger 80, auf dem die Steuerplatine 76 angeordnet ist, verbunden.
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5 zeigt eine Ansicht einer Ventilanordnung 100 einer zweiten Ausgestaltung bei geschlossenem Gehäuse. In der Ventilanordnung 100 sind in der gezeigten Ausgestaltung insbesondere fünf Ventile der in 4 gezeigten Ausgestaltung aufgenommen. Die Ventile können eine gemeinsame Elektronikkammer 68 aufweisen, welche an einer Seite des Gehäuses 102 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 102 sind Verbraucheranschlüsse 16, 16', welche gleichzeitig als Ventilgehäuseausgänge 18 dienen, angeordnet. Die Verbraucheranschlüsse 16 und 16' weisen hier unterschiedliche Durchmesser auf. Die Durchmesser können auf den Bedarf an Reinigungsflüssigkeit angepasst werden.
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Im Gehäusedeckel 110, der dem Gehäuseboden 112 gegenüberliegt, ist für jedes Ventil 2 eine Auswölbung 108 angeordnet, welche mit der jeweiligen Membran 46 des Hauptventils 4 fluchtend angeordnet ist. An einer weiteren Seite des Gehäuses 102 ist ein gemeinsamer Hauptpumpenanschluss 106 für alle im Gehäuse 102 aufgenommenen Ventile 2 angeordnet.
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6 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Ventils 2 in einer dritten Ausgestaltung. Die dritte Ausgestaltung unterscheidet sich von der zweiten Ausgestaltung durch die Anordnung und Ausgestaltung des Aktors 88.
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In der Elektronikkammer 68 ist eine Steuerplatine 76 aufgenommen. Mit der Steuerplatine 76 ist z.B. über einen Crimpverbinder ein SMA-Draht 36 oder zwei SMA-Drähte 36 verbunden, der bzw. die wiederum mit dem Betätigungselement 74 verbunden sind. Das Betätigungselement 74 ist schwenkbar mit dem Träger 80 der Steuerplatine 76 verbunden. Durch eine Verkürzung des SMA-Drahts 36 wird das Betätigungselement 74 um eine Schwenkachse verschwenkt. Das Betätigungselement 74 weist eine Ausnehmung 82 auf, in die ein stabförmig ausgestaltetes Bewegungsübertragungselement 28 eingreift. Ein Verschwenken des Betätigungselements 74 bewirkt ein Verschwenken des Bewegungsübertragungselements 28 und führt somit zu einem Öffnen bzw. Schließen des Steuerventils 6 durch das bewegliche Ventilelement 38.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ventil
- 4
- Hauptventil
- 6
- Steuerventil
- 8
- Ventilgehäuse
- 10
- Ventilgehäusedeckel
- 12
- Ventilgehäuseboden
- 14
- Pumpenanschluss
- 16,16'
- Verbraucheranschluss
- 18
- Ventilgehäuseausgang
- 20
- Steuerventileingang
- 22
- Steuerventileingangskammer
- 24
- Steuerventilkörper
- 26
- Dichtelement
- 28
- Bewegungsübertragungselement
- 30
- Steuerventilausgang
- 32
- Steuerventilausgangskammer
- 34
- weiteres Rückstellelement
- 36
- SMA-Draht
- 38
- bewegliches Ventilelement
- 40
- Hauptventileingang
- 42
- Hauptventileingangskammer
- 44
- Hauptventilkörper
- 46
- Membran
- 50
- Hauptventilausgang
- 52
- Hauptventilausgangskammer
- 54
- Rückstellelement
- 60
- Trennwand
- 62
- Bohrung
- 64
- weitere Kammer
- 66
- vorspringender Bereich
- 68
- Elektronikkammer
- 70
- Ventilhauptgehäuse
- 72
- Durchloch
- 74
- Betätigungselement
- 76
- Steuerplatine
- 78
- Wand
- 80
- Träger
- 82
- Ausnehmung
- 84
- Messerscharnier
- 86
- Dichtung
- 88
- Aktor
- 100
- Ventilanordnung
- 102
- Gehäuse
- 104
- Elektroanschluss
- 106
- Hauptpumpenanschluss
- 108
- Auswölbung
- 110
- Gehäusedeckel
- 112
- Gehäuseboden
