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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Steuern der Strömung eines Fluids, insbesondere in einem Kreislauf, die einen Steuerkolben aufweist.
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Ventileinrichtungen kommen üblicherweise zur Steuerung der Strömung von Fluiden zum Einsatz. Mit solchen Ventileinrichtungen ist es möglich, die Strömung des Fluids zu unterbrechen oder freizugeben.
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Gattungsgemäße Ventileinrichtungen weisen zu diesem Zweck einen in einem Führungskanal geführten Steuerkolben auf, der im Führungskanal in einer Verstellrichtung verstellbar ist. Zum Sperren der Strömung des Fluids durch die Ventileinrichtung sperrt der Steuerkolben einen Strömungspfad zwischen einem Einlass und einem Auslass. Zur Freigabe des Strömungspfads wird der Steuerkolben in Verstellrichtung derart verstellt, dass er den Strömungspfad freigibt, so dass das Fluid zwischen dem Einlass und dem Auslass strömen kann. Das Verstellen zwischen den unterschiedlichen Stellungen kann abhängig von einer auf dem Steuerkolben einwirkenden Kraft realisiert sein. Hierbei ist es vorstellbar, den Steuerkolben mit einer Feder zu beaufschlagen, welche dieser Kraft entgegenwirkt, sodass der Steuerkolben beim Überschreiten einer vorgegebenen Kraft von einer ersten Stellung in einer zweiten Stellung verstellt wird.
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Ist ein Freigegeben oder ein Sperren eines Strömungspfads bei mehreren äußeren Zuständen wünschenswert, so werden üblicherweise mehrere solche Steuerkolben vorgesehen. Dies führt zu einem komplexen und aufwendigen Aufbau der Ventileinrichtung sowie zu erhöhten Herstellungskosten.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine variablere Verstellmöglichkeit bei zugleich vereinfachtem Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen in einem Führungskanal einer Ventileinrichtung zum Steuern der Strömung eines Fluids geführten Steuerkolben mit zwei Federanordnungen stufenweise zu beaufschlagen, sodass beim Überschreiten von zwei unterschiedlichen, entgegen der Federanordnungen wirkenden Kräften ein Verstellen des Steuerkolben von einer ersten in eine zweite und anschließend von der zweiten in eine dritte Stellung erfolgt, wobei der Steuerkolben in der jeweiligen Stellung einen Strömungspfad durch die Ventileinrichtung freigibt oder sperrt. Somit ist es möglich, beim kraftabhängigen Verstellen des Kolbens in einer selben Richtung drei unterschiedliche Stellungen des Kolbens zu realisieren. Dies ermöglicht eine variablere Einsatzmöglichkeit der Ventileinrichtung bei zugleich vereinfachtem und somit kostengünstigem Aufbau.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Ventileinrichtung einen in einer Verstellrichtung verlaufenden Führungskanal auf, in welchem der Steuerkolben in Verstellrichtung verstellbar aufgenommen ist. Die Ventileinrichtung weist zumindest einen Einlass zum Einlassen des Fluids in die Ventileinrichtung und wenigstens einen Auslass zum Auslassen des Fluids aus der Ventileinrichtung auf, wobei zumindest einer der Einlässe und wenigstens einer der Auslässe fluidisch mit dem Führungskanal verbunden sind. Der Steuerkolben ist im Führungskanal in Verstellrichtung zwischen den drei Stellungen verstellbar. In der jeweiligen Stellung sperrt der Steuerkolben einen Strömungspfad zwischen wenigstens einem der zumindest einen Einlässe und wenigstens einem der zumindest einen Auslässe oder sperrt einen Strömungspfad zwischen wenigstens einem zumindest einen der Einlässe und wenigstens einem der zumindest einen Auslässe. Die Ventileinrichtung weist erfindungsgemäß eine erste Federanordnung und eine zweite Federanordnung auf. Die erste Federanordnung beaufschlagt den Steuerkolben in der ersten Stellung des Steuerkolbens in einer ersten Richtung entlang der Verstellrichtung, sodass der Steuerkolben beim Überschreiten einer der Federbeaufschlagung entgegen wirkenden ersten Kraft von der ersten Stellung in die zweite Stellung verstellt wird. Zwischen der zweiten Stellung und der dritten Stellung wirkt zusätzlich die zweite Federanordnung in dieselbe Richtung wie die erste Federanordnung auf den Steuerkolben ein. Das heißt, dass in der zwischen der zweiten Stellung und der dritten Stellung die erste Federanordnung und die zweite Federanordnung den Steuerkolben in erster Richtung federbeaufschlagen. Dies erfolgt derart, dass der Steuerkolben beim Zunehmen der einwirkenden Kraft und somit beim Überschreiten einer zweiten Kraft, die größer ist als die erste Kraft, von der zweiten Stellung in die dritte Stellung verstellt wird.
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Zweckmäßig wird der Steuerkolben beim Unterschreiten der zweiten Kraft mit den Federanordnungen von der dritten Stellung in die zweite Stellung und beim Unterschreiten der ersten Kraft mit der ersten Federanordnung von der zweiten Stellung in die erste Stellung verstellt.
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Zweckmäßig befindet sich die zweite Stellung des Steuerkolbens in Verstellrichtung zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung.
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Prinzipiell ist es vorstellbar, dass der Steuerkolben in der jeweiligen Stellung einen zugehörigen Strömungspfad freigibt.
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Vorstellbar ist es auch, dass der Steuerkolben in lediglich einer der Stellungen einen Strömungspfad freigibt und in den beiden anderen Stellungen eine fluidisch Verbindung zwischen dem zumindest einen Einlass und dem zumindest einen Auslass sperrt, sodass keine Strömung durch die Ventileinrichtung möglich ist. Insbesondere ist der Strömungspfad in der zweiten Stellung freigegeben und in den anderen beiden Stellungen gesperrt.
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Denkbar ist auch eine umgekehrte Ausgestaltung, bei welcher der Steuerkolben in einer der Stellungen eine fluidisch Verbindung zwischen dem zumindest einen Einlass und dem zumindest einen Auslass sperrt, sodass keine Strömung durch die Ventileinrichtung möglich ist, und bei welcher der Steuerkolben in den beiden anderen Stellungen einen Strömungspfad oder jeweils einen zugehörigen Strömungspfad freigibt. Insbesondere sperrt der Steuerkolben in der zweiten Stellung die fluidisch Verbindung zwischen dem zumindest einen Einlass und dem zumindest einen Auslass.
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Der Steuerkolben kann zumindest einen Kolbenkanal aufweisen, der im Steuerkolben ausgebildet ist und der einen Kanaleinlass und einen zum Kanaleinlass beabstandeten Kanalauslass aufweist. Hierbei kann ein Strömungspfad in der den Strömungspfad freigebenden Stellung des Steuerkolbens durch den Kolbenkanal verlaufen.
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Auch kann der Steuerkolben zwei solche Kolbenkanäle aufweisen, welche innerhalb des Steuerkolbens fluidisch voneinander getrennt sind. Somit ist es möglich, mit dem Steuerkolben wenigstens zwei Strömungspfade jeweils freizugeben und zu sperren und/oder mit dem Steuerkolben bei unterschiedlichen Stellungen des Steuerkolbens denselben Strömungspfad freizugeben. Insgesamt kann somit mit demselben Steuerkolben eine variablere Steuerung der Strömung des Fluids durch die Ventileinrichtung erfolgen.
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Vorstellbar ist es zudem, dass der Kanaleinlass und der Kanalauslass zumindest einer der wenigstens einen Kolbenkanäle quer zur Verstellrichtung voneinander abgewandt sind. Hierbei können der Kanaleinlass und der Kanalauslass in einer gemeinsamen, quer zur Verstellrichtung verlaufenden Ebene angeordnet sein.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist im Betrieb die auf den Steuerkolben entgegen der Federbeaufschlagung wirkende Kraft abhängig vom Druck des Fluids. Somit ist eine Verstellung des Steuerkolbens und somit eine Freigabe und ein Sperren des zumindest einen Strömungspfad abhängig vom in dem Fluid herrschenden Druck. Dies ermöglicht insbesondere eine Verstellung des Steuerkolbens ohne dass hierfür separat Akkumulatoren und dergleichen vorgesehen sein müssen. Das heißt, dass somit eine selbsttätige Verstellung des Steuerkolbens abhängig vom im Fluid herrschenden Druck und somit insbesondere abhängig von einer Leistung einer das fluid fördernden Fördereinrichtung umgesetzt sein kann. Bei einer drehend funktionierenden Fördereinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, erfolgt das Verstellen zwischen den Stellungen somit selbsttätigend abhängig von einer Drehzahl der Fördereinrichtung.
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Bevorzugt ist es dementsprechend, wenn der Führungskanal derart fluidisch mit zumindest einem der wenigstens einen Einlässe und/oder zumindest einem der wenigstens einen Auslässe verbunden ist, dass der im Betrieb im Fluid herrschende Druck über die fluidisch Verbindung mit dem Führungskanal auf den Steuerkolben entgegen der Federbeaufschlagung einwirkt und somit auf den Steuerkolben die Kraft ausgeübt. Somit erfolgt eine einfache und kostengünstige Umsetzung sowie ein bedarfsgerechtes Verstellen des Steuerkolbens um somit der Ventileinrichtung.
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Vorteilhaft ist die zweite Federanordnung in der ersten Stellung des Steuerkolbens zum Steuerkolben beabstandet. Das heißt, dass die zweite Federanordnung in der ersten Stellung, bevorzugt zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung, auf den Steuerkolben keine Federkraft ausgeübt, den Steuerkolben also nicht federbeaufschlagt. Dies ermöglicht eine einfache Verstellung des Steuerkolbens von der ersten Stellung in die zweite Verstellung sowie eine präzise Definition der ersten Kraft. Zudem kann die erste Kraft auf diese Weise insgesamt kleiner gewählt werden.
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Die zweite Federanordnung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.
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Die zweite Federanordnung ist bevorzugt im Führungskanal angeordnet. Dies erlaubt eine direkte Einwirkung der zweiten Federanordnung auf den Steuerkolben. In der Folge ist die zweite Kraft genauer definiert, sodass die Ventileinrichtung präziser funktioniert.
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Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen die zweite Federanordnung eine Wellenfeder aufweist. Insbesondere ist die zweite Federanordnung eine Wellenfeder. Dies ermöglicht eine vereinfachte Ausbildung und Herstellung der Ventileinrichtung bei zugleich einfacher und präziser Vorgabe bzw. Definition der zweiten Kraft.
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Der Führungskanal ist vorteilhaft von einem Boden und einer vom Boden in Verstellrichtung abstehenden Außenwandung begrenzt. Der Führungskanal kann ferner von einem dem Boden gegenüberliegenden Deckel begrenzt sein.
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Bevorzugt ist zumindest einer der wenigstens einen Einlässe und/oder zumindest einer der wenigstens einen Auslässe an/in der Außenwandung ausgebildet und/oder über die Außenwandung fluidisch mit dem Führungskanal verbunden.
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Vorteilhaft ist die fluidische Verbindung zur Beaufschlagung des Steuerkolbens mit im Fluid herrschenden Druck über den Deckel oder deckelseitig realisiert.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Wellenfeder im Führungskanal zwischen dem Boden und dem Steuerkolben angeordnet.
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Vorteilhaft ist die Wellenfeder in der ersten Stellung, bevorzugt zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung, im Führungskanal in Verstellrichtung verschiebbar, also frei beweglich. Dies hat den Vorteil, dass sich die Wellenfeder bei der Montage der Ventileinrichtung einfach in den Führungskanal einsetzen lässt. Auf diese Weise ist die Herstellung der Ventileinrichtung vereinfacht.
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Vorstellbar ist es, die Ventileinrichtung mit einem vom Boden in Verstellrichtung abstehenden Dorn zu versehen. Der Dorn ist umlaufend und zur Außenwandung beabstandet. Hierbei ist die Wellenfeder zwischen dem Dorn und der Außenwandung angeordnet. Vorteilhaft liegt die Wellenfeder in der ersten Stellung, vorzugsweise zudem in der zweiten Stellung, außen am Dorn an. Somit ist eine definierte Positionierung der Wellenfeder im Führungskanal gegeben. In der Folge ist ein definierter Anschlag des Steuerkolbens an die Wellenfeder und somit eine verbesserte Definition der zweiten Kraft und folglich einen präziserer Betrieb der Ventileinrichtung möglich.
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Der Dorn kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist der Dorn hohlausgebildet. Dies führt insbesondere zu einer kostengünstigeren und/oder gewichtsreduzierten Herstellung der Ventileinrichtung. Der Dorn ist insbesondere hohlzylindrisch.
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Prinzipiell kann die erste Federanordnung beliebig ausgestaltet sein.
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Bevorzugt ist die erste Federanordnung im Führungskanal angeordnet. Dies erlaubt eine direkte Einwirkung der ersten Federanordnung auf den Steuerkolben.
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Somit kann die erste Kraft genauer definiert werden, sodass die Ventileinrichtung präziser funktioniert.
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Die erste Federanordnung weist vorteilhaft eine Druckfeder auf, ist bevorzugt eine Druckfeder.
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Die Druckfeder wirkt vorteilhaft in den drei Stellungen des Steuerkolbens auf den Steuerkolben. Das heißt, dass die Druckfeder den Steuerkolben zwischen den drei Stellungen federbeaufschlagt. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Umsetzung der Ventileinrichtung sowie eine genaue Definition der ersten sowie der zweiten Kraft. In der Folge ist eine präzisere Funktion der Ventileinrichtung erreicht.
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Bevorzugt ist es, wenn die Druckfeder innenseitig des Dorns angeordnet ist und am Dorn sowie am Boden anliegt. Der Dorn ist also hohlzylindrisch ausgebildet und hin zum Steuerkolben offen, wobei die Druckfeder auf der inneren Seite des Dorns angeordnet ist. Somit wird die Druckfeder mit dem Dorn im Führungskanal gehalten und positioniert. Dies erlaubt ein präzises verstellen des Steuerkolbens bei zugleich vereinfachte Ausbildung. Insbesondere können auf diese Weise sowohl die Druckfeder der ersten Federanordnung als auch die Wellenfeder der zweiten Federanordnung mit dem Dorn im Führungskanal positioniert werden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weist der Steuerkolben auf der dem Boden zugewandten Seite einen hin zum Boden offenen Körper auf, auf welchen die Federanordnungen jeweils einwirken, das heißt mittels welchen die Federanordnungen den Steuerkolben federbeaufschlagen. Der Körper, nachfolgend auch als Kolbenkörper bezeichnet, weist einen dem Boden gegenüberliegenden Grund und eine vom Grund hin zum Boden abstehende Körperwand auf. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die erste Federanordnung, insbesondere die Druckfeder, den Grund federbeaufschlagt. Bevorzugt ist es alternativ oder zusätzlich, wenn die zweite Federanordnung, insbesondere die Wellenfeder, die Körperwand federbeaufschlagt. Somit sind die Einwirkungen der Federanordnungen auf den Steuerkolben räumlich getrennt. Dies erlaubt eine vereinfachte, insbesondere störungsfreie, Funktion der Ventileinrichtung. Zudem können auf diese Weise die erste Kraft und die zweite Kraft präziser definiert werden, sodass die Ventileinrichtung präziser funktioniert.
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Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen weist der Steuerkolben im Kolbenkörper einen hin zum Boden abstehenden Zapfen auf, wobei die Druckfeder am Zapfen anliegt. Die Druckfeder kann hierbei innen oder außen am Zapfen Anliegen. Der Zapfen kann also insbesondere hohlzylindrisch ausgebildet sein. Somit wird die Druckfeder am Steuerkolben positioniert. Folglich ist eine präzisere Funktion der Ventileinrichtung realisiert.
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Vorteilhaft ist die dritte Stellung durch ein Anschlagen des Steuerkolbens am Führungskanal in Verstellrichtung definiert und/oder begrenzt. Insbesondere schlägt der Steuerkolben in der dritten Stellung am Boden an. Somit wird ein weiteres Verstellen des Steuerkolbens verhindert. Zudem werden auf diese Weise Beschädigungen der Federanordnungen verhindert oder zumindest reduziert.
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Das Anschlagen des Steuerkolbens am Führungskanal in der dritten Stellung kann beispielsweise durch ein Anschlagen des Zapfens am Dorn, ein Anschlagen des Zapfens am Boden, ein Anschlagen der Körperwand am Boden oder ein Anschlagen der Körperwand an einem vom Boden abstehenden Vorsprung sowie Kombinationen daraus realisiert sein.
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Die Ventileinrichtung kommt bevorzugt in einem Kreislauf zum Einsatz, in welchem verschiedene Strömungszweige vorgesehen sind. Mit der Ventileinrichtung erfolgt dabei in der jeweiligen Stellung die Freigabe bzw. das Sperren der Strömung durch zumindest einen der Strömungszweig.
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Vorstellbar ist es insbesondere, die Ventileinrichtung in Kombination mit einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Pumpe, zum Fördern des Fluids einzusetzen. Die Ventileinrichtung und die Fördereinrichtung bilden hierbei eine Pumpeneinheit.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 einen Schnitt durch eine Ventileinrichtung mit einem Steuerkolben in einer ersten Stellung,
- 2 den Schnitt aus 1 bei einer zweiten Stellung des Steuerkolbens,
- 3 den Schnitt aus 1 bei einer dritten Stellung des Steuerkolbens,
- 4 einen Schnitt durch eine Ventileinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel und in der ersten Stellung des Steuerkolbens,
- 5 eine isometrische, teiltransparate Ansicht der Ventileinrichtung aus 4 in der ersten Stellung des Steuerkolbens,
- 6 die Ansicht aus 5 in der zweiten Stellung des Steuerkolbens,
- 7 die Ansicht aus 5 in der dritten Stellung des Steuerkolbens
- 8 einen Schnitt durch die Ventileinrichtung in der Stellung aus 5,
- 9 einen Schnitt durch die Ventileinrichtung in der Stellung aus 6,
- 10 einen Schnitt durch die Ventileinrichtung in der Stellung aus 7.
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Eine Ventileinrichtung 1, wie sie beispielsweise in den 1 bis 10 gezeigt ist, weist einen Führungskanal 2 sowie einen im Führungskanal 2 angeordneten Steuerkolben 3 auf. Der Führungskanal 2 erstreckt sich in eine Verstellrichtung 4. Der Steuerkolben 3 ist in Verstellrichtung 4 im Führungskanal 2 verstellbar angeordnet. Der Steuerkolben 3 ist im Führungskanal 2 in Verstellrichtung 4 zwischen drei Stellungen 5 verstellbar. Eine erste Stellung 5a des Steuerkolbens 3 ist in den 1, 4, 5 und 8 gezeigt. Eine zweite Stellung 5b des Steuerkolbens 3 ist in den 2, 6 und 9 gezeigt. Eine dritte Stellung 5c des Steuerkolbens 3 ist in den 3, 7 und 10 gezeigt. Die Ventileinrichtung 1 weist zumindest einen Einlass 6 zum Einlassen eines Fluids und zumindest einen Auslass 7 zum Auslassen des Fluids auf. Mit der Ventileinrichtung 1, insbesondere dem Steuerkolben 3 wird die Strömung des Fluids gesteuert, das heißt wahlweise gesperrt oder freigegeben. Der Steuerkolben 3 sperrt in zumindest einer der wenigstens zwei Stellungen 5 einen Strömungspfad 8 (siehe 2 und 5 bis 7), zwischen zumindest einem der wenigstens einen Einlässe 6 und wenigstens einem der zumindest einen Auslässe 7 und gibt den Strömungspfad 8 in einer anderen der Stellungen 5 frei.
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Die Ventileinrichtung 1 weist eine erste Federanordnung 9 auf, welche in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine spiralförmige Druckfeder 10 ist. Die Ventileinrichtung 1 weist ferner eine von der ersten Federanordnung 9 separate zweite Federanordnung 11 auf, welche in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Wellenfeder 12 ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Federanordnungen 9, 11 jeweils im Führungskanal 2 angeordnet. Die erste Federanordnung 11 beaufschlagt den Steuerkolben 3 in zwischen den drei Stellungen 5 entlang der Verstellrichtung 4 in einer ersten Richtung 13. In der ersten Stellung 5a ist die zweite Federanordnung 11 demgegenüber zum Steuerkolben 3 beabstandet, wirkt also auf den Steuerkolben 3 nicht ein. Die zweite Federanordnung 11 und die erste Federanordnung 9 beaufschlagen den Steuerkolben 3 zwischen der zweiten Stellung 5b und der dritten Stellung 5c in erster Richtung 13. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die zweite Federanordnung 11 in der zweiten Stellung 5b in Kontakt mit dem Steuerkolben 4 und wirkt bei der Bewegung des Steuerkolbens 3 zwischen der zweiten Stellung 5b und der dritten Stellung 5c auf dem Steuerkolben 3 ein. Das heißt, dass der Steuerkolben 3 in den gezeigten Ausführungsbeispielen zwischen den drei Stellungen 5 mit der ersten Federanordnung 9 in erster Richtung 13 und zwischen der zweiten Stellung 5b und der dritten Stellung 5c mit der ersten Federanordnung 9 und der zweiten Federanordnung 11 in erster Richtung 13 federbeaufschlagt ist. In der Folge wird der Steuerkolben 3 beim Einwirken einer Kraft in einer der ersten Richtung 13 entgegengesetzten zweiten Richtung 14 auf den Steuerkolben 3 beim Überschreiten einer ersten Kraft zunächst von der ersten Stellung 5a in die zweite Stellung 5b verstellt. Die einwirkende Kraft ist in den Figuren mit einem Pfeil 24 angedeutet. Nimmt diese Kraft weiter zu, so wird der Steuerkolben 3 beim Überschreiten einer zweiten Kraft, welche größer ist als die erste Kraft, von der zweiten Stellung 5b in die dritte Stellung 5a verstellt. Dementsprechend wird beim Unterschreiten der zweiten Kraft der Steuerkolben 3 durch die Federbeaufschlagung der beiden Federanordnungen 9,11 von der dritten Stellung 5c in die zweite Stellung 5b verstellt. Beim Unterschreiten der ersten Kraft wird der Steuerkolben 3 durch die Federbeaufschlagung der erste Federanordnung 9 von der zweiten Stellung 5b in die erste Stellung 5a verstellt.
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Die einwirkende Kraft ist bevorzugt abhängig von dem im Fluid herrschenden Druck. Insbesondere und bevorzugt wirkt das Fluid in zweiter Richtung 14 auf den Steuerkolben 3 ein. Zweckmäßig ist der Steuerkolben 3 dabei auf der vom den Federanordnungen 9, 11 abgewandten Seite vom Fluid beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist der Führungskanal 2 entsprechend mit zumindest einem der wenigstens einen Einlässe 6 und/oder zumindest einem der wenigstens einen Auslässe 7 fluidisch verbunden (nicht gezeigt). In der Folge ist die in zweiter Richtung 14 auf den Steuerkolben 3 wirkende Kraft abhängig vom im Fluid herrschenden Druck. Letztlich erfolgt eine Verstellung des Steuerkolbens 3 somit abhängig von der Leistung, mit welcher des Fluid in einer zugehörigen Anwendung, beispielsweise in einem Kreislauf (nicht gezeigt), gefördert wird. Somit erfolgt insgesamt eine selbsttätige, vom Druck im Fluid abhängige Verstellung des Steuerkolbens 3 zwischen den Stellungen 5. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige sowie zuverlässige Umsetzung der Ventileinrichtung 1 sowie der zugehörigen Anwendung, insbesondere des Kreislaufs.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird der Führungskanal 2 von einem Boden 15 begrenzt. Der Boden 15 erstreckt sich quer zur Verstellrichtung 4. Der Führungskanal 2 wird ferner von einem dem Boden 15 in Verstellrichtung 4 gegenüberliegenden Deckel 16 (vergleiche 4 bis 7) begrenzt. Vom Boden 15 steht eine Außenwandung 17 ab, welche den Führungskanal 2 begrenzt und sich in Verstellrichtung 4 erstreckt. Die Außenwandung 17 erstreckt sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen in Verstellrichtung 4 zwischen dem Boden 15 und dem Deckel 16. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind zumindest einer der wenigstens einen Einlässe 6 und/oder zumindest einer der wenigstens einen Auslässe 7 in oder an der Außenwandung 17 ausgebildet und somit fluidisch mit dem Führungskanal 2 verbunden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die jeweilige Federanordnung 9, 11 im Führungskanal 2 zwischen dem Boden 15 und dem Steuerkolben 3 angeordnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Ventileinrichtung 1 einen vom Boden 15 zentral abstehenden, hohlzylindrisch Dorn 18 auf. Der Dorn 18 ist zur Außenwandung 17 beabstandet. Hierbei ist die Wellenfeder 12 zwischen dem Dorn 18 und der Außenwandung 17 angeordnet. Das heißt insbesondere, dass die Wellenfeder 12 außenseitig des Dorns 18 angeordnet ist. Die Wellenfeder 12 liegt ferner am Boden 15 an. Somit wird die Wellenfeder 12 in der erste Stellung 5a und der zweiten Stellung 5b durch den Dorn 18 positioniert. Beim Verstellen des Steuerkolbens 3 von der zweiten Stellung 5b in die dritte Stellung 5c wird die Wellenfeder 12 ferner in Richtung der Außenwandung 17 verformt. Beim Erreichen der dritten Stellung 5c schlägt im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 der Zapfen 22 am Boden 15 an und definiert somit die dritte Stellung 5c. Im Ausführungsbeispiel der 4 bis 10 schlägt beim Erreichen der dritten Stellung 5c die Körperwand 21 an einen der Außenwandung 17 benachbarten und vom Boden 15 in Verstellrichtung 4 abstehenden Vorsprung 23 an und definiert somit die dritte Stellung 5c. Die dritte Stellung 5c ist somit durch ein Anschlagen des Steuerkolbens 3 am Führungskanal 2 in Verstellrichtung 4 definiert.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Druckfeder 10 der ersten Federanordnung 9 innerhalb des Dorns 18 angeordnet und liegt außenseitig an der Innenseite des Dorns 18 an. Hiermit erfolgt durch den Dorn 18 eine Positionierung der Druckfeder 10 im Führungskanal 2.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Steuerkolben 3 auf der dem Boden 15 zugewandten Seite einen hin zum Boden 15 offenen Kolbenkörper 19 mit einem dem Boden 15 gegenüberliegenden, in den gezeigten Beispielen quer zur Verstellrichtung 4 verlaufenden, Grund 20 sowie einer vom Grund 20 in Richtung des Bodens 15 und somit in Verstellrichtung 4 abstehenden Körperwand 21 auf. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kolbenkörper 19 hohlzylindrisch ausgebildet. Wie ein Vergleich zwischen den verschiedenen Stellungen 5 des Steuerkolbens 3 zeigt, wirkt die Druckfeder 10 auf dem Grund 20 ein. Das heißt, dass der Steuerkolben 3 über den Grund 20 mit der Druckfeder 10 in erste Richtung 13 federbeaufschlagt ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wirkt die Wellenfeder 12 demgegenüber auf die Körperwand 21 ein. Das heißt, dass der Steuerkolben 3 über die Körperwand 21 mit der Wellenfeder 12 in erster Richtung 13 federbeaufschlagt ist.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Steuerkolben 3 einen vom Grund 20 in Richtung des Bodens 15 abstehenden und von der Körperwand 21 umgebenden sowie zur Körperwand 21 beabstandeten Zapfen 22 auf, der hohlzylindrisch ausgebildet ist. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 überragt der Zapfen 22 in Verstellrichtung 4 hin zum Boden 15 die Körperwand 21. Beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 10 überragt die Körperwand 21 in Verstellrichtung 4 den Zapfen 22. Die Druckfeder 10 liegt jeweils am Zapfen 22 an und wird von dieser am Steuerkolben 3 positioniert. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 liegt die Druckfeder 10 außenseitig des Zapfens 22 an und umgreift den Zapfen 22. Beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 10 ist die Druckfeder 10 stirnseitig im Zapfen 22 angeordnet, ist also vom Zapfen 22 umschlossen.
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Wie insbesondere 3 entnommen werden kann, schlägt beim in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Zapfen 22 in der dritte Stellung 5c am Boden 15 an und bietet somit eine weitere Definition der dritte Stellung 5c. Hierbei ist der Zapfen 22 innerhalb des Dorns 18 angeordnet.
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Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Steuerkolben 3 auf der vom Boden 15 abgewandten Seite und somit auf der vom Kolbenkörper 19 abgewandten Seite einen holzylinderförmigen, vom Boden 15 abgewandt bzw. dem Deckel 16 zugewandt offenen Kragen 25 auf. Mit dem Kragen 25 und dem Kolbenkörper 19 erfolgt hierbei die Führung des Steuerkolbens 3 im Führungskanal 2. Darüber hinaus wirkt das Fluid mit dem Druck und somit die Kraft auf einen Boden 26 des Steuerkolbens 3, von welchem der Kragen 25 absteht, ein, wobei der Boden 26 nachfolgend zur besseren Unterscheidung auch als Basis 26 bezeichnet wird. Der Grund 20 des Kolbenkörpers 19 und die Basis 26 sind hierbei in Verstellrichtung 4 zueinander beabstandet.
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Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 verbindet ein bolzenförmiges Verbindungsglied 27 den Grund 20 mit der Basis 26. Zwischen dem Grund 20 und der Basis 26 ist somit ein durchströmbarer Hohlraum 28 ausgebildet, durch welchen sich das Verbindungsglied 27 erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der gezeigte Einlass 6 und der gezeigte Auslass 7 quer zur Verstellrichtung 4 gegenüberliegend angeordnet. Wie den 1 bis 3 ferner entnommen werden kann, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Strömungspfad 8 zwischen dem Einlass 6 und dem Auslass 7 in der zweiten Stellung 5b freigegeben. Demgegenüber ist der Strömungspfad 8 in der erste Stellung 5a und in der dritten Stellung 5c gesperrt. Das Sperren des Strömungspfads 8 in der ersten Stellung 5a erfolgt durch den Kolbenkörper 19. Das Sperren des Strömungspfads 8 in der dritten Stellung 5c erfolgt durch den Kragen 25. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Strömungspfad 8 ohne Krafteinwirkung gesperrt. Mit zunehmender Kraft und beim Überschreiten der ersten Kraft wird der Strömungspfad 8 freigegeben. Nimmt die Kraft weiter zu und überschreitet die zweite Kraft wird der Strömungspfad 8 wieder gesperrt. Entsprechendes gilt analog für ein Abnehmen der Kraft.
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Beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 10 weist die Ventileinrichtung 1 mehrere Einlässe 6 sowie mehrere Auslässe 7 auf. Zu sehen sind in 4 rein beispielhaft vier Einlässe 6, wobei jeweils zwei Einlässe 6 voneinander abgewandt sind. Zu sehen sind ferner rein beispielhaft zwei Auslässe 7, die quer zu den Anlässen 6 orientiert und jeweils in einem an der Außenwandung 17 ausgebildeten Stutzen 29 ausgebildet sind. Vorstellbar wäre aber auch eine umgekehrte Ausgestaltung, bei denen die Einlässe 6 die Auslässe 7 und die Auslässe 7 die Einlässe 6 sind. Beim in den 4 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Steuerkolben 3 drei innerhalb des Steuerkolbens 3 ausgebildete Kolbenkanäle 30 auf, die jeweils innerhalb des Steuerkolbens 3 fluidisch voneinander getrennt sind und vom Steuerkolben 3 begrenzt werden. Im Übrigen ist der Steuerkolben 3 quer zur Verstellrichtung 4 und hin zu den Auslässen 7 bzw. Stutzen 29 geschlossen ausgebildet.
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In der in den 4, 5 sowie 8 gezeigten ersten Stellung 5a ist ein erster der Stutzen 29a in Überdeckung mit einem ersten der Kolbenkanäle 30a. Dementsprechend ist in der erste Stellung 5a ein erster Strömungspfad 8a zwischen einem der zumindest einen Einlässe 6 und einem der zumindest einen Auslässe 7 freigegeben. In der in den 6 und 9 gezeigten zweiten Stellung 5b ist ein zweite der Stutzen 29b in Überdeckung mit einem zweiten der Kolbenkanäle 30b, sodass in der zweiten Stellung 5b ein zweiter Strömungspfad 8b freigegeben ist, wohingegen der erste Strömungspfad 8a gesperrt ist. In der in den 7 und 10 gezeigten dritten Stellung 5c ist der erste Stutzen 29a in Überdeckung mit einem dritten Kolbenkanal 30c. Somit ist der erste Strömungspfad 8a freigegeben. Zudem ist der zweiten Stutzen 29b in Überdeckung mit dem ersten Kolbenkanal 30a. Folglich ist auch der zweite Strömungspfad 8b freigegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Strömungspfad 8a ohne Krafteinwirkung freigegeben und der zweite Strömungspfad 8b gesperrt. Mit zunehmender Kraft und beim Überschreiten der ersten Kraft wird der erste Strömungspfad 8a gesperrt und der zweite Strömungspfad 8b freigegeben. Nimmt die Kraft weiter zu und überschreitet die zweite Kraft, werden der erste Strömungspfad 8a und der zweite Strömungspfad 8b freigeben. Entsprechendes gilt analog für ein Abnehmen der Kraft.
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Mit den gezeigten Ventileinrichtungen 1 ist es jeweils auf einfache und präzise Art möglich, bei zunehmender, auf den Steuerkolben 3 in zweiter Richtung 14 wirkender Kraft jeweils verschiedene Strömungspfade 8 freizugeben und zu sperren. Durch den Einsatz der beiden Federanordnungen 9,10 ist dabei eine präzise Definition der jeweiligen Stellungen 5 umgesetzt.
