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Die Erfindung betrifft pneumatisch
oder elektromagnetisch betätigte
Ventile.
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Derartige Ventile sind grundsätzlich bekannt. Problematisch
gestaltet sich bei solchen Ventilen eine fluiddichte Trennung eines
Raumes, durch den ein Fluid strömt,
dessen Strömung
durch das Ventil gesteuert werden soll, von einem Raum, in dem ein Betätigungsmechanismus
des Ventils untergebracht ist. Außerdem besteht bei bekannten
Ventilen das Problem, dass sich zwischen einem Ventilsitz und einem
Ventilköper
Partikel festsetzen können,
die ein korrektes Verschließen
des Ventils verhindern.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein magnetisches oder pneumatisches Ventil zu schaffen,
bei dem ein Betätigungsmechanismus
besonders wirksam gegenüber
der Fluidströmung
abgedichtet ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein magnetisches oder pneumatisches Ventil zu
schaffen, das einerseits bei einer kompakten und preisgünstigen
Bauweise eine ausreichende Bewegungsamplitude des Ventilkörpers zulässt und andererseits
aber für
eine ausreichende Schließkraft sorgt.
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Bei der pneumatischen Variante soll
darüber hinaus
sichergestellt werden dass das Ventil über einen breiten Bereich von
Betätigungsdrücken zuverlässig ohne
vorgeschalteten Druckminderer arbeitet, bspw. Zwischen 4 bar und
10 bar, ohne dass die auf den Ventilsitz ausgeübte Kraft so hoch wird, dass
die Dichtfläche
beschädigt
wird.
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Bei der magnetischen Variante soll
dafür gesorgt
werden, dass man stets im oberen Bereich der Magnetcharakteristik
arbeitet, wo hohe Betätigungskräfte bei
niedrigen Luftspalten erreichbar sind, ohne die Amplitude der Bewegung
des Schwenkhebels in unerwünschterweise
zu beschränken.
Solche Magnetventile eignen sich insbesondere für Getränkemaschinen, wo eine große Amplitude
des Schwenkhebels wünschenswert
erscheint, um eine unerwünschte
Beeinträchtigung
der Schließwirkung
des Ventils durch Kaffeekörner
o.ä. zu
vermeiden.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Ventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 42 vorgesehen.
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Gemäß Anspruch 1 handelt es sich
dabei um ein Ventil mit einem an einem Ende eines Schwenkhebels
angebrachten Ventilkörper,
der in einer ersten Schließ-
bzw. Schwenkposition gegen einen Ventilsitz schließt, um einen
Strömungsweg
durch den Ventilsitz zu verschließen, und in einer zweiten Schwenkposition
diesen Strömungsweg
freigibt, um einen Durchfluss durch das Ventil zu einem Ausgang oder
zu mehreren Ausgängen
zu ermöglichen,
wobei der Schwenkhebel ein zweiarmiger Schwenkhebel mit einer zwischen
seinen beiden Armen vorgesehenen Schwenkachse ist und wobei die
Länge des
ersten Armes zwischen der Schwenkachse und dem Ventilkörper vorzugsweise
kürzer
als die Länge
des zweiten Armes zwischen der Schwenkachse des Hebels und einer
pneumatischen Betätigungseinrichtung
ist, die am zweiten Arm des Schwenkhebels angreift, wobei die pneumatische
Betätigungseinrichtung
in einer Betätigungsrichtung
durch pneumatische Belastung eines Kolbens betätigt wird und der Kolben in
die andere Betätigungsrichtung
durch den Druck einer Feder beaufschlagt wird, wobei im Bereich
der Schwenkachse eine flexible Dichtung vorgesehen ist, die den
Strömungsraum
des Ventils vom Betätigungsraum
zumindest im Wesentlichen fluiddicht trennt, die Schwenkbewegung
des Schwenkhebels jedoch zulässt.
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Vorzugsweise weist der Kolben eine
Querbohrung auf, die den zweiten Arm des Schwenkhebels in ihrer
Mitte zumindest im Wesentlichen spielfrei aufnimmt, wobei auf beiden
Seiten der Mitte Freiräume
zum Zulassen der Schwenkbewegung vorgesehen sind.
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Gemäß einer Ausführungsform
besteht die flexible Dichtung aus einem Ring, der außen an der Aufnahmekammer
und innen am Schwenkhebel angeklebt ist.
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Vorteilhafterweise weist der Ring
auf zwei Seiten Ringausnehmungen auf, zwischen denen ein durchgehender
Steg verbleibt, um die Flexibilität der Dichtung sicherzustellen.
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Die Verklebung zwischen der flexiblen
Dichtung und der Wand der Aufnahmekammer bzw. der Außenseite
des Schwenkhebels kann durch eine dort versehene Aufrauhung bzw.
ein dort vorgesehenes Gewinde verbessert sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
ist die Dichtung durch eine ringförmige Membran gebildet, die
in ihrem radial inneren Bereich zwischen zwei Halbkugeln geklemmt
ist, die am Schwenkhebel befestigt sind, und die in ihrem radial äußeren Bereich zwischen
zwei Scheiben geklemmt ist, die innerhalb der ringförmigen Aufnahmekammer
angeordnet sind und einerseits vom Betätigungsgehäuse und andererseits vom Ventilgehäuse geklemmt
sind; die Halbkugeln bilden eine kugelförmige Außenfläche, die in einer entsprechenden
kugelförmigen
Ausnehmung der zwei Scheiben schwenkbar gelagert ist; und die Scheiben
weisen auf gegenüberliegenden
Seiten der ringförmigen
Membran jeweils eine Ausnehmung auf, um eine Verformung der Membran
in diesem Bereich bei einer Verschwenkung des Schwenkhebels zuzulassen.
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Vorteilhafterweise weist der Schwenkhebel im
Bereich der Schwenkachse eine Kugelfläche auf, die in einer aus zwei
Ringen gebildeten kugelförmigen
Ausnehmung gelagert ist.
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Die zwei Ringe können innerhalb eines topfförmigen Teils
angeordnet sein, das mit einer Abdeckscheibe abgeschlossen ist,
wobei sich der Schwenkhebel jeweils durch ein Loch im topfförmigen Teil
und in der Abdeckscheibe hindurcherstreckt.
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Der Ventilkörper ist bevorzugt durch ein
zumindest im Wesentlichen kugelförmiges
Teil gebildet, das eine Querpassage aufweist, die den ersten Arm des
Schwenkhebels aufnimmt, und das durch eine Schraube am Schwenkhebel
befestigt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
ist der erste Arm des Schwenkhebels blattförmig bzw. biberschwanzförmig ausgebildet
und die flexible Dichtung als Dichtstrumpf ausgebildet, der über den ersten
Arm gezogen ist und in einen ringförmigen Bereich mündet, der
entweder in einer ringförmigen
Aufnahme des Ventilgehäuses
und/oder in einem zwischen Ventil- und Betätigungsgehäuse angeordneten Zwischengehäuse und/oder
im Betätigungsgehäuse sitzt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
ist bei einem Ventil, das bei pneumatischer Betätigung des Schwenkhebels gegen
einen Ventilsitz schließt,
eine Hilfsfeder vorgesehen, die die Schließkraft unabhängig vom
Betätigungsdruck
begrenzt.
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Innerhalb des Kolbens kann ein Bolzen
mit einem Kopfteil, der eine Querbohrung aufweist, die den zweiten
Arm des Schwenkhebels aufnimmt, und mit einem Schaftteil vorgesehen
sein, das sich durch einen Flanschteil des Kolbens sowie die als
Schraubendruckfeder ausgebildete Feder hindurch erstreckt; eine
Hilfsfeder kann zwischen einem Anschlag am Schaftteil und dem Flanschteil
des Kolbens vorgesehen sein; zwischen dem Bolzenkopf und dem Kolben
kann ein Freiraum bestehen, der eine axiale Bewegung des Bolzens
relativ zum Kolben zulässt;
und bei einem erhöhten
Betätigungsdruck
kann sich der Kolben unter Komprimierung der Feder bewegen, wodurch
sich zwischen dem Kopfteil und dem Flanschteil des Kolbens ein Spalt
bildet, wodurch die Kraft der Hilfsfeder die Klemmkraft zwischen
dem ersten Arm und dem Ventilsitz auf einen Betrag begrenzt, der
von der Hilfsfeder vorgegeben ist.
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Vorteilhafterweise ragt der Schaftteil
aus dem Betätigungsgehäuse hinaus
und ist der Schaltzustand des Ventils durch einen Positionssensor
bestimmbar, der mit dem freien Ende des Schaftteils zusammenarbeitet.
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Gemäß Anspruch 42 handelt es sich
bei dem erfindungsgemäßen Ventil
um ein Ventil mit einem an einem Ende eines Schwenkhebels angebrachten Ventilkörper, der
in einer ersten Schließ-
bzw. Schwenkposition gegen einen Ventilsitz schließt, um einen
Strömungsweg
durch den Ventilsitz zu verschließen, und in einer zweiten Schwenkposition
diesen Strömungsweg
freigibt, um einen Durchfluss durch das Ventil zu einem Ausgang
oder zu mehreren Ausgängen
zu ermöglichen,
wobei der Schwenkhebel ein zweiarmiger Schwenkhebel mit einer zwischen
seinen beiden Armen vorgesehenen Schwenkachse ist und wobei die
Länge des
ersten Armes zwischen der Schwenkachse und dem Ventilkörper vorzugsweise
länger
als die Länge
des zweiten Armes zwischen der Schwenkachse des Hebels und einer
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
ist, die am zweiten Arm des Schwenkhebels angreift, wobei die elektromagnetische
Betätigungseinrichtung
in einer Betätigungsrichtung
durch elektromagnetische Belastung eines Ankers betätigt wird und
der Anker in die andere Betätigungsrichtung durch
Federbeaufschlagung bzw. durch Umpolung des Magnetfeldes bewegt
wird, wobei im Bereich des Ventilköpers eine flexible Dichtung
vorgesehen ist, die den Strömungsraum
des Ventils vom Betätigungsraum
zumindest im Wesentlichen fluiddicht trennt, die Schwenkbewegung
des Schwenkhebels jedoch zulässt.
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Der erste Arm des Schwenkhebels kann blattförmig bzw.
biberschwanzförmig
und die flexible Dichtung als Dichtstrumpf ausgebildet sein, der über den
ersten Arm gezogen ist und in einen ringförmigen Bereich mündet, der
entweder in einer ringförmigen Aufnahme
eines Ventilgehäuses
und/oder in einem zwischen Ventil- und Betätigungsgehäuse angeordneten Zwischengehäuse und/oder
in einem Betätigungsgehäuse sitzt.
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Vorzugsweise weist der Schwenkhebel
zwischen der Schwenkachse und dem blattförmigen bzw. biberschwanzförmigen Arm
eine sich parallel zur Schwenkachse erstreckende Langlochbohrung auf,
die einen Querbolzen aufnimmt, der das Betätigungsgehäuse am Ventilgehäuse und/oder
am Zwischengehäuse
befestigt, wobei die Freiräume
in der Langlochbohrung links und rechts des Querbolzens die erwünschte Schwenkbewegung
des Schwenkhebels zulassen bzw. die Enden der Langlochbohrung die
Schwenkbewegung begrenzen.
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Der Anker kann einen kegelstumpfförmigen Fortsatz
aufweisen, der in einer kegelstumpfartigen Vertiefung in einem eisenförmigen Polstück aufgenommen
ist. Dadurch wird bei einer Bewegung des Ankers ein Spalt zwischen
Polstück
und Anker minimiert und eine Störung
des Magnetflusses durch den Anker und das Polstück minimiert. Die Kraft des
Magneten wird somit effizienter auf den Anker übertragen.
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Bevorzugt weist der Anker eine Querbohrung
auf, die den zweiten Arm des Schwenkhebels in ihrer Mitte zumindest
im Wesentlichen spielfrei aufnimmt, wobei auf beiden Seiten der
Mitte Freiräume zum
Zulassen der Schwenkbewegung vorgesehen sind.
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Die Ventile können als 2/2- oder 3/2-Wegeventile
sein, d.h. das Ventilgehäuse
kann als Zweiwege- oder Dreiwegegehäuse ausgelegt sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung rein
beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wegeventils in einer (a) geschlossenen Stellung und (b) offenen
Stellung;
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2(a)-(d) verschiedene Ansichten einer flexiblen
Dichtung im Bereich der Schwenkachse des Schwenkhebels des Ventils
von 1;
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3 eine
weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wegeventils;
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4 eine
flexible Dichtung im Bereich der Schwenkachse des Schwenkhebels
des Ventils von 3;
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5 eine
weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wegeventils;
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6 eine
weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wegeventils;
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7 eine
Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wegeventils mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung in einer (a)
geschlossenen und (b) offenen Stellung;
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8(a)-(c) verschiedene Außenansichten des Ventils von 7;
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9a und b ein pneumatisch betätigtes 3/2-Wegeventil mit einer
Kraftbegrenzungseinrichtung;
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10(a)-(c) verschiedene Außenansichten des Ventils von 9;
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11(a)-(c) verschiedene Außenansichten eines pneumatisch
betätigten
2/2-Wege-Eckventils;
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12 ein
elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wegeventil;
und
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13 eine
Stirnansicht des Ventils von 13.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wege-Schwenkventils dargestellt. Das Ventil weist eine Betätigungsgehäuse 10 und
ein Ventilgehäuse 12 auf,
die über
ein Zwischengehäuse 14 miteinander
verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zusammenhalt
des Betätigungsgehäuses 10,
des Ventilgehäuses 12 und
des dazwischen angeordneten Zwischengehäuses 14 durch Schrauben 16 sichergestellt,
die in entsprechende Bohrungen im Ventilgehäuse 12 eingeführt werden,
sich durch das Zwischengehäuse 14 hindurch
erstrecken und in eine entsprechend ausgebildete Gewindebohrung
im Betätigungsgehäuse eingreifen.
Das Betätigungsgehäuses 10,
das Ventilgehäuses 12 und/oder
das Zwischengehäuse 14 können jeweils
aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial gebildet sein.
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Das Betätigungsgehäuse 10 ist im Wesentlichen
hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Betätigungsraum 18 auf,
der an der einen Stirnseite des Betätigungsgehäuses 10 durch eine
erste Stirnplatte 20 verschlossen ist, die in das Betätigungsgehäuse 10 eingeschraubt
oder eingepresst sein kann, und an der anderen Stirnseite durch
eine zweite Stirnplatte 22 verschlossen ist, die eine Einlassöffnung 24 für Druckluft
und einen Ansatz 26 zur Ankopplung einer Druckluftleitung
aufweist.
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In dem Betätigungsgehäuse 10 ist ein Betätigungsmechanismus
für das
Ventil untergebracht ist. Dieser Betätigungsmechanismus umfasst
einen Kolben 28 der durch in den Betätigungsraum 18 einströmende Druckluft
entgegen der Federkraft einer Spiralfeder 30 (in der Zeichnung
nach links) verschoben werden kann. Damit sowenig Druckluft wie
möglich an
dem Kolben vorbeiströmen
kann ist der Querschnitt des Kolbens 28 an den Querschnitt
des Betätigungsraums 18 angepasst.
Ferner ist in der Mantelfläche
des Kolbens 28 eine umlaufende Ringnut 32 vorgesehen,
in der ein Dichtring 34 sitzt, der mit der Wandung des
Betätigungsgehäuses 10 in
Eingriff steht und einen Zwischenraum zwischen dem Kolben 28 und
dem Betätigungsgehäuse 10 abdichtet.
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Mit dem Kolben 28 ist ein
Bolzen 36 fest verbunden, der sich in axialer Richtung
des Betätigungsraums 18,
d.h. in Verschieberichtung des Kol bens 28 erstreckt. Der
Bolzen besteht aus einem Kopfteil 38 und einem Schaftteil 40,
die jeweils durch eine umlaufende Ringnut 42 voneinander
getrennt sind, in der ein Sprengring 44 sitzt. Auf das
Schaftteil 40 ist ein Kolbenteller 46 aufgesteckt,
der sich an dem Sprengring 44 abstützt.
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Die Feder 30 ist zwischen
der ersten Stirnplatte 20 und dem Kolbenteller 46 angeordnet.
Wird der Kolben 28 mit Druckluft beaufschlagt, so bewegt er
sich in Richtung der ersten Stirnplatte 20 und die Feder 30 wird
komprimiert. Bei einem Abschalten der Druckluft, kann sich die Feder 30 wieder
entspannen, so dass der Kolben 28 durch den Druck der Feder 30 auf
den Kolbenteller 46 und somit über den Sprengring 44 auf
den Bolzen 36 in Richtung der zweiten Stirnplatte 22 bewegt
wird.
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In dem Kopfteil 38 des Bolzens 36 ist
eine Querbohrung 48 vorgesehen, die zur Aufnahme eines
stabförmig
ausgebildeten Schwenkhebels 50 dient, der einen im Wesentlichen
runden Querschnitt aufweist. Die Querbohrung 48 ist eine
Durchgangsbohrung, die derart dimensioniert ist, dass sie Schwenkhebel 50 in
ihrer Mitte zumindest im Wesentlichen spielfrei aufnimmt, wobei
auf beiden Seiten der Mitte bspw. konusförmige Freiräume zum Zulassen einer Schwenkbewegung
des Schwenkhebels 50 vorgesehen sind. Die Querbohrung 48 weist
mit anderen Worten einen Durchmesser auf, der sich von der Eintrittsöffnung zur
Mitte der Bohrung hin verkleinert und zur Austrittsöffnung wieder
vergrößert.
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Das freie Ende des Schaftteils 40 ragt
durch eine Bohrung in der Stirnwand des Betätigungsgehäuses 10 aus diesem
hinaus. Durch einen Positionssensor, der mit dem freien Ende des
Schaftteils 40 zusammenwirkt, ist der Schaltzustand des
Ventils feststellbar.
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Durch eine Bohrung in der Wandung
des Betätigungsgehäuses 10 erstreckt
sich der Schwenkhebel 50 von dem Betätigungsraum 18 durch
das Zwischengehäuse 14 hindurch
bis in das Ventilgehäuse 12.
Der Schwenkhebel ist schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse
durch das Zwischengehäuse 14 verläuft und
den Schwenkhebel 50 in einen ersten Arm 52, der
sich in das Ventilgehäuse 12 erstreckt, und
einen zweiten Arm 54 aufteilt, der in das Betätigungsgehäuse 10 hineinragt.
Der erste Arm 52 ist kürzer
als der zweite Arm 54. Im Bereich der Schwenkachse weist
der Schwenkhebel 50 einen vergrößerten Durchmesser auf. Das
Zwischengehäuse 14 weist
eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt auf, und bildet eine
Aufnahmekammer deren Längsmittelachse
rechtwinklig zur Längsmittelachse
des Betätigungsraums 18 verläuft.
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Die Schwenkachse ist durch einen
Stift 56 gebildet, der sich durch eine in dem Schwenkhebel 50 vorgesehene
Querbohrung erstreckt und der links und rechts des Schwenkhebels 50 jeweils
durch eine Buchse 58 hindurch verläuft. Die Buchsen 58 sind fest
in das Zwischengehäuse 14 eingesetzt.
Der Stift 56 kann seinerseits fest in den 58 Buchsen sitzen, bspw.
eingeklebt sein. In diesem Fall muss die Querbohrung des Schwenkhebels 50 eine
möglichst leichtgängige Verdrehung
des Schwenkhebels 50 bezüglich des Stifts 56 zulassen.
Oder der Stift 56 ist drehbar in den Buchsen 58 gelagert.
Dann kann der Stift 56 beweglich oder fest in dem Schwenkhebel 50 aufgenommen
sein.
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Im Bereich der Schwenkachse, d.h.
in der Aufnahmekammer des Zwischengehäuses 14 ist der Schwenkhebel 50 von
einer flexiblen Dichtung umgeben, die aus einem Ring 60 besteht,
der an seiner äußeren Seite
an dem Zwischengehäuse 14 und
an seiner inneren Seite am Schwenkhebel 50 anvulkanisiert
oder angeklebt ist. Die Verbindung zwischen der flexiblen Dichtung 60 und
der Wand der Aufnahmekammer bzw. der Außensei te des Schwenkhebels 50 kann
durch eine dort versehene Aufrauhung bzw. ein dort vorgesehenes
Gewinde 66 verbessert sein. An seiner Oberseite und seiner
Unterseite weist der Ring 60 jeweils eine Ringausnehmung 62 auf,
zwischen denen ein durchgehender Steg 64 verbleibt, um
die Flexibilität
der Dichtung bei einer Verschwenkung des Schwenkhebels 50 sicherzustellen.
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Das Ventilgehäuse 12 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch
ausgebildet und besitzt an seinem einen Stirnende eine Eintrittsöffnung 68 und
an seinem anderen Stirnende eine Austrittsöffnung 70, in die
jeweils ein Normeinsatz 72 zur Ankopplung einer Schlauch-
oder Rohrleitung eingeschraubt ist. Möglich wäre auch ein Presssitz oder
eine Verklebung der Normeinsätze 72 in
dem Ventilgehäuse.
In dem Bereich, in dem das Ventilgehäuse 12 an das Zwischengehäuse 14 angeschlossen
ist, ist in der Wandung des Ventilgehäuses 12 außerdem eine
Bohrung vorgesehen, durch die hindurch sich der Schwenkhebel 50 in
das Ventilgehäuse 12 erstreckt.
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Das Ventilgehäuse 12 definiert einen
Strömungsraum 74 für ein Fluid,
dessen Strömung
durch das Ventils gesteuert werden soll. Zu diesem Zweck ist in
dem Strömungsraum 74 ein
Ventilsitz 76 vorgesehen, der die Gestalt einer an der
Wandung des Ventilgehäuses 12 umlaufenden
Schulter mit einer abgeschrägten
Sitzfläche 78 aufweist.
Die Sitzfläche 78 wirkt
mit einem Ventilköper 80 zusammen,
der im Bereich des freien Endes des ersten Armes 52 des Schwenkhebels 50 vorgesehen
ist.
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Der Ventilkörper 80 ist durch
ein zumindest im Wesentlichen kugelförmiges Teil 82 gebildet
ist, das eine Querpassage aufweist, die den ersten Arm 52 des
Schwenkhebels 50 aufnimmt. Auf der zum Ventilsitz 76 weisenden
Seite weist der Ventilkörper 80 einen
Aufsatz 84 aus einem nachgiebigen Material auf, der als
Abdichtfläche
für den
Ventilsitz 76 dient, wobei der Aufsatz die kugelige Form
mitbestimmt. Mittels einer Schraube 86 sind der Aufsatz 86 und
das kugelförmige
Teil 82 an dem Schwenkhebel 50 befestigt. Die
Schraube 86 greift dabei in ein als Querbohrung 88 im
ersten Arm 52 des Schwenkhebels 50 vorgesehenes
Gewinde ein. Der Kopf der Schraube 86 ist als Senkkopf
ausgebildet, der in einer entsprechenden Senke im Aufsatz 84 versenkt ist.
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1a zeigt
eine Situation, in der der Kolben 28 nicht durch Druckluft
beaufschlagt, sondern durch die Feder 30 an die zweite
Stirnplatte 22 des Betätigungsgehäuses gedrückt wird.
Der zweite Arm 54 des Schwenkhebels 50 befindet
sich somit in seiner äußersten
rechten Position und der erste Arm 52 in seiner äußersten
linken Position. In dieser Lage drückt der Ventilkörper 80 mit
seinem Aufsatz 84 gegen die abgeschrägte Sitzfläche 78 des Ventilsitzes 76 und
verschließt
diesen. Damit ist der Strömungsweg
von der Eintrittsöffnung 68 zur
Austrittsöffnung 70 unterbrochen.
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1b zeigt
dagegen die offene Stellung des Ventils. In dieser Stellung ist
der Kolben 28 durch Druckluft beaufschlagt und in Richtung
der ersten Stirnplatte 20 des Betätigungsgehäuses 10 verschoben.
Der zweite Arm 54 des Schwenkhebels 50 befindet
sich somit in seiner äußersten
linken Position und der erste Arm 52 in seiner äußersten
rechten Position. In dieser Lage ist der Ventilkörper 80 zu dem Ventilsitz 76 beabstandet,
und der Strömungsweg von
der Eintrittsöffnung 68 zur
Austrittsöffnung
ist freigegeben. Bei dieser Ausführungsform
ist der pneumatische Betätigungsdruck
unkritisch, da der Ventilkörper
im offenen Zustand des Ventils frei schwebend im Ventilgehäuse sitzt
und nicht durch den Betätigungsdruck
gegen einen Ventilsitz gedrückt
wird.
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In den 2 ist
dargestellt, wie die flexible Dichtung der Ausführungsform von 1 gebildet wird: Der Schwenkhebel 50 wird,
wie oben beschrieben, mittels Stift 56 und Buchsen 58 in
dem Zwischengehäuse 14 montiert.
Die Innenwand des Zwischengehäuses 14 kann
mit einer glatten oder aufgerauhten Zylinderfläche 65 (2a) oder mit einem Gewinde 66 versehen
sein (2c). Die untere
Stirnöffnung
des Zwischengehäuses 14 wird
durch eine erste Formplatte 90 verschlossen, die in das
Zwischengehäuse 14 eingesetzt
(2a und 2b) bzw. eingeschraubt wird (2c). Die Formplatte 90 weist eine
ringförmige
Erhöhung 92 auf,
die in das Innere des Zwischengehäuses 14 ragt. Als
nächstes
wird auch die obere Stirnöffnung
des Zwischengehäuses 14 durch
eine zweite Formplatte 94 verschlossen, die ebenfalls eine
ringförmige
Erhöhung 92 aufweist. Dann
wird durch eine nicht gezeigte Füllöffnung eine flüssige, gummiartige
Dichtmasse in das Zwischengehäuse 14 eingefüllt. Nach
dem Aushärten
des Dichtmaterials werden die Formplatten 90, 94 aus dem
Zwischengehäuse 14 entfernt.
Zurück
bleibt ein flexibler Dichtring 60 mit jeweils einer Ringausnehmung 62 an
seiner Ober- und Unterseite (2c und 2d).
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wege-Schwenkventils dargestellt. Bei dieser und auch bei den
noch folgenden Ausführungsformen
sind gleiche Teile oder Teile gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen,
wie sie auch bei der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsform bereits
verwendet wurden. Es versteht sich, dass hier – wie bei allen anderen Ausführungsformen – die gleiche
Beschreibung für
Teile gilt, die gleiche Bezugszeichen aufweisen, d.h. diese Teile
haben die gleiche Funktion wie bereits beschrieben, es sei denn,
dass etwas Gegenteiliges gesagt wird.
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Das in 3 gezeigte
Ventil erfüllt
die gleiche Funktion und weist den gleichen Betätigungsmechanismus wie das
in 1 gezeigte Ventil
auf. Im folgenden wird daher nur auf die Unterschiede zur voranstehend
beschriebenen Ausführungsform
hingewiesen.
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Das Ventil von 3 umfasst ein zweiteilig ausgebildetes
Betätigungsgehäuse 10,
wobei ein erstes Teil 10' an
dem Ventilgehäuse 12 befestigt
ist und eine Querbohrung aufweist, die einen Betätigungszylinder 10'' aufnimmt, in dem der Betätigungsmechanismus
untergebracht ist. Der Betätigungszylinder 10'' ist durch Querstifte 95 am
ersten Teil 10' des
Betätigungsgehäuses 10 befestigt.
Um die Schwenkbewegung des Schwenkhebels 50 zuzulassen
weist die Wandung des Betätigungszylinders 10'' im Bereich des Schwenkhebels 50 eine Öffnung und der
erste Teil 10' des
Betätigungsgehäuses 10
im Bereich des Schwenkhebels 50 eine Kammer auf.
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In das erste Teil 10' des Betätigungsgehäuses 10 ist
ein Ansatz 96 des Ventilgehäuses 12 einsteckt.
Aufgrund des Ansatzes 96 weist das Ventilgehäuse 12 eine
T-förmige
Gestalt auf, wobei der Strömungsraum 74 rechtwinklig
zum Ansatz 96 und somit rechtwinklig zur Längserstreckung
des ersten Teils 10' des
Betätigungsgehäuses 10 verläuft.
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In den Ansatz 96 des Ventilgehäuses 12 ist ein
Einsatz 98 eingesetzt, der den Aufnahmeraum definiert,
durch den der die Schwenkachse des Schwenkhebels 50 bildende
Stift 56 verläuft
(vgl. dazu auch 4).
In dem Einsatz 98 sind die Buchsen 58 zur Aufnahme
des den Schwenkhebel haltenden Stiftes 56 gelagert. An
seiner Außenseite
weist der Einsatz eine umlaufende Nut 100 auf, in der ein Dichtring 102 sitzt,
um den Einsatz gegenüber
dem Ansatz 96 des Ventilgehäuses 12 fluiddicht
abzudichten. Der Stift 56 bestimmt die Position des Einsatzes 98 und
trägt dazu
bei, das Betätigungsgehäuse 10 an dem
Ventilgehäuse 12 zu
befestigen. Diese Funktion wird bei dieser Ausführungsform auch von den Schrauben 97 mit
erfüllt.
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Auch bei dieser Ausführungsform
ist der Schwenkhebel 50 im Bereich der Schwenkachse mit einer
flexiblen Dichtung in Gestalt eines Ringes 60 versehen.
Allerdings sind die Ringausnehmungen 62 hier wesentlich
tiefer ausgebildet als bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
Während
der Dichtring 60 an seiner Innenseite wieder mit dem Schwenkhebel 50 verbunden
ist, ist er an seiner Außenseite
mit der inneren Umfangsfläche
des Einsatzes 98 verklebt.
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Der Ventilsitz 76 ist durch
ein aus einem nachgiebigen Material bestehendes Ringteil 104 mit einer
abgeschrägten
Sitzfläche 78 gebildet,
das in einer formschlüssigen
Aufnahme eines ersten Einlassteils 106 montiert ist, welches
von der Eintrittsöffnung 68 her
in das Ventilgehäuse 12 eingesetzt
ist, bspw. eingeschraubt ist. Von der Austrittsöffnung 70 des Ventilgehäuses 12 her
ist ein zweites Einlassteil 108 in das Ventilgehäuse 12 eingesetzt.
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Der mit dem Ringteil 104 zusammenwirkende
Ventilkörper 80 wird
durch ein kugelförmiges
Teil 82 gebildet, dass auf den Schwenkhebel aufgesetzt ist.
Auf seiner zum Ventilsitz 76 weisenden Seite ist in dem
kugelförmigen
Teil 82 eine Gewindebohrung 110 zur Aufnahme einer
Schraube 112 vorgesehen, die sich mit einem Stirnende an
einer Abflachung 114 des ersten Armes 52 des Schwenkhebels 50 abstützt, wenn
sie in die Gewindebohrung hinein gedreht wird, und dadurch das kugelförmige Teil
82 am Schwenkhebel 50 fixiert.
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Der zweite Arm 54 des Schwenkhebels
ist in dem Kolben 28 gelagert. Zu diesem Zweck weist der Kolben
eine Querbohrung 48 auf die den zweiten Arm 54 des
Schwenkhebels 50 in ihrer Mitte zumindest im Wesentlichen
spielfrei aufnimmt. Der Durchmesser der Querbohrung 48 nimmt
von Eintrittsöffnungen
zur Mitte hin jeweils ab, so dass außerhalb der Mitte der Querbohrung 48 Freiräume zum
Zulassen der Schwenkbewegung gebildet sind. In der Mitte der Querbohrung 48 sind
auf gegenüberliegenden Seiten
der Querbohrung 48 zwei Stifte 116 in den Kolben
eingelassen, die mit dem Schwenkhebel 50 in Kontakt stehen
und die Führung
des Schwenkhebels 50 in der Querbohrung 48 verbessern.
-
An einer ersten Stirnseite des Kolbens 28 ist ein
Bolzen 36 angebracht, der jedoch keinen Kopfteil oder Schaftteil
aufweist. Die Feder 30 stütz sich unmittelbar an der
ersten Stirnseite des Kolbens 28 ab. An seiner zweiten
Stirnseite weist der Kolben 28 eine Ausnehmung 118 auf,
in die eine in den Betätigungsraum 18 ragende
topfförmige
Einbuchtung 120 der Stirnwand 122 des Betätigungsgehäuses eingreift, wenn
der Kolben 28 durch die Feder 30 (in der Zeichnung
nach rechts) an die Stirnwand 122 gedrückt wird. Die topfförmige Einbuchtung 120 dient
zur Ankopplung des Betätigungsgehäuses 10 an
eine Druckluft führende
Schlauch- oder Rohrleitung. In dem Boden der Einbuchtung 120 ist
eine Einlassöffnung 24 für die Druckluft
vorgesehen.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wege-Schwenkventils dargestellt, die sich von dem in 3 gezeigten Ventil im Wesentlichen
durch die Ausbildung der flexiblen Dichtung unterscheidet.
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Bei der Ausführungsform von 5 ist die Dichtung durch eine ringförmige Membran 124 gebildet
ist, die in ihrem radial inneren Bereich zwischen zwei Halbkugeln 126 geklemmt
ist, die am Schwenkhebel 50 befestigt sind, und die in
ihrem radial äußeren Bereich
zwischen zwei Scheiben 128 geklemmt ist. Die zwei Scheiben 128 sind
in einer ringförmigen Aufnahmekammer
angeordnet, die bei dieser Ausführungsform
direkt durch den Ansatz 96 am Ventilgehäuse 12 gebildet ist,
und werden einerseits vom Betätigungsgehäuse 10 und
andererseits vom Ventilgehäuse 12 geklemmt.
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Die Halbkugeln 126 weisen
jeweils eine durchgehende Bohrung auf, durch die sich der Schwenkhebel 50 erstreckt.
Die Halbkugeln 126 sind auf den Schwenkhebel aufgeschraubt
und/oder an diesen angeklebt und bilden eine kugelförmige Außenfläche, die
in einer entsprechenden kugelförmigen
Ausnehmung der zwei Scheiben 128 schwenkbar gelagert ist.
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Die Scheiben 128 weisen
auf gegenüberliegenden
Seiten der ringförmigen
Membran 124 jeweils eine Ausnehmung 130 auf, die
sich innerhalb von Ringschultern 132 der Scheiben 128 befinden, die
die Membran 124 in ihrem radial äußeren Bereich zwischen sich
einklemmen. Die Ausnehmungen 130 lassen eine Verformung
der Membran 124 in diesem Bereich bei einer Verschwenkung
des Schwenkhebels 50 zu. Die Halbkugeln 126 und/oder
die Scheiben 128 bestehen aus Metall oder Kunststoff.
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In 6 ist
eine weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wege-Schwenkventils dargestellt, die sich von dem in 5 gezeigten Ventil lediglich
durch die Ausbildung der flexiblen Dichtung unterscheidet.
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Bei dem in 6 gezeigten Ventil weist der Schwenkhebel
50 im Bereich der Schwenkachse eine Kugelfläche auf, die am Schwenkhebel 50 durch eine
auf den Schwenkhebel 50 aufgesetzte Kugel 134 mit
einer Querbohrung gebildet ist. Die Kugel 134 kann auf
den Schwenkhebel 50 aufge schraubt oder aufgeklebt sein,
sie kann aber auch über
einen Presssitz am Schwenkhebel 50 befestigt sein oder einstückig mit
diesem ausgebildet sein.
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Die Kugel 134 ist in einer
aus zwei Ringen 136 gebildeten kugelförmigen Ausnehmung gelagert. Die
Ringe 136 sind innerhalb eines topfförmigen Teils 138 angeordnet,
das mit einer Abdeckscheibe 140 abgeschlossen ist. Der
Schwenkhebel 50 erstreckt sich jeweils durch ein Loch im
topfförmigen
Teil 138 und in der Abdeckscheibe 140 hindurch.
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Sowohl die Kugel 134 als
auch die Ringe 136 bestehen aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial, z.B.
Teflon, und stehen in so engem Kontakt miteinander dass einerseits
eine gute Dichtwirkung zwischen der Kugel 134 und den Ringen 136 erreicht wird,
anderseits aber auch eine leichte Verschwenkbarkeit des Schwenkhebels 50 sicher
gestellt ist.
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform
eines pneumatisch betätigten
2/2-Wege-Schwenkventils dargestellt. 7a zeigt
das Ventil in einer geschlossenen Stellung und 7b in einer offenen Stellung. Auch im
folgenden gilt, dass für
baugleiche oder funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen
wie bisher verwendet werden und dass die gleiche Beschreibung für diese
Teile gilt.
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Das Ventil umfasst ein Betätigungsgehäuse 10,
das mittels Schrauben an ein Ventilgehäuse 12 angeschraubt
ist, wobei zwischen beiden ein Zwischengehäuse 14 angeordnet
ist.
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Das Betätigungsgehäuse 10 weist eine
Bohrung zur Aufnahme eines Kolbens 28 auf und ist an einem
Ende durch ein Einschraubteil 144 mit Ringdichtung 146 verschlossen.
Das Einschraubteil 144 weist eine topf förmige Ausnehmung 148 auf,
die zur Ankopplung des Betätigungsgehäuses 10 an
eine Druckluft führende
Schlauch- oder Rohrleitung dient. In dem Boden der Ausnehmung 148 ist
eine Einlassöffnung 24 für die Druckluft
vorgesehen.
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Der Kolben 28 umfasst ein
Flanschteil 150. Zwischen dem Flanschteil 150 und
einer Stirnseite 154 des Betätigungsgehäuses 10 ist eine als
Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 30 angeordnet.
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In dem Kolben 28 ist ein
Bolzen 36 beweglich aufgenommen, der sich durch das Flanschteil
des Kolbens 28 sowie die Feder 30 hindurch erstreckt. Der
Bolzen 36 weist einen Kopfteil 38 und einen Schaftteil 40 auf.
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In dem Kopfteil 38 ist eine
Querbohrung 48 zur Aufnahme des zweiten Armes 54 des
Schwenkhebels 50 vorgesehen, deren Durchmesser zur Mitte der
Bohrung 48 hin kleiner wird, so dass der Schwenkhebel 50 in
der Mitte der Bohrung zumindest im Wesentlichen spielfrei aufgenommen
ist, während auf
beiden Seiten der Mitte Freiräume
zum Zulassen der Schwenkbewegung vorliegen.
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An den Kopfteil 38 schließt sich
ein Schaftteil 40 des Bolzens 36 an, der einen
kleineren Durchmesser als der Kopfteil aufweist, so dass am Übergang
vom Kopfteil 38 zum Schaftteil 40 eine Schulter gebildet
ist, die innerhalb des Kolbens 28 an dem Flanschteil 150 des
Kolbens 28 anliegt. Der Schaftteil 40 erstreckt
sich durch die Feder 30 hindurch und ragt durch eine Einschraubbuchse 152,
die in der dem Einschraubteil 144 gegenüber liegenden Stirnseite 154 des
Betätigungsgehäuses 10 vorgesehen ist,
aus diesem hinaus. Optional kann der Schaltzustand des Ventils durch
einen Positionssensor, der mit dem freien Ende des Schaftteils 40 zusammenarbeitet,
festgestellt werden.
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An dem Schaftteil 40 ist
eine umlaufende Ringnut vorgesehen, in der ein Sprengring 156 sitzt, der
als Anschlag für
eine als Spiralfeder ausgebildete Hilfsfeder 158 wirkt,
die den Schaftteil 40 umgibt und zwischen dem Sprengring 150 und
dem Flanschteil 144 des Kolbens 28 angeordnet
ist.
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Zwischen dem Bolzenkopf 38 und
dem Kolben 28 besteht ein Freiraum 160, der eine
axiale Bewegung des Bolzens relativ zum Kolben zulässt. Wird durch
die Einlassöffnung 24 Druckluft
in den Betätigungraum 18 eingeleitet,
so bewegt sich der Kolben 28 unter Komprimierung der Feder 30 von
dem Einschraubteil 144 weg (in der Zeichnung nach links). Dabei
bildet sich zwischen dem Kopfteil 38 und dem Flanschteil 150 des
Kolbens 28 ein Spalt, der aber durch die Hilfsfeder 158 sofort
wieder geschlossen wird, die sich an dem Flanschteil 150 abstützt und
auf den Sprengring 156 drückt und somit den Bolzen 36 soweit
aus dem Kolben 28 herausbewegt, bis der Kopfteil 38 wieder
an dem Flanschteil 150 anliegt.
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Die Schwenkachse des Schwenkhebels 50 verläuft durch
das Zwischengehäuse 14,
das zwischen dem Betätigungsgehäuse 10 und
dem Ventilgehäuse 12 angeordnet
ist. Die Schwenkachse ist durch einen Stift 56 gebildet,
der durch Buchsen (nicht gezeigt) verläuft, die in dem Zwischengehäuse 14 angeordnet
sind. Der Schwenkhebel 50 ist im Bereich der Schwenkachse
kugelsegmentartig ausgebildet. Das Kugelsegment 162 ist
an seiner Unterseite plan. Das Zwischengehäuse 14 bildet einen
Außenring,
in dem ein Ring 164 angeordnet ist, der das Kugelsegment 162 umgibt.
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Der erste Arm 52 des Schwenkhebels 50 ist blattförmig bzw.
biberschwanzförmig
ausgebildet und dient als Ventilköper 80. Ein Dichtstrumpf 166 ist über den
ersten Arm 54 gezogen und mündet in eine ringförmige Aufnahme 168 des
Ventilgehäuses 12.
Der Dichtstrumpf 166 ist zwischen dem Ring 164 des
Zwischengehäuses 14 und
dem Ventilgehäuse 12 eingeklemmt.
Der Dichtstrumpf 166 bildet eine flexible Dichtung und
trennt den Strömungsraum 74 des
Ventilgehäuses 12 fluiddicht
von dem Betätigungsraum 18 des
Betätigungsgehäuses 10 ab.
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Der Ventilsitz 76 ist durch
ein Ringteil 104 gebildet, das in einem Einlassteils 106 ausgebildet
ist, welches von der Eintrittsöffnung 68 her
in das Ventilgehäuse 12 eingesetzt
ist, bspw. eingeschraubt ist. Im Bereich der Austrittsöffnung 70 des
Ventilgehäuses 12 ist
ein Innengewinde vorgesehen, welches das Einsetzen eines zweiten
Einlassteils in das Ventilgehäuse 12 erlaubt.
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8 zeigt
verschiedene Außenansichten eines
Ventils der in 7 dargestellten
Art. Zu erkennen sind die Schrauben 170, durch die das
Betätigungsgehäuse 10,
das Zwischengehäuse 14 und das
Ventilgehäuse 10 miteinander
verschraubt sind. Ferner ist das Betätigungsgehäuse nicht wie bei der Ausführungsform
von 7 durch ein Einschraubteil sondern
durch ein Einpressteil 172 verschlossen, das mittels Schrauben 174 fixiert
ist. Wie in 8a und 8c zu sehen ist, weist das
Ventil eine besonders schmale Form auf. Dies ermöglicht einen Platz sparenden
Einbau des Ventils bzw. eine Platz sparende Anordnung und ggf. Verschraubung
von mehreren Ventilen nebeneinander. Bei einer solchen Anordnung
können
mehrere Ventilgehäuse 12 auch
in einem Block angefertigt werden. Dies gilt ebenso auch für die Betätigungsgehäuse 10.
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In 9 ist
ein ähnliches
Ventil wie in 7 dargestellt.
Allerdings handelt es sich hierbei um ein 3/2-Wegeventil, d.h. das
Ventilgehäuse
weist im Unterschied zu der Ausführungsform
von 7 neben der Eintrittsöffnung 68 und
der Austrittsöffnung 70 einen
dritten Ein- bzw. Ausgang 176 auf. Im Bereich der Austrittsöffnung 70 ist
durch ein zweites Ringteil 178 ein zweiter Ventilsitz gebildet.
Je nach Stellung des Schwenkhebels 50 schließt der Ventilkörper 80 entweder
den ersten Ventilsitz 76 oder der zweiten Ventilsitz 178,
so dass wahlweise ein Strömungsweg von
dem dritten Ein- bzw. Ausgang 176 zu Eintrittsöffnung 68 oder
zur Austrittsöffnung 70 besteht.
-
Man sieht hier, dass bei einer pneumatischen Betätigung des
Kolbens 28 der Ventilkörper 80 gegen den
als Ringteil 178 ausgebildeten Ventilsitz schließt. Ohne
die Hilfsfederanordnung wäre
die Schließkraft des
Ventilkörpers 80 gegen
das Ringteil 178 eine Funktion des pneumatischen Betätigungsdrucks. Diese
Schließkraft
wird bspw. für
einen pneumatischen Betätigungsdruck
von 4 bar ausgelegt. Liegt ein höherer
Betätigungsdruck
von bspw. 10 bar vor, so bestünde
die Gefahr (wenn die Hilfsfeder 158 nicht vorgesehen wäre), dass
der Dichtstrumpf 166 beschädigt wird. Hier schafft die
Hilfsfederanordnung Abhilfe.
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Wenn der Ventilkörper 80 gegen das
Ringteil 178 schließt,
bildet sich, wie in 9(b) zu
erkennen ist, ein Spalt 180 zwischen dem Kopfteil 38 des
Bolzens 36 und dem Flanschteil 150 des Kolbens 28 aus,
während
gleichzeitig ein verkleinerter Freiraum 160 zwischen dem
Bolzenkopf 38 und dem Kolben 28 bestehen bleibt.
Der Bolzenkopf 38 steht in dieser Situation weder in Kontakt
mit dem Flanschteil 150 noch an seiner zum Freiraum 160 weisenden
Stirnfläche
in Kontakt mit dem Kolben 28. Durch die Hilfsfeder 158 wird
er in der Zeichnung nach rechts gedrückt, d.h. entgegen der Kraft,
die aufgrund der Druckluft auf den Kolben 28 wirkt.
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Die in den Betätigungsraum 18 einströmende Druckluft
wirkt folglich nicht direkt über
den Kolben 28 auf den zweiten Arm 54 des Schwenkhebels 50, sondern
lediglich indirekt über
die Hilfsfeder 158. Unabhängig von dem anliegen Luftdruck
wird stets die gleiche Kraft auf den Schwenk hebel 50 ausgeübt, nämlich gerade
die Kraft der Hilfsfeder 158, welche somit nach Art eines
Kraftbegrenzers wirkt. Folglich ist auch die Kraft, die ein am Schwenkhebel 50 vorgesehener
Ventilkörper
auf einen Ventilsitz ausübt durch
die Hilfsfeder 158 auf einen Betrag begrenzt, der von der
Hilfsfeder 158 vorgegeben ist.
-
Diese Art der Kraftbegrenzung kann
bei allen Varianten verwendet werden, bei denen die Druckbelastung
des Kolbens zu einer Schließbewegung
führt. Es
versteht sich, dass bspw. bei der Ausführungsform von 7 das Betätigungsgehäuse gegenüber dem Ventilgehäuse um 180° verdreht
angeordnet sein könnte,
wodurch das Ventil durch pneumatische Kraft geschlossen und durch
Federkraft geöffnet wird,
d.h. umgekehrt zu der gezeigten Anordnung.
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In 10 sind
verschiedene Außenansichten
des Ventils von 9 dargestellt.
Auch bei dieser Ausführungsform
erlaubt die schmale Gestalt eine Platzsparende Montage bzw. Aneinanderreihung mehrerer
Ventile nebeneinander.
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11 zeigt
verschieden Außenansichten eines
2/2-Wegeventils, das sich von dem in 7 dargestellten
Ventil nur darin unterscheidet, dass es als 2/2-Wege-Eckventil ausgebildet
ist.
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In 12 ist
ein elektromagnetisch betätigtes
3/2-Wege-Schwenkventil gezeigt.
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Das Ventil umfasst ein Betätigungsgehäuse 200,
an dem ein Elektromagnet 210 angebracht ist. In dem Betätigungsgehäuse 200 ist
ein Anker 212 verschiebbar gelagert, der in den Elektromagneten 210 hineinragt.
Der Elektromagnet 210 ist mit einem eisenförmigen Pol 214 versehen,
in dem eine kegelstumpfartige Vertiefung 216 ausgebildet
ist, die einen kegelstumpfförmigen
Fortsatz 218 des Ankers 212 aufnimmt. Durch die
kegelstumpfförmige
Ausbildung der Vertiefung 216 und des Fortsatzes 218 ist
ein bei der Verschiebung des Ankers 212 entstehende Spalt 220 minimiert,
der den Fluss des Magnetfeldes durch den Anker 212 und
den Pol 214 beeinträchtigt.
Die in den Elektromagnet 210 eingebrachte Energie kann somit
effizienter in die Verschiebung des Ankers 212 umgesetzt
werden.
-
Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass der
Elektromagnet 210 aus einer stromführenden Wicklung (Spule) 211 besteht,
die auf einem Spulenträger 213 aufgewickelt
ist. Die Bezugszeichen 215 bezeichnen zwei Endplatten an
beiden Enden des Spulenträgers 213,
die aus Eisen bestehen und über ein
U-förmiges
Magnetschlusseisen 217 verbunden sind. Auf diese Weise
erzeugt der Elektromagnet bei Erregung der Wicklungen ein axiales
Magnetfeld, dass sich durch den Anker 212 und das Polstück 214 erstreckt
und ausgelegt ist, um den Anker 212 an das Polstück 214 anzuziehen.
-
Der Anker 212 weist eine
Querbohrung 222 auf, die einen zweiten Arm 224 eines
Schwenkhebels 226 in ihrer Mitte zumindest im Wesentlichen
spielfrei aufnimmt, wobei auf beiden Seiten der Mitte Freiräume zum
Zulassen einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 226 vorgesehen
sind. Die Schwenkachse des Schwenkhebels 226 verläuft innerhalb
des Betätigungsgehäuses 200 und
ist durch einen Stift 228 gebildet. Sie teilt den Schwenkhebel 226 in
den zweiten Arm 224 und in einen ersten Arm 230 auf. Der
zweite Arm 224 ist kürzer
als der erste Arm 230. Das führt dazu, dass eine vergleichsweise
kleine Verschiebung des Ankers 212 in einer vergleichsweise großen Auslenkung
bzw. Amplitude des Ventilkörpers 232 resultiert.
Diese große
Amplitude des Ventilkörpers 232 wieder um
verhindert, dass sich Partikel zwischen Ventilsitz 25 und
Ventilkörper 232 festklemmen
können,
welche die Schließfunktion
des Ventils beeinträchtigen.
-
Ein als Ventilkörper 232 ausgebildeter
Abschnitt des ersten Armes 230 erstreckt sich in ein Ventilgehäuse 234.
Der Ventilkörperabschnitt 232 ist blattförmig bzw.
biberschwanzförmig
ausgebildet. Ein Dichtstrumpf 236 ist über den ersten Arm gezogen und
mündet
in eine ringförmige
Aufnahme 238, die in dem Betätigungsgehäuse 200 sitzt. Der
Dichtstrumpf 236 bildet eine flexible Dichtung, die den
Strömungsraum
des Ventilgehäuses 234 fluiddicht
von dem Betätigungsraum
des Betätigungsgehäuses 200 trennt.
-
Zwischen der Schwenkachse und dem
Ventilkörper 232 ist
eine sich parallel zur Schwenkachse erstreckende Langlochbohrung 240 in
dem Schwenkhebel 226 vorgesehen, die einen Querbolzen 242 aufnimmt,
der das Betätigungsgehäuse 200 am
Ventilgehäuse 232 befestigt,
wobei die Freiräume in
der Langlochbohrung links und rechts des Querbolzens 242 die
erwünschte
Schwenkbewegung des Schwenkhebels 226 zulassen bzw. die
Enden der Langlochbohrung die Schwenkbewegung begrenzen.
-
Das Ventilgehäuse 234 setzt sich
aus drei T-förmig
angeordneten und miteinander verschraubten Gehäuseteilen 244-248 zusammen.
In den quer zum Schwenkhebel 226 orientierten Gehäuseteilen 244, 246 ist
jeweils ein ringförmiger
Ventilsitz 250 ausgebildet, gegen den der Ventilkörper 232 des Schwenkhebels 226 schließen kann.
-
In jedem der Gehäuseteile 244-248 ist
jeweils ein Dichtring 252 und ein selbstklemmender Normeinsatz 254 aufgenommen,
der zur Ankopplung einer Fluidleitung an das Ventil dient.
-
Wie 13 zeigt,
ist das Betätigungsgehäuse 200 quaderförmig ausgebildet.
Das Betätigungsgehäuse 200 weist
mindestens eine Querbohrung 256 vorzugsweise zwei Querbohrungen 256 auf (12), die sich parallel zur
Schwenkachse 258 erstreckt bzw. erstrecken und die eine
Befestigung des Ventils bzw. mehrerer nebeneinander angeordneter Ventile
an einem Abstützteil
ermöglichen.
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Anstatt das Ventilgehäuse 232 mittels
der Schwenkachse 242 am Betätigungsgehäuse 200 zu befestigen
kann bspw. das Ventilgehäuse 232 mittels nicht
gezeigter Schrauben an dem Betätigungsgehäuse 200 befestigt
sein, wobei die Schrauben vorzugsweise an den Eckpunkten des quaderförmigen Betätigungsgehäuse angeordnet
sind.
-
Bei der Ausführung gemäß 12 bzw. 13 wird
das Ventil entweder durch Magnetkraft entweder geöffnet oder
geschlossen. Für
die Betätigung
in die andere Richtung ist üblicherweise
eine Feder vorgesehen, die bspw. Zwischen dem Polstück 214 und dem
Anker 212 wirkt. Diese Feder kann bspw. als Schraubendruckfeder
ausgebildet sein, die an einem oder and beiden Enden in eine Bohrung
im Polstück 214 bzw.
im Anker 212 aufgenommen ist. Die Feder kann auch anders
angeordnet werden, bspw. in Form einer Schraubenzugfeder, die an
das rechte Ende des Ankers 212 in 12 zieht. Es besteht auch die Möglichkeit
die Rückstellung
des Ventils gemäß 12 bzw. 13 durch Umpolung des Elektromagneten 210 zu
erreichen.
-
Bei allen voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen
können
das Ventilgehäuse,
das Betätigungsgehäuse, eine
ggf. als Einsatz vorliegende Aufnahmekammer und/oder ein zwischen
dem Ventilgehäuse
und dem Betätigungsgehäuse vorgesehenes
Zwischengehäuse
aus Metall oder Kunststoff, bspw. aus Teflon oder HGBZ, gebildet
sein.
-
- 10
- Betätigungsgehäuse
- 12
- Ventilgehäuse
- 14
- Zwischengehäuse
- 16
- Schrauben
- 18
- Betätigungsraum
- 20
- Stirnplatte
- 22
- Stirnplatte
- 24
- Einlassöffnung
- 26
- Ansatz
- 28
- Kolben
- 30
- Spiralfeder
- 32
- Ringnut
- 34
- Dichtring
- 36
- Bolzen
- 38
- Kopfteil
- 40
- Schaftteil
- 42
- Ringnut
- 44
- Sprengring
- 46
- Kolbenteller
- 48
- Querbohrung
- 50
- Schwenkhebel
- 52
- erster
Arm
- 54
- zweiter
Arm
- 56
- Stift
- 58
- Buchse
- 60
- Ring
- 62
- Ringausnehmung
- 64
- Steg
- 66
- Gewinde
- 68
- Eintrittsöffnung
- 70
- Austrittsöffnung
- 72
- Normeinsatz
- 74
- Strömungsraum
- 76
- Ventilsitz
- 78
- abgeschrägte Fläche
- 80
- Ventilkörper
- 82
- kugelförmiges Teil
- 84
- Aufsatz
- 86
- Schraube
- 88
- Querbohrung
- 90
- erste
Formplatte
- 92
- Erhöhung
- 94
- zweite
Formplatte
- 95
- Querstift
- 96
- Ansatz
- 97
- Schraube
- 98
- Einsatz
- 100
- Nut
- 102
- Dichtring
- 104
- Ringteil
- 106
- Einlassteil
- 108
- Einlassteil
- 110
- Gewindebohrung
- 112
- Schraube
- 114
- Abflachung
- 116
- Stift
- 118
- Ausnehmung
- 120
- Ausnehmung
- 122
- Stirnwand
- 124
- Membran
- 126
- Halbkugel
- 128
- Scheibe
- 130
- Ausnehmung
- 132
- Ringschulter
- 134
- Kugel
- 136
- Ring
- 138
- topfförmiges Teil
- 140
- Abdeckscheibe
- 144
- Einschraubteil
- 146
- Ringdichtung
- 150
- Flanschteil
- 152
- Anschraubbuchse
- 154
- Stirnseite
- 156
- Sprengring
- 158
- Hilfsfeder
- 160
- Freiraum
- 162
- Kugelsegment
- 164
- Ring
- 166
- Dichtstrumpf
- 168
- ringförmige Aufnahme
- 170
- Schraube
- 172
- Einpressteil
- 174
- Schraube