DE4322289C1 - Ventilvorrichtung für fluide Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für fluide Medien mit einer Ventilaufnahme, welche eine mit einem Systemdruck be­ aufschlagten Fluidsystem in Fließverbindung stehende Einlaßsei­ te, eine Auslaßseite und einen Ventilsitz umfaßt, und mit einem von einer Schließstellung in eine Offenstellung mittels eines vom Fluidsystem getrennten Hydrauliksystem gegen die Kraftein­ wirkung einer Schließfeder von einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegbaren Schließkolben, welcher in der Offen­ stellung eine Fließverbindung von der Einlaß- zur Auslaßseite schafft.

Die Erfindung betrifft neben einer in der Offenstellung selbst­ haltenden Ventilvorrichtung insbesondere auch ein Selbst­ schluß-Zeitventil, bei dem die Ventilvorrichtung bei Betätigung dem zu steuernden Medium den Durchfluß frei gibt und diesen nach einer gewissen, einstellbaren Zeit selbsttätig unterbricht.

Ferner betrifft die Erfindung eine Ventilvorrichtung als Selbstschluß-Zeitventil, welche vor Ablauf der vorgegebenen Zeit geschlossen werden kann.

Ventilvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art sind bei­ spielsweise aus der DE 4 10 516 C2 bekannt, bei der das Hydrau­ liksystem über eine verformbare Membran mit dem Schließkolben in Wirkverbindung steht. Diese Ventilvorrichtung hat den Nach­ teil, daß eine Reihe von kompliziert ausgeformten Teilen not­ wendig sind und daß auch die Montage des Ventils selbst relativ aufwendig ist.

Demgegenüber stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die eingangs beschriebene Ventilvorrichtung in ihrer Konstruk­ tion zu vereinfachen, insbesondere die Herstellung der Ventil­ einzelteile zu vereinfachen und sie so auszulegen, daß sie mit geringem Aufwand als selbsthaltendes Ventil oder als Selbst­ schluß-Zeitventil ausgestaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Ventilvorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Hydrau­ liksystem einen ersten und einen zweiten Flüssigkeitsraum um­ faßt sowie einen Steuerkolben zum Bewegen des Schließkolbens in die Offenstellung unter Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Flüssigkeitsraum in den zweiten Flüssigkeitsraum über eine ein Rückschlagventil umfassende erste Fließverbindung und daß eine zur ersten Fließverbindung parallele zweite Fließ­ verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsraum vorhanden ist, in welche beim Bewegen des Schließkolbens in die Offenstellung ein Sperrglied einrückbar ist, welches in der Of­ fenstellung des Schließkolbens einen ungehinderten Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom zweiten zum ersten Flüssigkeitsraum verhindert und in der Schließstellung des Schließkolbens einen ungehinderten Flüssigkeitsaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsraum zuläßt.

Bei dieser Konstruktion ist vorgesehen, daß die beiden Flüssig­ keitsräume, die ihr Volumen je nach Stellung des Schließkolbens ändern, miteinander durch zwei parallele Fließverbindungen ver­ bunden sind, wobei die erste Fließverbindung ein Rückschlagven­ til beinhaltet, durch das beim Bewegen des Steuerkolbens und des Schließkolbens in die Offenstellung der Ventilvorrichtung die Hydraulikflüssigkeit im wesentlichen ungehindert vom ersten zum zweiten Flüssigkeitsraum, nicht jedoch umgekehrt strömen kann. Die zweite dazu parallele Fließverbindung ist so ausgelegt, daß hier in der Offenstellung der Ventilvorrichtung, d. h. in der Offenstellung des Schließkolbens, ein Sperrglied eingerückt ist, so daß weder die erste Fließverbindung, die ja durch das Rückschlagventil ein Rückströmen der Flüssigkeit vom zweiten zum ersten Flüssigkeitsraum verhindert, noch die zweite Fließverbindung, die entweder ganz oder doch wesentlich unterbrochen ist, ein ungehindertes Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit zulassen.

Will man eine Ventilvorrichtung verwenden, bei dem das Ventil in der Offenstellung selbsthaltend ist, verwendet man ein Sperrglied, das den Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit über die zweite Fließverbindung vom zweiten zum ersten Flüssigkeitsraum gänzlich verhindert und dies nur durch gewolltes Auslösen des Sperrgliedes und die Öffnung der zweiten Fließverbindung wieder gestattet, was eine Krafteinwirkung auf eine Handhabe oder ein Betätigungsorgan voraussetzt, oder aber man sieht vor, daß das Sperrglied in definierter Weise einen Rückstrom der Hydraulik­ flüssigkeit vom zweiten Flüssigkeitsraum zum ersten Flüssig­ keitsraum zuläßt wobei sich dann die Selbstschluß-Zeit­ ventilfunktion der Ventilvorrichtung ergibt.

Bei dieser zweiten Variante der erfindungsgemäßen Ventilvor­ richtung ist ebenfalls vorstellbar, daß das Sperrglied wieder bewußt durch externe Krafteinwirkung ausgelöst wird und somit vorzeitig die zweite Fließverbindung freigibt und die Hydrau­ likflüssigkeit von dem ersten in den zweiten Flüssigkeitsraum strömen läßt, was ein umgehendes vorzeitiges Schließen der Ven­ tilvorrichtung bewirkt.

Eine besonders einfache Konstruktion der Ventilvorrichtung er­ gibt sich, wenn der Schließkolben und der Steuerkolben koaxial angeordnet sind und beim Betätigen der Ventilvorrichtung gegen­ läufige Bewegungen ausführen. Dies erlaubt insbesondere eine kompakte Bauweise der Ventilvorrichtung, da hier zumindest für einen Teil der gegenläufigen Bewegungen eine teleskopierende Anordnung von Schließkolben und Steuerkolben vorgesehen werden kann.

Das Sperrglied ist vorzugsweise ein vom Steuerkolben betätigba­ rer Steuerbolzen, wobei dann die zweite Fließverbindung eine zum Steuerbolzen komplementäre Bohrung umfaßt, in die der Steu­ erbolzen in der Offenstellung der Ventilvorrichtung einrückt. Vorzugsweise wird der Steuerbolzen vom Steuerkolben gehalten, wobei insbesondere bei koaxialer Anordnung von Schließkolben und Steuerkolben auch der Steuerbolzen koaxial zu den beiden Kolben angeordnet wird.

In diesem Fall ist dann auch die Bohrung der zweiten Fließver­ bindung koaxial zu Steuerkolben und Steuerbolzen angeordnet, was insgesamt eine sehr kompakte Ventilkonstruktion ergibt.

Vorzugsweise ist die Bohrung im Schließkolben angeordnet, wo­ durch sich geringste Abmessungen der Ventilvorrichtung erzielen lassen.

Bei einer Variante der Ventilvorrichtung versperrt das Sperr­ glied, wie bereits oben ausgeführt, die zweite Fließverbindung im wesentlichen vollständig, d. h. nachdem der Steuerkolben in seine Endposition, die der Offenstellung des Schließkolbens entspricht, bewegt ist, verhindert einerseits das Rückschlag­ ventil der ersten Fließverbindung und andererseits das in die zweite Fließverbindung eingerückte Sperrglied ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit vom zweiten Flüssigkeitsraum in den ersten Flüssigkeitsraum im wesentlichen vollständig. Das Ventil hält damit seine Offenstellung selbst und kehrt in die Schließ­ stellung durch die Wirkung der Schließfeder erst dann zurück, wenn das Sperrglied durch eine gesonderte Krafteinwirkung aus der zweiten Fließverbindung ausgerückt wird.

Bei einer alternativen Ventilvorrichtung, bei der eine Selbst­ schluß-Zeitfunktion erzielt werden soll, ist vorgesehen, daß das Sperrglied eine Drosselbohrung umfaßt. Hier verhindert das Sperrglied ebenso wie beim zuvor beschriebenen Ventilvorrich­ tungstyp, daß die Hydraulikflüssigkeit ungehindert vom zweiten zum ersten Flüssigkeitsraum zurückströmen kann, und über die Dimensionierung der Drosselbohrung sowie auch den Einrückweg des Sperrglieds in die zweite Fließverbindung läßt sich die Zeitspanne festlegen, in der das Selbstschluß-Zeitventil offen bleibt. Die Zeitspanne ist selbstverständlich auch von der Vis­ kosität der Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Silikonöl beein­ flußt.

In den Fällen, in denen der Steuerbolzen direkt am Steuerkolben gehalten ist, wird beim Schließen der selbsthaltenden Ventil­ vorrichtung bzw. beim vorzeitigen Schließen des Selbstschluß- Zeitventils der Steuerbolzen zusammen mit dem Steuerkolben be­ wegt. Dies ist bei kleindimensionierten Ventilen, wie z. B. für übliche Haushaltswasserzapfstellen, völlig unproblematisch. Bei größer dimensionierten Ventilen, bei denen insbesondere größer dimensionierte Steuerkolben notwendig sind, ist es vorzuziehen, das Sperrglied bzw. den Steuerbolzen unabhängig von der Bewe­ gung des Steuerkolbens aus der zweiten Fließverbindung ausrück­ bar zu gestalten. Da der Steuerbolzen ein kleineres Volumen be­ inhaltet als der Steuerkolben, wird beim Ausrücken des Steuer­ bolzens aus der Bohrung der zweiten Fließverbindung auf seiten des zweiten Flüssigkeitsraumes kurzfristig ein Unterdruck er­ zeugt, der aufgrund des geringen Volumens des Steuerbolzens nicht so groß ist, daß er für die Handhabung des Ventils pro­ blematisch wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schließkolben eine an den Durchmesser des Steuerkolbens ange­ paßte und mit diesem koaxiale Bohrung auf. Der Steuerbolzen taucht dann bei einer Betätigung der Ventilvorrichtung in diese koaxiale Bohrung ein. Die koaxiale Bohrung des Schließkolbens bildet dabei einen Teil des ersten Flüssigkeitsraumes. Beim Eintauchen des Steuerkolbens in die koaxiale Bohrung des Schließkolbens wird damit der erste Hydraulikraum in einen er­ sten und einen zweiten Teilraum unterteilt, wobei das erste Teilraumvolumen konstant bleibt, während der zweite Teilraum sein Volumen mit weiterem Eintauchen des Steuerkolbens in den gegenläufig betätigten Schließkolben vermindert. Die Volumen­ verringerung des zweiten Teilraums des ersten Flüssigkeitsraums entspricht einer Volumenvergrößerung des zweiten Flüssigkeits­ raumes, da die entsprechende Hydraulikflüssigkeit von dem Steu­ erkolben vom zweiten Teilraum des ersten Flüssigkeitsraumes über die erste Fließverbindung mit dem Rückschlagventil in den zweiten Flüssigkeitsraum befördert wird.

Mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung läßt sich das Hy­ drauliksystem im Schließzustand des Schließkolbens im wesentli­ chen drucklos ausgestalten. Bei der zuvor beschriebenen Varian­ te, bei der der Steuerkolben dichtend an der koaxialen Bohrung des Schließkolbens anliegt und den ersten Flüssigkeitsraum in zwei Teilräume unterteilt, ist der erste Teilraum des ersten Flüssigkeitsraumes während der Öffnungsbewegung des Ventils ebenso wie bei der Schließbewegung drucklos. Dadurch läßt sich die Abdichtung des Hydrauliksystems deutlich vereinfachen. Fer­ ner ist die Gefahr des Verlusts an Hydraulikflüssigkeit des Ventils sehr stark zurückgedrängt, da der Normalzustand des Ventils dessen Schließstellung ist, d. h. das Ventil im Normal­ zustand drucklos ist.

Das Hydrauliksystem wird vorzugsweise als ein geschlossenes und vollständig gefülltes System ausgeführt werden, wobei dann im ersten Flüssigkeitsraum bzw. im ersten Teilraum des ersten Flüssigkeitsraumes ein Volumenausgleichselement angeordnet ist, welches die von Steuer- und Schließkolben in das Hydrauliksy­ stem bei der Öffnungsbewegung eindringenden Volumenelemente ausgleicht. Das Volumenausgleichselement kann beispielsweise ein geschlossenporiger Polymerschaum sein, wobei aber auch an­ dere Lösungen, wie z. B. ein variables, federbelastetes Aus­ gleichsvolumen und ähnliches, in Frage kommen.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel­ nen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen selbst­ haltenden Ventilvorrichtung bei geschlossenem Ven­ til;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Ventilvorrichtung der Fig. 1 bei geöffnetem Ventil;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventil­ vorrichtung als Selbstschluß-Zeitventil im ge­ schlossenen Zustand;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Selbstschluß-Zeitventils der Fig. 3 in geöffnetem Zustand;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Selbstschluß-Zeitventils der Fig. 3 beim vorzeitigen Schließen;

Fig. 6 eine alternative Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Selbstschluß-Zeitventiles in geschlossener Ventilstellung;

Fig. 7 eine Schnittansicht der Ventilvorrichtung der Fig. 6 in geöffnetem Zustand des Ventils;

Fig. 8 eine Schnittansicht durch das Selbstschluß- Zeitventil der Fig. 6 im Zustand der vorzeitigen Schließung des Ventils.

Fig. 1 zeigt eine mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt bezeich­ nete Ventilvorrichtung, welche neben einer zylindrischen Ven­ tilaufnahme 12 ein hierin angeordnetes Hydrauliksystem 14 sowie eine Handhabe 16 umfaßt, welche die Ventilaufnahme 12 in Form einer Handhabe oder Abdeckkappe 16 überfängt.

Die Ventilaufnahme 12, die einen im wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 18 aufweist, ist mit ihrem unteren Ende 20 in ein einen Ventilsitz 22 umfassendes, rechtwinkelig abgewinkeltes Rohrstück 24 eingeschraubt. Das Rohrstück 24 definiert strom­ aufwärts vom Ventilsitz 22 eine Einlaßseite 26 und stromabwärts eine Auslaßseite 28.

Die Ventilvorrichtung umfaßt ferner einen in der Ventilaufnahme 12 angeordneten Schließkolben 30, welcher dichtend an der In­ nenwandung des zylindrischen Gehäuses 18 anliegt und in diesem längs der Zylinderachse des Gehäuses 18 verschieblich gelagert ist. Der Schließkolben trägt an seinem dem unteren Gehäuseende 20 benachbarten Ende einen Stempel 32, der durch eine Bohrung des unteren Gehäuseendes 20 in das abgewinkelte Rohrstück 24 hineinragt. An seinem unteren, in den Hohlraum des Rohrstücks 24 hineinragenden Ende trägt der Stempel 32 eine Dichtung 34, welche im geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung 10 den Ventilsitz 22 belegt (wie in Fig. 1 dargestellt). Die Dichtung 34 wird vorzugsweise von einem Aufnahmeteil 36 gehalten, wel­ ches in eine koaxiale Bohrung in das untere Ende des Stempels 32 eingeschraubt ist.

Der Schließkolben 30 wird durch eine ebenfalls im Gehäuse 18 angeordnete Schließfeder 38 in Richtung zum unteren Ende des zylindrischen Gehäuses 18 gedrückt. Dabei stützt sich die Schließfeder 38 an einem über das obere Ende des zylindrischen Gehäuses 18 geschraubten Verschluß 40 ab. Die Federkraft der Schließfeder 38 wird so dimensioniert, daß sie die Dichtung 34 sicher auf dem Ventilsitz 22 gegen den von der Einlaßseite 26 her wirkenden Systemdruck des Fluidsystems preßt. Damit kann das Hydrauliksystem drucklos gestaltet werden.

Das Hydrauliksystem, mit welchem der Schließkolben 30 von sei­ ner in Fig. 1 gezeigten Schließstellung in eine Offenstellung bewegt werden kann, beinhaltet einen ersten Flüssigkeitsraum 42, der benachbart zum oberen Ende des zylindrischen Gehäuses 18 angeordnet ist, sowie einen zweiten Flüssigkeitsraum 44, der am unteren Ende des zylindrischen Gehäuses 18 angeordnet ist. Der erste Flüssigkeitsraum 42 besteht dabei im wesentlichen aus zwei Teilräumen, einem ersten Teilraum 46, der im wesentlichen einen Ringraum um den oberen Teil des Schließkolbens 30 zur Wandung des zylindrischen Gehäuses 18 bildet, und einem zweiten Teilraum 47, der im wesentlichen das Volumen einer koaxialen Bohrung 48 im Schließkolben 30 umfaßt.

Das Hydrauliksystem 14 umfaßt ferner einen Steuerkolben 50, welcher mit seiner Kolbenstange 52 durch den Verschluß 40 aus dem Gehäuse 18 herausgeführt ist. Die Kolbenstange 52 ist mit dem Deckel oder der Handhabe 16 verbunden, so daß der Steuer­ kolben 50 im Gehäuse 18 mit der Handhabe 16 bewegt werden kann. Der Durchmesser des Steuerkolbens 50 entspricht dem Durchmesser der Bohrung 48 im Schließkolben 30, welche im wesentlichen den zweiten Teilraum 47 des ersten Flüssigkeitsraums 42 bildet. Beim Einführen des Steuerkolbens 50 in das Gehäuse 18 rückt dieser in die Bohrung 48 ein und trennt den zunächst zusammen­ hängenden ersten Flüssigkeitsraum in zwei Teilräume 46 und 47. Bevor der Kolben 50 dichtend an der Wandung der Bohrung 48 des Schließkolbens 30 anliegt, findet lediglich eine geringe Kompression eines Volumenausgleichteils 54 aus geschlossenem Polymerschaum statt, während der Schließkolben 30 in seiner unteren Stellung verharrt. Sobald der Schließkolben 50 dichtend an der Bohrung 48 anliegt, wird Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Teilraum 47 des ersten Flüssigkeitsraums 42 in den zweiten Flüssigkeitsraum 44 gepreßt.

Der erste Flüssigkeitsraum 42 und der zweite Flüssigkeitsraum 44 stehen miteinander über eine erste Fließverbindung, die Ka­ näle 56 und ein Rückschlagventil 58 beinhaltet, sowie über eine zweite Fließverbindung, die in Form einer koaxialen Bohrung 60 im Stempel 32 und einer im Stempel 32 angebrachten durchgängi­ gen Querbohrung 62 besteht, in Verbindung. Wenn der Kolben 50 mittels der Handhabe 16 nach unten, d. h. in das Gehäuse 18, hineingedrückt wird, trennt er nach einer kurzen Wegstrecke den ersten Flüssigkeitsraum 42 in den ersten und den zweiten Teil­ raum 46, 47 und verdrängt nachfolgend die im Teilraum 47 ge­ speicherte Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Teilraum 47 des ersten Flüssigkeitsraums 42 über die Kanäle 56 und das Rück­ schlagventil 58 sowie über die Bohrung 60 und die Querbohrung 62 in den zweiten Flüssigkeitsraum 44. Der jetzt an der Kolben­ unterseite 64 des Kolbens 30 aufgebaute Hydraulikdruck bewegt den Schließkolben 30 unter Vergrößerung des Volumens des zwei­ ten Flüssigkeitsraumes 44 im Gehäuse 18 gegen die Kraft der Schließfeder 38 nach oben, wobei gleichzeitig die Dichtung 34 vom Ventilsitz 22 abgehoben und damit die Ventilvorrichtung ge­ öffnet wird. Beim weiteren Einführen des Schließkolbens in die Bohrung 48 belegt ein am Steuerkolben 50 gehaltener Steuerbol­ zen 66 des Stempels 32 die Bohrung 60, wobei gleichzeitig die zweite Fließverbindung zwischen dem ersten Flüssigkeitsraum 42 und dem zweiten Flüssigkeitsraum 44 unterbrochen wird. Die Hy­ draulikflüssigkeit strömt nunmehr nur noch über die erste Fließverbindung, d. h. die Verbindungskanäle 56 und das Rück­ schlagventil 58 vom ersten Flüssigkeitsraum 42 bzw. der Bohrung 48 (zweiter Teilraum 47) zum zweiten Flüssigkeitsraum 44. Das Volumen des ersten Teilraums 46 bleibt dabei konstant, wobei die Volumenanteile der in das Gehäuse eingeführten Kolbenstange 52 durch eine Kompression des Volumenausgleichselements 54 kompensiert werden.

Bei der Öffnungsbewegung des Schließkolbens 30, der im Gehäuse 18 nach oben bewegt wird, findet eine gegenläufige Bewegung des Steuerkolbens 50 statt, der in der Bohrung 48 des Schließkol­ bens 30 nach unten bewegt wird.

Fig. 2 zeigt das Ventil in vollständig geöffnetem Zustand, bei dem die Handhabe 16 im wesentlichen bis zum Anschlag nach unten bewegt ist. Das Rückschlagventil 58, das bei der vorliegenden Ausführungsform von einer Gummischeibe gebildet ist, ist in Fig. 2 noch im offenen Zustand gezeichnet, in dem eine Verbin­ dung zwischen dem Verbindungskanal 56, der das Restvolumen des zweiten Teilraums 47 bildet, und dem zweiten Flüssigkeitsraum 44 geschaffen wird. Sobald der maximal mögliche Flüssigkeitsan­ teil aus dem ersten Teilraum 42 in den zweiten Teilraum 44 ge­ strömt ist, schließt das Rückschlagventil 58 wieder, d. h. die Blattfeder kehrt in die in Fig. 1 gezeigte, dichtende Stellung zurück. Da bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerbol­ zen 66 die koaxiale Bohrung 60 vollständig verschlossen und da­ mit die zweite Fließverbindung zwischen erstem und zweitem Flüssigkeitsraum 42, 44 unterbrochen wird und andererseits das Rückschlagventil 58 die erste Fließverbindung zwischen erstem und zweitem Flüssigkeitsraum abdichtet, bleibt der Schließkol­ ben 30 in seiner in Fig. 2 gezeigten Stellung trotz der von der Schließfeder 38 ausgeübten, nach unten wirkenden Kraft in seiner der Offenstellung der Ventilvorrichtung 10 entsprechen­ den Stellung stehen. Erst durch eine Krafteinwirkung auf die Handhabe 16, welche den Steuerkolben 50 zusammen mit dem Steu­ erbolzen 66 nach oben bewegt, läßt sich das Ventil aus der Of­ fenstellung wieder in die Schließstellung zurückbewegen.

Bei einem Betätigen der Handhabe 16 zum Schließen des Ventils verkleinert sich der zweite Flüssigkeitsraum 44 durch einen sich nach unten bewegenden Schließkolben 30, die Hydraulikflüs­ sigkeit strömt über die Querbohrung 62 in die koaxiale Bohrung 60 ein. Das Volumen des ersten Teilraums 46 des ersten Flüssig­ keitsraums 42 bleibt im wesentlichen konstant, da die von dem nach oben bewegten Steuerkolben 50 verdrängte Hydraulikflüs­ sigkeit von dem sich nach unten bewegenden Steuerkolben 30 ver­ größernden Ringraum des ersten Flüssigkeitsraums 42 aufgenommen wird. In dem zweiten Teilraum 47 entsteht, da keine Fließver­ bindung zum zweiten Flüssigkeitsraum 44 besteht, für kurze Zeit ein Unterdruck. Dieser wird aufgehoben, sobald der Steuerbolzen 66 die koaxiale Bohrung 60 verläßt und damit wieder eine Fließ­ verbindung zwischen dem zweiten Flüssigkeitsraum 44 und dem er­ sten Flüssigkeitsraum 42 bzw. dessen zweitem Teilraum 48 her­ stellt. Sobald dies geschieht, wird durch die Kraft der Schließfeder 38 der Schließkolben 30 schnell nach unten ge­ drückt und der Stempel 32 drückt die Dichtung 34 wieder auf den Ventilsitz 22. Das Ventil ist geschlossen.

Der Steuerbolzen 66 ist in dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel längsverschieblich in der Kolbenstange 52 mittels einer Stellschraube 86 gehalten.

Die Darstellung der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 10 in den Fig. 1 und 2 macht deutlich, daß mit einer geringen An­ zahl von Dichtungen eine Abdichtung des Hydrauliksystems gegen­ über dem Fluidsystem bzw. des Hydrauliksystems zur Umgebung hin erzielt werden kann. Diese geringe Zahl an Dichtungen ist des­ halb erreichbar, weil das Hydrauliksystem 14 im geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung, die gleichzeitig die Normalstel­ lung darstellt, drucklos ist, so daß beispielsweise auf eine Dichtungsmaßnahme zwischen Verschluß 40 und Gehäuse 18 voll­ ständig verzichtet werden kann. Es reicht hier das plane Auf­ liegen des Verschlusses 40 auf dem oberen Ende der Wandung des Gehäuses 18. Die bei Betätigung des Ventils teilweise mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 44 bzw. der zweite Teilraum 47 des ersten Flüssigkeitsraums 42 sind mittels einfachen O-Ring­ dichtungen gegenüber den angrenzenden Räumen bzw. der Umgebung abgedichtet.

Darüber hinaus wird aus den Fig. 1 und 2 deutlich, daß die Bauteile, die zur Verwendung der erfindungsgemäßen Ventilvor­ richtung 10 verwendet werden, ausschließlich einfach herzustel­ lende Drehteile sind und gleichzeitig ein relativ geringer An­ teil von Drehteilen benötigt wird. So kann beispielsweise bei der einfachsten Ausführungsform der Erfindung auch auf eine Verschieblichkeit des Steuerbolzens 66 gegenüber dem Steuerkol­ ben 50 verzichtet werden, so daß auch dieses Bauteil einstückig ausgeführt werden kann.

In den Fig. 3 bis 5 ist eine andere Variante der erfindungs­ gemäßen Ventilvorrichtung vorgestellt, die anstelle der Selbst­ haltung eine Selbstschluß-Zeitfunktion beinhaltet. Da an der Ventilvorrichtung nur geringfügige Änderungen vorgenommen werden müssen, um diese Selbstschluß-Zeitfunktion zu realisie­ ren, werden in den Fig. 3 bis 5 für identische Teile die identischen Bezugszeichen verwendet.

Für die Ausgangsstellung der Fig. 3, bei der die Ventilvor­ richtung 10 geschlossen ist, gilt alles, was zuvor bei der Be­ schreibung der Fig. 1 näher erläutert wurde entsprechend. Der wesentliche Unterschied der in der Fig. 3 dargestellten Ven­ tilvorrichtung zu der in Fig. 1 gezeigten liegt darin, daß ein Steuerbolzen 80 vorhanden ist, welcher im wesentlichen dieselbe Gestalt und dieselbe Funktion aufweisen kann, wie der in Fig. 1 und 2 beschriebene Steuerbolzen 66. Der einzige wesentliche Unterschied des Steuerbolzens 80 gegenüber dem Steuerbolzen 66 der Fig. 1 und 2 besteht darin, daß dieser eine Drosselboh­ rung 82 aufweist, die Teil der zweiten Fließverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsraum 42, 44 darstellt, welche über die Drosselbohrung 82 nie vollkommen geschlossen ist. Auch hier könnte der Steuerbolzen 80 wieder einstückig mit dem Steuerkolben 50 ausgebildet sein und auf die Längenverän­ derbarkeit des Steuerbolzens 80, der über den Steuerkolben 50 hinaussteht, könnte verzichtet werden.

Beim Einführen des Steuerkolbens 50 und damit auch des Steuer­ bolzens 80 in das Gehäuse 18 der Ventilvorrichtung 10 rückt der Steuerbolzen 80 in die koaxiale Bohrung 60 ein (vgl. Fig. 4), wobei jedoch in diesem Falle die zweite Fließverbindung zwi­ schen dem ersten Flüssigkeitsraum 42 und dem zweiten Flüssig­ keitsraum 44 nicht ganz geschlossen wird, sondern über die Drosselbohrung 82 und eine das obere Ende der Drosselbohrung 82 mit dem umgebenden ersten Flüssigkeitsraum verbindende Querboh­ rung 84 im Steuerbolzen 80 verbunden bleibt. Somit kann natür­ lich neben der ersten Fluidverbindung über die Kanäle 56 und das Rückschlagventil 58 beim Öffnen der Ventilvorrichtung 10 auch noch Hydraulikflüssigkeit über die zweite Fließverbindung bis zur Endstellung des Schließkolbens von dem ersten Flüssigkeitsraum 42 zum zweiten Flüssigkeitsraum 44 fließen.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 10 der Fig. 3 in der Offenstellung, wobei über die Federkraft der Schließfeder 38 die Hydraulikflüssigkeit, die hier wie bei al­ len anderen erfindungsgemäßen Ventilvorrichtungen vorzugsweise ein Silikonöl ist, vom zweiten Flüssigkeitsraum 44 über die Querbohrung 62, die Drosselbohrung 82 und die Querbohrung 84 in den zweiten Teilraum 48 des ersten Flüssigkeitsraums 42 fließen kann. Dabei verschiebt sich der Steuerkolben 50 nach oben, wäh­ rend gleichzeitig der Schließkolben 30 eine nach unten gerich­ tete, also gegenläufige Bewegung ausführt und dabei den Stempel 32 mit der Dichtung 34 nach unten in Richtung zum Ventilsitz 22 bewegt. Der Schließvorgang bzw. das Annähern der Dichtung 34 an den Ventilsitz 22 geschieht zunächst relativ langsam, solange der Steuerbolzen 80 noch in der koaxialen Bohrung 60 eingerückt ist.

Sobald der Steuerbolzen 80 die Koaxialbohrung 60 verläßt (vgl. die Situation dargestellt in Fig. 5), vergrößert sich der für das Fließen der Hydraulikflüssigkeit vom zweiten Flüssigkeits­ raum 44 zum ersten Flüssigkeitsraum 42 zur Verfügung stehende Querschnitt schlagartig, so daß das Ventil zügig schließt.

Die Öffnungszeit des Ventils hängt neben der Viskosität der Hy­ draulikflüssigkeit (vorzugsweise Silikonöl) und dem Durchmesser der Drosselbohrung natürlich auch von der Länge der Drosselboh­ rung und von der Eintauchtiefe des Steuerbolzens 80 in die ko­ axiale Bohrung 60 des Schließkolbens bzw. dessen Stempel 32 ab. Diese Eintauchtiefe und damit die Öffnungszeit des Ventils kann stufenlos über eine Stellschraube 86 geschehen, die von der Handhabe 16 her in den gegenüber dem Steuerkolben 50 verschieb­ lich gehaltenen Steuerbolzen 80 eingeschraubt ist.

Der Vorgang beim vorzeitigen Schließen des Selbstschluß- Zeitventiles läuft ähnlich ab wie bei dem im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebenen Schließvorgang, wobei jedoch hier beim Zurückziehen des Steuerkolbens 50 aus der Bohrung 48 und des Steuerbolzens 80 aus der Koaxialbohrung 60 ein geringerer Unterdruck erzeugt wird, da bereits während dem Herausziehen des Steuerkolbens 50 und dem damit fest verbundenen Steuerbol­ zen 80 ein geringer Teil Öl über die Drosselbohrung 82 bereits vom zweiten Flüssigkeitsraum 44 in den ersten Flüssigkeitsraum 42 zurückfließen kann.

Das Volumen, das durch die Drosselbohrung 82 strömen kann, ist jedoch nicht limitierend für das vorzeitige Schließen des Ven­ tils, denn auch hier kann kurzzeitig ein Vakuum entstehen, das beim Austauchen des Steuerbolzens 80 aus der koaxialen Bohrung 60 wieder aufgehoben wird.

In den folgenden Fig. 6 bis 8 ist eine weitere Variante ei­ ner Ventilvorrichtung mit einer Selbstschluß-Zeitfunktion ge­ zeigt, die sich gegenüber der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform lediglich in der Lagerung des Steuerbolzens 80 gegenüber dem Steuerkolben 50 unterscheidet.

Das Schraubgewinde 68 wird von einer Aufnahme 70 im Deckelteil 16 aufgenommen, in der es durch eine Kontermutter 72 gesichert ist. Über das Schraubgewinde 68 läßt sich die Stellung des Steuerbolzens 66 gegenüber dem Steuerkolben 50 verstellen und damit auch die benötigte Rückstellkraft zum Öffnen der Fließ­ verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsraum 42, 44 bzw. der Rückstellkraft zum erneuten Schließen der Ventilvorrichtung 10. Gleichzeitig ist dies die Selbsthalte­ kraft, mit der die Ventilvorrichtung 10 in ihrer Offenstel­ lung gehalten wird.

Während der Steuerbolzen 80 in der in den Fig. 3 bis 5 ge­ zeigten Ausführungsform mit dem Steuerkolben 50 fest verbunden ist, so daß diese immer nur zusammen betätigt werden können, ist bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6 bis 8 vorgese­ hen, daß ein Steuerbolzen 90 mit einer Drosselbohrung 92 nicht nur gegenüber dem Steuerkolben 50 verstellbar ist, sondern mit­ tels der Handhabe 16 auch unabhängig vom Steuerkolben 50 aus der Ventilvorrichtung 10 herausziehbar ist. In seiner Normal­ stellung (Fig. 6) wird der Steuerbolzen durch eine Druckfeder 94 gehalten, welche in der Kolbenstange 52 untergebracht ist.

Dies hat insbesondere beim vorzeitigen Schließen des Selbst­ schluß-Zeitventils den Vorteil, daß nicht ein relativ großes Flüssigkeitsvolumen vom zweiten Flüssigkeitsraum zum ersten Flüssigkeitsraum transportiert werden muß, bevor das Ventil selbsttätig und zügig schließt, sondern hier kann das relativ kleine Volumen des Steuerbolzens schnell aus der koaxialen Boh­ rung 60 herausgezogen werden, wodurch sofort ein unbehindertes Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit von dem zweiten Flüssig­ keitsraum 44 über die Querbohrung 62, die koaxiale Bohrung 60 zum zweiten Teilraum 47 des ersten Flüssigkeitsraums 42 möglich ist. Der Steuerkolben 50 wird dadurch kurze Zeit nach dem Her­ ausziehen des Steuerbolzens 90 aus der koaxialen Bohrung 60 nach oben aus der Bohrung 48 herausgedrückt, und die Trennung des ersten Flüssigkeitsraums 42 in zwei Teilräume 46, 47 ist damit aufgehoben. Diese Variante der verschieblichen Lagerung des Steuerbolzens gegenüber dem Steuerkolben läßt sich selbst­ verständlich auch bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ven­ tilvorrichtungen mit einer selbsthaltenden Funktion in der Of­ fenstellung realisieren, wobei hier wie dort der Steuerbolzen 90 durch eine Druckfeder 94 in der unteren, d. h. in seiner nor­ malen wirksamen Position gehalten wird.

Bis auf den beschriebenen Unterschied baut sich die Ventilvor­ richtung 10 der Fig. 6 bis 8 genauso auf wie die der Fig. 3 bis 5 bzw. der Fig. 1 und 2, und auch die Funktionen sind bis auf die beschriebenen Änderungen identisch mit den Vorgän­ gen in den Ventilen gemäß den Fig. 1 bis 5.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilvorrich­ tung gegenüber den bisher bekannten liegt darin, daß das Zeit­ verhalten unabhängig vom Systemdruck des Wassers ist und des fluiden Mediums allgemein, die Zeitfunktion ist stufenlos einstellbar von einer Schließzeit von 5 sek. bis ca. 2 min., wobei keine unterschiedlichen Bauteile bei der Konstruktion des Ventils verwendet werden müssen.

Ferner wird das Ventil nicht vom zu steuernden Medium durch­ flossen, das bedeutet, daß auch relativ schmutziges oder ag­ gressives Medium, insbesondere Wasser, dem Ventil und der Funk­ tionstüchtigkeit nicht schaden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventil läßt sich ein Ventilhub von mehr als 2 mm erreichen, was den Vorteil beinhaltet, daß auch grobe Partikel im Wasser oder im fluiden Medium nicht zwischen Sitz und Dichtung hängen bleiben können.

Ferner kann das Ventil sich variabel verschiedenen Ventilsitz­ tiefen anpassen und funktioniert auch dann noch, wenn die Norm­ tiefe (21,5 mm) um + 2 mm abweicht. Der Öffnungshub bleibt da­ bei unbeeinflußt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils liegt dar­ in, daß es durch bereits leichtes Ziehen an der Handhabe 16 vorzeitig abstellbar bzw. zu schließen ist. Für das Ventil mit der Selbsthaltung in der Offenstellung gilt dies für das Schließen des Ventils ganz allgemein.

Bei geschlossenem Ventil ist im Ventilinneren kein Druck vor­ handen, weshalb dadurch alle Dichtungsteile in dem weitaus grö­ ßeren Zeitraum, d. h. im Normalzustand des geschlossenen Ven­ tils, unbelastet sind.

Durch die Verwendung von relativ leicht herzustellenden Dreh­ teilen sind die Herstellungskosten im Vergleich zu anderen Ven­ tilen dieser Art gering. Die ausschließliche Verwendung von einfachen Drehteilen und die Verwendung von lediglich 6 Stan­ dard-O-Ringen und einer bzw. zwei Federn zeigt diesen Vorteil ganz besonders. Darüber hinaus ist auch die Montage des Ventils einfach, und bei der Serienherstellung läßt sich eine Montagezeit von weniger als 5 Minuten erreichen.

Claims (14)

1. Ventilvorrichtung für fluide Medien mit einer Ventilauf­ nahme, welche eine mit einem Systemdruck beaufschlagten Fluidsystem in Fließverbindung stehende Einlaßseite, ei­ ne Auslaßseite und einen Ventilsitz umfaßt, und einem von einer Schließstellung in eine Offenstellung mittels eines vom Fluidsystem getrennten Hydrauliksystems gegen die Krafteinwirkung einer Schließfeder bewegbaren Schließkolben, welcher in der Offenstellung eine Fließ­ verbindung von der Einlaß- zur Auslaßseite schafft, da­ durch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem (14) einen ersten und einen zweiten Flüssigkeitsraum (42, 44) um­ faßt sowie einen Steuerkolben (50) zum Bewegen des Schließkolbens (30) in die Offenstellung unter Verdrän­ gung von Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Flüssig­ keitsraum (42) in den zweiten Flüssigkeitsraum (44) über eine ein Rückschlagventil (58) umfassende erste Fließ­ verbindung (56) und daß eine zur ersten Fließverbindung (56, 58) parallele zweite Fließverbindung (62, 60) vor­ handen ist, in welcher beim Bewegen des Schließkolbens in die Offenstellung ein Sperrglied (66; 80; 90) ein­ rückbar ist, welches in der Offenstellung des Schließ­ kolbens (30) einen ungehinderten Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom zweiten zum ersten Flüssig­ keitsraum (44; 42) verhindert und in der Schließstellung des Schließkolbens (30) einen ungehinderten Flüssig­ keitsaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Flüs­ sigkeitsraum (42; 44) zuläßt.

2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (30) und der Steuerkolben (50) koaxial angeordnet sind und beim Betätigen der Ven­ tilvorrichtung (10) gegenläufige Bewegungen ausführen.

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sperrglied (66; 80; 90) ein vom Steuerkolben betätigbarer Steuerbolzen ist und daß die zweite Fließverbindung (62, 60) eine zum Steuerbolzen (66; 80; 90) komplementäre Bohrung (60) umfaßt.

4. Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerbolzen (66; 80; 90) am Steuerkolben (50) gehalten ist.

5. Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bohrung (60) koaxial zum Steuerkolben (50) und zum Sperrglied (66; 80; 90) angeordnet ist.

6. Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bohrung (60) in einem Stempel (32) angeord­ net ist.

7. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (66) die zweite Fließverbindung (62, 60) im wesentlichen vollständig un­ terbricht.

8. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sperrglied eine Drossel­ bohrung (82; 92) umfaßt.

9. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (66; 80; 90) unabhängig von der Bewegung des Steuerkolbens (50) aus der zweiten Fließverbindung (62, 60) ausrückbar ist.

10. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (30) eine an den Durchmesser des Steuerkolbens (50) angepaßte und mit diesem koaxiale Bohrung (48) umfaßt, in welche der Steu­ erkolben (50) bei einer Betätigung der Ventilvorrichtung (10) eintaucht.

11. Ventilvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerkolben (50) beim Eintauchen in die koaxiale Bohrung (48) des Schließkolbens (30) an dieser dichtend anliegt und dadurch den ersten Flüssigkeitsraum (42) in zwei Teilräume (46; 47) unterteilt, wobei der zweite Teilraum (47) mit dem zweiten Flüssigkeitsraum (44) über die erste und gegebenenfalls die zweite Fließ­ verbindung (56; 62, 60) verbunden ist.

12. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem (14) im Schließzustand des Schließkolbens (30) im wesentlichen drucklos ist.

13. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hydrauliksystem (14) ein geschlos­ senes System ist und ein Volumenausgleichsteil (54) um­ faßt, welches die von dem Steuerkolben (50) und dem Steuerbolzen (66; 80; 90) in das Hydrauliksystem ein­ dringende Volumenelemente ausgleicht.

14. Ventilvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Volumenausgleichselement (54) ein geschlos­ senporiger Polymerschaum ist.