EP1854558A2 - Ventilanordnung - Google Patents

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EP1854558A2
EP1854558A2 EP07009006A EP07009006A EP1854558A2 EP 1854558 A2 EP1854558 A2 EP 1854558A2 EP 07009006 A EP07009006 A EP 07009006A EP 07009006 A EP07009006 A EP 07009006A EP 1854558 A2 EP1854558 A2 EP 1854558A2
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EP
European Patent Office
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valve
pressure
bypass
liquid
closing body
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EP07009006A
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EP1854558A3 (de
EP1854558B1 (de
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Suttner GmbH
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Suttner GmbH
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Publication date
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Publication of EP1854558A3 publication Critical patent/EP1854558A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/026—Cleaning by making use of hand-held spray guns; Fluid preparations therefor

Definitions

  • the present invention relates to a valve assembly for a high-pressure cleaning device according to the preamble of one of the independent claims, a high-pressure cleaning device with such a valve arrangement and a use of a counter rod for closing force compensation.
  • High-pressure cleaning devices also known as high-pressure cleaners, are commonly used for cleaning purposes.
  • a liquid in particular water, is pressurized by a high-pressure pump and usually discharged via a connected valve gun and nozzle.
  • the high-pressure cleaning devices are usually provided with a valve assembly (unloader), so that when closing the valve gun or nozzle and the pump continues the liquid in the circuit is pumped, so the pump does not work against the closed valve gun or nozzle.
  • Such a valve arrangement is for example from the DE 198 38 947 C1 which forms the starting point of the present invention.
  • the valve arrangement has a supply line which can be connected on the inlet side to the pump of the high-pressure cleaning device. On the outlet side, a pressure line to a valve gun o. The like. Connected.
  • the supply line is provided with a check valve, which is opened in the conveying operation of the liquid flowing through and closes when closing the valve gun - ie collapse of the liquid flow - also.
  • the bypass line can be blocked by a bypass valve in normal prinberieb.
  • the bypass valve has a valve or closing body, act on the fluid pressure in the supply line and the force of a closing spring in the closing direction.
  • the closing body can be opened by means of an actuating device.
  • the actuating device has a switching piston, which is movable against an adjustable spring force from the outlet pressure of the valve assembly against the closing body in the opening direction.
  • the present invention has for its object to provide a valve assembly for a high-pressure cleaning device and a high-pressure cleaning device with a valve assembly and a use of a counter rod, wherein the valve assembly is universally applicable, individually configurable and / or adaptable.
  • One aspect of the present invention is to couple the bypass valve or its closing body with a working against the ambient pressure counter rod for closing force compensation.
  • the effective cross section of the counter rod and thus the pressure relief to the pressure load or the effective diameter of the closing body or an associated valve seat are adaptable to keep the closing force acting on the closing body in the closed state constant even at different diameters for different flow rates.
  • Fig. 1 shows an overview of a proposed valve assembly 1, which is assigned in particular a high-pressure cleaning device 2 in the aforementioned sense.
  • the valve assembly 1 is connected to the high-pressure cleaning device 2, particularly preferably attached to this or built into this or integrated in any other way.
  • the valve arrangement 1 is connected to a pump 3, in particular a high-pressure pump, the high-pressure cleaning device 2 for supplying or supplying a liquid 4, in particular water or another cleaning liquid.
  • a pump 3 in particular a high-pressure pump
  • the high-pressure cleaning device 2 for supplying or supplying a liquid 4, in particular water or another cleaning liquid.
  • the valve arrangement 1 can also be connected to another pump, water supply or the like, and / or also be used for other purposes.
  • the present invention particularly relates to applications in which the pressure of the liquid 4 or the pump 3 is at least 5 MPa, preferably 10 to 50 MPa, in particular about 30 to 50 MFa, or even more.
  • the liquid 4 is taken in particular from a reservoir, such as a tank 5, but the liquid 4 can also be pumped in some other way be fed, for example, directly through a water hose, a water network o, the like.
  • the valve assembly 1 has a supply line 6, on the inlet side of the preferably high-pressure liquid 4 can be fed.
  • the valve arrangement 1 or supply line 6 is connected to a connection or inlet 7 to the pump 3.
  • a pressure line 9 in particular a hose connected, the or the high-pressure liquid 4 of a valve device, in particular a valve gun 10 o.
  • a valve device in particular a valve gun 10 o.
  • valve gun 10 with the nozzle 11 can also be understood as a nozzle head. Further, the nozzle 11 may optionally directly, as shown in Fig. 1, or in the usual way via a spray lance o. The like. To the valve gun 10 or other suitable valve device, which allows in particular a selective and / or manual opening and closing of the liquid output be connected.
  • Fig. 1 shows the liquid dispensing and valve assembly 1 in the normal conveying operation.
  • the liquid 4 is discharged continuously and in particular as a jet 12 via the opened valve device or valve gun 10 and connected nozzle 11.
  • the liquid 4 is discharged at the outlet 8 at a relatively high pressure, which in particular substantially corresponds to the said pump pressure.
  • This outlet pressure is referred to in the conveying operation as working pressure.
  • valve assembly 1 can serve to set and / or limit the outlet pressure or working pressure. This will be discussed later.
  • valve assembly 1 with closed valve device or valve gun 10, the liquid 4 supplied from the pump 3 via a bypass or back, in particular in the liquid reservoir or to the inlet or inlet of the pump 3, in particular so that the liquid 4 is preferably conveyed in the circulation with preferably only a low flow resistance.
  • This operation is referred to as bypass operation in the present invention.
  • the valve assembly 1 is often referred to as BypBAventilan extracter.
  • the valve assembly 1 has in the supply line 6, in particular designed as a check valve 13 check valve, which closes or closes automatically in particular when the liquid flow through the supply line 6, in particular by closing the valve gun 10, collapses, ie in the subsequent bypass operation.
  • the check valve ensures that the working pressure or outlet pressure is maintained on the outlet side.
  • the valve arrangement 1 has, in particular, a bypass line 14 and an associated bypass valve 15.
  • the bypass line 14 branches off upstream of the check valve from the supply line 6, so that the already mentioned return of the pumped from the pump 3 4 liquid in bypass mode and in particular their promotion is made possible in the circulation.
  • the bypass line 14 is connected in the illustrated example, in particular via a return line 16 to the liquid reservoir or the input side of the high pressure pump 3.
  • the return line 14 can serve only a derivative of the funded by the pump 3 liquid 4 in the bypass mode, without the derived liquid 4 is conveyed in the bypass operation in the circulation.
  • the bypass valve 15 is controlled in particular in response to the downstream of the check valve pending outlet pressure, as indicated by the dashed line in Fig. 1 and explained in more detail later.
  • valve assembly 1 is designed such that at the transition from the delivery mode into the bypass mode - ie in particular when closing the valve gun 10 - first the liquid flow through the supply line 6 and through the check valve collapses and the check valve - in particular automatically due to corresponding spring preload o - closes.
  • a pressure pulse in the pressure line 9 so a sudden or pulse-like increase of the downstream of the check valve pending pressure or outlet pressure.
  • This pressure increase is preferably used to open the bypass valve 15, in particular at least initially, in order to switch the valve arrangement 1 into the bypass operation or to release the bypass line 14.
  • the outlet-side pressure drops significantly, possibly down to 0.
  • This pressure drop preferably leads to the bypass valve 15 - in particular automatically by spring force and / or by the liquid flow or by the fluid pressure in the supply line 6 and / or bypass line 14 - is closed again.
  • said pressure drop can also be evaluated or detected in order to turn on the high-pressure cleaning device 1 or feed pump 3 again, wherein the bypass valve 15 is then closed again in the sequence.
  • the supply line 6 is to be understood in particular as a line in the functional sense, ie as a fluidic connection, and in particular from a plurality of channels, passages, bores o. The like. Can be constructed or formed. The same also applies to the bypass line 14 and / or bypass line 18 or other fluidic connections, lines o. The like.
  • the valve assembly 1 and the high-pressure cleaning device. 2 are to be understood in particular as a line in the functional sense, ie as a fluidic connection, and in particular from a plurality of channels, passages, bores o. The like. Can be constructed or formed. The same also applies to the bypass line 14 and / or bypass line 18 or other fluidic connections, lines o. The like.
  • FIG. 2 shows the valve assembly 1 in a schematic section in the conveying operation.
  • the illustrated valve arrangement 1 has a housing 20, in which preferably all components and components of the valve arrangement 1 are received or to which they are preferably arranged.
  • the check valve is, as already mentioned, preferably designed as a check valve 13.
  • it has a valve body 21 which is biased by an associated spring 22 in the closing direction against a valve seat against the dispensing or main flow direction through the supply line 6.
  • the check valve is inserted or installed in an outlet 8 forming the bore of the housing 20.
  • the check valve or check valve 13 has no seal, but seals directly with its slope of the valve piston directly on the housing.
  • connection device such as a quick coupling, for connecting the pressure line 9, in particular a hose provided.
  • the valve assembly 1 further comprises an actuating device 23 with an actuator, in particular a switching piston 24, for actuation, in particular for opening a valve or closing body 25 of the bypass valve 15.
  • the actuator or the control piston 24 is preferably independent or separated from the closing body 25 movable, so preferably not fixedly connected to this.
  • the biasing force is adjustable, for example by means of a spindle adjustment, a preferably rotatable handle 27 o. The like. In a withdrawn from the closing body 25 rest position preferably biased by spring force.
  • the setting of the biasing force is used to set the maximum Beriebstiks the valve assembly 1.
  • the adjustment is made in particular by turning the handle 27.
  • Particularly preferred is a backup or a final set by a lock nut, clamping screw o. The like. Possible, as indicated in the drawing.
  • a shim may be provided in particular for compensating lateral forces in the pressure adjustment.
  • the switching piston 24 extends through an actuating chamber 28 and sealed in an adjacent bypass chamber 29 which is fluidly connected to the supply line 6 with open bypass valve 15 and to the preferably transverse to the supply line 6 extending bypass line 16 forms or forms.
  • the operating space 28 is connected via a control channel 30 to the supply line 6 downstream of the check valve, so that the outlet pressure act on a piston 28 formed in the actuating chamber 28 from the piston 24 piston area and thereby the switching piston 24 in the direction of the bypass valve 15 and closing body 25 against the force the main spring 26 can bias or move.
  • the bypass valve 15 has, as already mentioned, the movable closing body 25 and an associated valve seat 32 which is formed or arranged in particular at the transition from the supply line 6 to the bypass chamber 29 or at another suitable portion of the bypass line 14.
  • the bypass valve 15 is in particular inserted or installed in a bore or opening of the housing 20, which extends in particular transversely to the preferably rectilinearly extending through the housing 20 supply line 6 and / or is arranged upstream of the check valve.
  • the bypass valve 15 is designed such that the pressure prevailing in the supply line 6 upstream of the check valve fluid pressure the bypass valve 15 and whose closing body 25 presses or biases in its closed position or position against the valve seat 32.
  • the bypass valve 15 preferably has a closure member 25 associated with the closing spring 33, which biases the closing body 25 in the closed position against the associated valve seat 32.
  • the bypass valve 15 or closing body 25 is preferably a guiding or adjusting means, particularly preferably a counter rod 34, associated with or which is preferably fixedly connected to the closing body 25.
  • the closing spring 33 surrounds the counter rod 34 peripherally and is, for example, resisted to a housing part 35, which is preferably releasably attached to the housing 20.
  • the guide means such as the counter rod 34, preferably extends from the pressurized bypass valve 15 or the pressurized supply line 6 into the outside region under ambient pressure, preferably sealed by the housing 20 or its housing part 35 o ,
  • the counter rod 34 thus operates preferably against the ambient pressure, so that, depending on their diameter (through the housing 20 or housing part 35 in the outer space), a partial compensation of the force acting on the Seh knowenia 25 by the fluid pressure force or a corresponding reduction of the resulting , For the closing force relevant surface (area of the effective sealing seat of the bypass valve 15 minus the cross section of the counter rod 34) takes place.
  • the counter rod 34 is preferably exclusively the closing force compensation.
  • Fig. 2 shows the valve assembly 1 in the conveying operation.
  • the liquid 4 flows through the supply line 6 and is discharged at the working pressure (for example 30 to 50 MPa) at the outlet 8 to the pressure line 9 and via the valve gun 10 and nozzle 11 as a beam 12 output.
  • the check valve is opened by the liquid flow against the force of the spring 22.
  • the working pressure exerts in the operating chamber 28 a force on the piston portion 31, so that the force of the main spring 26 overcome and the actuator 23 and the switching piston 24 is advanced in the opening direction against the closing body 25 and is.
  • the bypass valve 15 (normally) remains closed in the conveying mode, the closing body 25 is not (yet) lifted off its valve seat 32.
  • the liquid pressure acting on the closing body 25 in the supply line 6 and the closing spring 33 which act in the closing direction, ensure that the bypass valve 15 (normally) remains closed in the conveying mode.
  • the actuator 23 applies a correspondingly higher force to the closing body 25, in particular with its switching piston 24, so that the bypass valve 15 is opened and the bypass valve 15 in this case as an overload valve or safety valve can act to limit the pressure.
  • the liquid flow breaks through the check valve so that it closes.
  • the blocking of the liquid dispensing or the closing of the valve gun 10 o.
  • the actuator 23 causes the complete opening of the bypass valve 15 in the transition to the bypass operation.
  • the valve arrangement 1 is designed in particular for very high volume flows of, for example, 30 to 60 l / min. This allows universal use for different purposes or with different pumps 3 or high-pressure cleaning devices 2.
  • the present invention now goes another way. By means of working against ambient pressure counter-rod 34 is a compensation.
  • the valve assembly 1 is particularly preferably designed for working pressures of about 35 to 70 MPa.
  • Bypfuel spre - ie with closed spray or, valve gun - there is a reduction of the pressure in the hose or in the pressure line 9 and in the gun 1 0, for example, at most 5 MPa.

Landscapes

  • Safety Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

Es wird eine Bypaßventilanordnung (1) mit einer Gegenstange (34) zur Schließkraftkompensation in Abhängigkeit vom Dichtsitzdurchmesser vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine Hochdruckreinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff einer der unabhängigen Ansprüche, eine Hochdruckreinigungsvorrichtung mit einer derartigen Ventilanordnung sowie eine Verwendung einer Gegenstange zur Schließkraftkompensation.
  • Hochdruckreinigungsvorrichtungen, auch kurz Hochdruckreiniger genannt, werden üblicherweise für Reinigungszwecke eingesetzt. Eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, wird von einer Hochdruckpumpe unter Druck gesetzt und üblicherweise über eine angeschlossene Ventilpistole und Düse ausgegeben. Die Hochdruckreinigungsvorrichtungen sind üblicherweise mit einer Ventilanordnung (Unloader) versehen, so daß bei Schließen der Ventilpistole bzw. Düse und weiterlaufender Pumpe die Flüssigkeit im Kreislauf förderbar ist, die Pumpe also nicht gegen die geschlossene Ventilpistole bzw. Düse arbeitet.
  • Eine derartige Ventilanordnung ist beispielsweise aus der DE 198 38 947 C1 bekannt, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet. Die Ventilanordnung weist eine Versorgungsleitung auf, die einlaßseitig an die Pumpe der Hochdruckreinigungsvorrichtung anschließbar ist. Auslaßseitig ist eine Druckleitung zu einer Ventilpistole o. dgl. anschließbar. Die Versorgungsleitung ist mit einem Rückschlagventil versehen, das im Förderbetrieb von der durchströmenden Flüssigkeit geöffnet wird und bei Schließen der Ventilpistole - also Zusammenbrechen der Flüssigkeitsströmung - ebenfalls schließt.
  • Stromauf des Rückschlagventils zweigt eine Bypaßleitung von der Versorgungsleitung ab, die zur Ansaugseite der Pumpe oder einem Reservoir für die Flüssigkeit führt, so daß die Flüssigkeit bei geöffneter Bypaßleitung von der Pumpe im Kreislauf mit geringem Druckabfall förderbar ist.
  • Die Bypaßleitung ist durch ein Bypaßventil im normalen Förderberieb sperrbar. Insbesondere weist das Bypaßventil einen Ventil- bzw. Schließkörper auf, auf den der Flüssigkeitsdruck in der Versorgungsleitung und die Kraft einer Schließfeder in Schließrichtung wirken.
  • Der Schließkörper ist mittels einer Betätigungseinrichtung öffenbar. Die Betätigungseinrichtung weist einen Schaltkolben auf, der gegen eine einstellbare Federkraft vom Ausgangsdruck der Ventilanordnung gegen den Schließkörper in Öffnungsrichtung bewegbar ist.
  • Wenn die Ventilpistole geschlossen wird, bricht die Flüssigkeitsströmung durch das Rückschlagventil zusammen, und das Rückschlagventil schließt. Gleichzeitig entsteht stromab des Rückschlagventils ein Druckimpuls, der auf den Schaltkolben wirkt, so daß dieser den Schließkörper von seinem zugeordneten Ventilsitz abhebt, also das Bypaßventil anfänglich öffnet. Weiter wird das Bypaßventil von einer zweiten, dem Schließkörper zugeordneten Betätigungseinrichtung vollständig geöffnet. In diesem Bypaßbetrieb bleibt das Rückschlagventil geschlossen und das Bypaßventil geöffnet und wird die Flüssigkeit von der Pumpe im Kreislauf durch die Bypaßleitung gepumpt, sofern sie nicht abgeschaltet wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung für eine Hochdruckreinigungsvorrichtung und eine Hochdruckreinigungsvorrichtung mit einer Ventilanordnung sowie eine Verwendung einer Gegenstange anzugeben, wobei die Ventilanordnung universell einsetzbar, individuell konfigurierbar und/oder anpaßbar ist.
  • Die obige Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung gemäß Anspruch 1 oder durch eine Hochdruckreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder durch eine Verwendung gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, das Bypaßventil bzw. dessen Schließkörper mit einer gegen den Umgebungsdruck arbeitenden Gegenstange zur Schließkraftkompensation zu koppeln. Insbesondere sind der wirksame Querschnitt der Gegenstange und damit die Druckentlastung an die Druckbelastung bzw. den wirksamen Durchmesser des Schließkörpers bzw. eines zugeordneten Ventilsitzes anpaßbar, um die auf den Schließkörper im geschlossenen Zustand wirkende Schließkraft auch bei unterschiedlichen Durchmessern für unterschiedliche Volumenströme konstant halten zu können Dies ist wiederum einer universellen Einsetzbarkeit der Ventilanordnung zuträglich, insbesondere wobei weitestgehend gleiche Teile auch für unterschiedliche Drücke und/oder Volumenströme - insbesondere bei unterschiedlichen Durchmessern des Dichtsitzes des Bypaßventils - einsetzbar sind,
  • Weitere Vorteile, Aspekte, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine blockschaltbildartige Ansicht einer vorschlagsgemäßen Ventilanordnung mit einer zugeordneten Hochdrucksreinigungsvorrichtung und einer über eine Druckleitung daran angeschlossenen Ventilpistole; und
    Fig. 2
    einen schematischen Schnitt der Ventilanordnung im Förderbetrieb.
  • Fig. 1 zeigt in einer Übersicht eine vorschlagsgemäße Ventilanordnung 1, die insbesondere einer Hochdruckreinigungsvorrichtung 2 im eingangs genannten Sinne zugeordnet ist. Insbesondere ist die Ventilanordnung 1 an die Hochdruckreinigungsvorrichtung 2 angeschlossen, besonders bevorzugt an diese angebaut oder in diese eingebaut oder in sonstiger Weise integriert.
  • Die Ventilanordnung 1 ist an eine Pumpe 3, insbesondere Hochdruckpumpe, der Hochdruckreinigungsvorrichtung 2 zur Versorgung bzw. Zuführung einer Flüssigkeit 4, insbesondere Wasser oder einer sonstigen Reinigungsflüssigkeit, angeschlossen. Grundsätzlich kann die Ventilanordnung 1 auch an eine sonstige Pumpe, Wasserversorgung o. dgl. angeschlossen und/oder auch für sonstige Zwecke eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Anwendungen, bei denen der Druck der Flüssigkeit 4 bzw. der Pumpe 3 mindestens 5 MPa, vorzugsweise 10 bis 50 MPa, insbesondere etwa 30 bis 50 MFa, oder sogar mehr beträgt.
  • Die Flüssigkeit 4 wird insbesondere einem Reservoir, wie einem Tank 5, entnommen, jedoch kann die Flüssigkeit 4 auch auf sonstige Weise der Pumpe 3 zuführbar sein, beispielsweise direkt über einen Wasserschlauch, ein Wassernetz o, dgl.
  • Die Ventilanordnung 1 weist eine Versorgungsleitung 6 auf, der einlaßseitig die vorzugsweise unter hohem Druck stehende Flüssigkeit 4 zuführbar ist. Insbesondere ist die Ventilanordnung 1 bzw. Versorgungsleitung 6 mit einem Anschluß bzw. Einlaß 7 an die Pumpe 3 angeschlossen.
  • An die Versorgungsleitung 6 ist auslaßseitig - insbesondere an einen Auslaß bzw. Anschluß 8 der Versorgungsleitung 6 - vorzugsweise eine Druckleitung 9, insbesondere ein Schlauch, angeschlossen, die bzw. der die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit 4 einer Ventileinrichtung, insbesondere einer Ventilpistole 10 o. dgl., zur Ausgabe der Flüssigkeit 4 vorzugsweise über eine Düse 11, insbesondere in Form eines Sprühstrahls, 12 zuleitet.
  • Die Ventilpistole 10 mit der Düse 11 kann auch als Düsenkopf verstanden werden. Weiter kann die Düse 11 wahlweise unmittelbar, wie in Fig. 1 dargestellt, oder in üblicher Weise über eine Sprühlanze o. dgl. an die Ventilpistole 10 oder eine sonstige geeignete Ventileinrichtung, die insbesondere ein wahlweises und/oder manuelles Öffnen und Schließen der Flüssigkeitsausgabe gestattet, angeschlossen sein.
  • Fig. 1 zeigt die Flüssigkeitsausgabe und Ventilanordnung 1 im normalen Förderbetrieb. Die Flüssigkeit 4 wird über die geöffnete Ventileinrichtung bzw. Ventilpistole 10 und angeschlossene Düse 11 kontinuierlich und insbesondere als Strahl 12 ausgegeben.
  • Beim Förderbetrieb wird die Flüssigkeit 4 mit einem relativ hohen Druck, der insbesondere im wesentlichen dem genannten Pumpendruck entspricht, am Auslaß 8 ausgegeben. Dieser Auslaßdruck wird im Förderbetrieb auch als Arbeitsdruck bezeichnet.
  • Im Förderbetrieb kann die Ventilanordnung 1 einer Einstellung und/oder Begrenzung des Auslaßdrucks bzw. Arbeitsdrucks dienen. Hierauf wird später noch eingegangen.
  • Wenn die Ausgabe der Flüssigkeit 4 insbesondere durch Schließen der Ventilpistole 10 o. dgl. gesperrt wird, verhindert die Ventilanordnung 1, daß die Pumpe 3 gegen die geschlossene Ventilpistole 10 arbeitet und sich ggf. ein sogar über dem Arbeitsdruck liegender Druck in der Druckleitung 9 aufbaut. Dies wäre bei Drücken von beispielsweise 50 MPa oder mehr sehr gefährlich und könnte zu Verletzungen insbesondere bei einem ungewollten Öffnen der Ventilpistole 10 führen. Weiter würde dies bei jedem Öffnen der Ventilpistole zu einem sehr starken und unerwünschten Rückstoß führen. Um dies zu vermeiden, leitet die Ventilanordnung 1 bei geschlossener Ventileinrichtung bzw. Ventilpistole 10 die von der Pumpe 3 zugeführte Flüssigkeit 4 über einen Bypaß ab oder wieder zurück, insbesondere in das Flüssigkeitsreservoir oder an den Einlaß bzw. Eingang der Pumpe 3, insbesondere so daß die Flüssigkeit 4 mit vorzugsweise nur geringem Strömungswiderstand im Kreislauf förderbar ist. Dieser Betrieb wird bei der vorliegenden Erfindung als Bypaßbetrieb bezeichnet. Dementsprechend wird die Ventilanordnung 1 oft auch als Bypaßventilanordnung oder Unloader bezeichnet.
  • Die Ventilanordnung 1 weist in der Versorgungsleitung 6 ein insbesondere als Rückschlagventil 13 ausgebildetes Sperrventil auf, das insbesondere selbsttätig schließt bzw. sperrt, wenn die Flüssigkeitsströmung durch die Versorgungsleitung 6, insbesondere durch Schließen der Ventilpistole 10, zusammenbricht, also im sich anschließenden Bypaßbetrieb. Das Sperrventil sorgt dafür, daß der Arbeitsdruck bzw. Auslaßdruck auslaßseitig erhalten bleibt.
  • Die Ventilanordnung 1 weist zur Realisierung des Bypasses insbesondere eine Bypaßleitung 14 und ein zugeordnetes Bypaßventil 15 auf. Die Bypaßleitung 14 zweigt stromauf des Sperrventils von der Versorgungsleitung 6 ab, so daß das bereits genannte Rückleiten der von der Pumpe 3 zugeförderten Flüssigkeit 4 im Bypaßbetrieb und insbesondere deren Förderung im Kreislauf ermöglicht wird. Hierzu ist die Bypaßleitung 14 beim Darstellungsbeispiel insbesondere über eine Rückleitung 16 an das Flüssigkeitsreservoir oder die Eingangsseite der Hochdruckpumpe 3 angeschlossen. Alternativ kann die Rückleitung 14 jedoch auch nur einer Ableitung der von der Pumpe 3 geförderten Flüssigkeit 4 im Bypaßbetrieb dienen, ohne daß die abgeleitete Flüssigkeit 4 im Bypaßbetrieb im Kreislauf gefördert wird.
  • Das Bypaßventil 15 ist insbesondere in Abhängigkeit von dem stromab des Sperrventils anstehenden Auslaßdruck steuerbar, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 angedeutet und später noch näher erläutert.
  • Insbesondere ist die Ventilanordnung 1 derart ausgebildet, daß beim Übergang vom Förderbetrieb in den Bypaßbetrieb - also insbesondere bei Schließen der Ventilpistole 10 - zunächst die Flüssigkeitsströmung durch die Versorgungsleitung 6 bzw. durch das Sperrventil zusammenbricht und das Sperrventil - insbesondere selbsttätig aufgrund entsprechender Federvorspannung o. dgl. - schließt. Weiter entsteht beim üblicherweise abrupten Schließen der Flüsssigkeitsausgabe, insbesondere der Ventilpistole 10, ein Druckimpuls in der Druckleitung 9, also ein sprunghafter oder impulsartiger Anstieg des stromab des Sperrventils anstehenden Drucks bzw. Auslaßdrucks. Dieser Druckanstieg wird vorzugsweise dazu genutzt, das Bypaßventil 15 insbesondere zumindest anfänglich zu öffnen, um die Ventilanordnung 1 in den Bypaßbetrieb umzuschalten bzw. die Bypaßleitung 14 freizugeben.
  • Wenn die Flüssigkeitsausgabe - insbesondere also die Ventilpistole 10 - wieder geöffnet wird, sinkt zunächst der auslaßseitige Druck (Haltedruck) deutlich ab, ggf. bis auf 0. Dieser Druckabfall führt vorzugsweise dazu, daß das Bypaßventil 15 - insbesondere selbsttätig durch Federkraft und/oder durch die Flüssigkeitsströmung bzw. durch den Flüssigkeitsdruck in der Versorgungsleitung 6 und/oder Bypaßleitung 14 - wieder geschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der genannte Druckabfall auch ausgewertet oder erfaßt werden, um die Hochdruckreinigungsvorrichtung 1 bzw. Förderpumpe 3 wieder einzuschalten, wobei auch dann das Bypaßventil 15 in der Folge wieder geschlossen wird.
  • Bei geschlossenem Bypaßventil 15 führt die Förderung der Flüssigkeit 4 durch die Pumpe 3 zu einem quasi sofortigen Druckanstieg in der Versorgungsleitung 6 und entsprechendem Öffnen des Sperrventils, so daß die Förderung der Flüssigkeit 4 und Ausgabe über die Druckleitung 9, Ventilpistole 10 und Düse 11 wieder beginnt, der Förderbetrieb also wieder aufgenommen und auslaßseitig der Arbeitsdruck wieder erreicht wird.
  • Es ist anzumerken, daß die Versorgungsleitung 6 insbesondere als eine Leitung im funktionalen Sinne, also als fluidische Verbindung, zu verstehen ist und insbesondere aus mehreren Kanälen, Durchlässen, Bohrungen o. dgl. aufgebaut bzw. gebildet sein kann. Entsprechendes gilt auch für die Bypaßleitung 14 und/oder Umgehungsleitung 18 oder sonstige fluidische Verbindungen, Leitungen o. dgl. der Ventilanordnung 1 bzw. der Hochdruckreinigungsvorrichtung 2.
  • Nachfolgend wird zunächst ein bevorzugter Aufbau der vorschlagsgemäßen Ventilanordnung 1 anhand der Fig. 2 erläutert, die die Ventilanordnung 1 in einem schematischen Schnitt im Förderbetrieb zeigt.
  • Die dargestellte Ventilanordnung 1 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem vorzugsweise alle Komponenten und Bauteile der Ventilanordnung 1 aufgenommen oder an dem diese vorzugsweise angeordnet sind.
  • Das Sperrventil ist, wie bereis erwähnt, vorzugsweise als Rückschlagventil 13 ausgebildet. Beim Darstellungsbeispiel weist es einen Ventilkörper 21 auf, der von einer zugeordneten Feder 22 in Schließrichtung gegen einen Ventilsitz entgegen der Ausgabe- bzw. Hauptströmungsrichtung durch die Versorgungsleitung 6 vorgespannt ist. Insbesondere ist das Sperrventil in eine den Auslaß 8 bildende Bohrung des Gehäuses 20 eingesetzt bzw. eingebaut. Besonders bevorzugt weist das Sperrventil bzw. Rückschlagventil 13 keine Dichtung auf, sondern dichtet unmittelbar mit seiner Schräge des Ventilkolbens direkt am Gehäuse.
  • Am Auslaß 8 ist vorzugsweise eine Anschlußeinrichtung, wie eine Schnellkupplung, zum Anschluß der Druckleitung 9, insbesondere eines Schlauchs, vorgesehen.
  • Die Ventilanordnung 1 weist ferner eine Betätigungseinrichtung 23 mit einem Stellglied, insbesondere einem Schaltkolben 24, zur Betätigung, insbesondere zum Öffnen eines Ventil- oder Schließkörpers 25 des Bypaßventils 15 auf. Das Stellglied bzw. der Schaltkolben 24 ist vorzugsweise unabhängig bzw. getrennt vom Schließkörper 25 bewegbar, also mit diesem vorzugsweise nicht fest verbunden.
  • Der Schaltkolben 24 ist in eine vom Schließkörper 25 abgerückte Ruhestellung vorzugsweise durch Federkraft vorgespannt, insbesondere durch eine zugeordnete Hauptfeder 26. Vorzugsweise ist die Vorspannkraft einstellbar, beispielsweise mittels einer Spindelverstellung, eine vorzugsweise drehbare Handhabe 27 o. dgl.
  • Die Einstellung der Vorspannkraft dient der Einstellung des maximalen Beriebsdrucks der Ventilanordnung 1. Die Einstellung erfolgt insbesondere durch Drehen der Handhabe 27. Besonders bevorzugt ist eine Sicherung bzw. ein endgültiges Festlegen durch eine Kontermutter, Klemmschraube o. dgl. möglich, wie zeichnerisch angedeutet.
  • Zwischen der Hauptfeder 26 und dem Schaltkolben 24 kann eine Ausgleichsscheibe insbesondere zum Ausgleich seitlicher Kräfte bei der Druckverstellung vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Schaltkolben 24 durch einen Betätigungsraum 28 und abgedichtet in einen benachbarten Bypaßraum 29, der bei geöffnetem Bypaßventil 15 fluidisch mit der Versorgungsleitung 6 in Verbindung steht und zu der vorzugsweise quer zur Versorgungsleitung 6 verlaufenden Bypaßleitung 16 gehört bzw. diese bildet.
  • Der Betätigungsraum 28 ist über einen Steuerkanal 30 mit der Versorgungsleitung 6 stromab des Sperrventils verbunden, so daß der Auslaßdruck auf einen im Betätigungsraum 28 vom Schaltkolben 24 gebildeten Kolbenbereich 31 wirken und dadurch den Schaltkolben 24 in Richtung des Bypaßventils 15 bzw. Schließkörpers 25 gegen die Kraft der Hauptfeder 26 vorspannen bzw. bewegen kann.
  • Das Bypaßventil 15 weist, wie bereits erwähnt, den beweglichen Schließkörper 25 und einen zugeordneten Ventilsitz 32 auf, der insbesondere am Übergang von der Versorgungsleitung 6 zum Bypaßraum 29 oder an einem sonstigen geeigneten Abschnitt der Bypaßleitung 14 gebildet bzw. angeordnet ist.
  • Das Bypaßventil 15 ist insbesondere in eine Bohrung oder Öffnung des Gehäuses 20 eingesetzt bzw. eingebaut, die insbesondere quer zu der sich vorzugsweise geradlinig durch das Gehäuse 20 erstreckenden Versorgungsleitung 6 verläuft und/oder stromauf des Sperrventils angeordnet ist.
  • Besonders bevorzugt ist das Bypaßventil 15 derart ausgebildet, daß der in der Versorgungsleitung 6 stromauf des Sperrventil herrschende Flüssigkeitsdruck das Bypaßventil 15 bzw, dessen Schließkörper 25 in seine Schließposition bzw. -stellung gegen den Ventilsitz 32 drückt oder vorspannt.
  • Das Bypaßventil 15 weist vorzugsweise eine dem Schließkörper 25 zugeordnete Schließfeder 33 auf, die den Schließkörper 25 in die Schließstellung gegen den zugeordneten Ventilsitz 32 vorspannt.
  • Dem Bypaßventil 15 bzw. Schließkörper 25 ist vorzugsweise ein Führungs- oder Stellmittel, besonders bevorzugt eine Gegenstange 34, zugeordnet, das bzw. die vorzugsweise fest mit dem Schließkörper 25 verbunden ist. Beim Darstellungsbeispiel umgibt die Schließfeder 33 die Gegenstange 34 peripher und ist beispielsweise an einem Gehäuseteil 35 widergelagert, das vorzugsweise lösbar am Gehäuse 20 befestigt ist. Das Führungsmittel, wie die Gegenstange 34, erstreckt sich vorzugsweise aus dem unter Druck stehenden Bypaßventil 15 bzw. der unter Druck stehenden Versorgungsleitung 6 hinaus in den unter Umgebungsdruck stehenden Außenbereich, vorzugsweise abgedichtet durch das Gehäuse 20 bzw. dessen Gehäuseteil 35 o. dgl. hindurch. Die Gegenstange 34 arbeitet also vorzugsweise gegen den Umgebungsdruck, so daß in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser (durch das Gehäuse 20 bzw. Gehäuseteil 35 in den Außenraum) eine teilweise Kompensation der auf den Sehießkörper 25 durch den Flüssigkeitsdruck wirkenden Kraft bzw. eine entsprechende Verringerung der resultierenden, für die Schließkraft relevanten Fläche (Fläche des wirksamen Dichtsitzes des Bypaßventils 15 minus Querschnitt der Gegenstange 34) erfolgt. Die Gegenstange 34 dient vorzugsweise ausschließlich der Schließkraftkompensation.
  • Fig. 2 zeigt die Ventilanordnung 1 im Förderbetrieb. Die Flüssigkeit 4 strömt durch die Versorgungsleitung 6 und wird mit dem Arbeitsdruck (bspw. 30 bis 50 MPa) am Auslaß 8 an die Druckleitung 9 abgegeben und über die Ventilpistole 10 und Düse 11 als Strahl 12 ausgegeben. Das Sperrventil ist durch den Flüssigkeitsstrom gegen die Kraft der Feder 22 geöffnet.
  • Der Arbeitsdruck übt im Betätigungsraum 28 eine Kraft auf den Kolbenabschnitt 31 aus, so daß die Kraft der Hauptfeder 26 überwunden und die Betätigungseinrichtung 23 bzw. deren Schaltkolben 24 in Öffnungsrichtung gegen den Schließkörper 25 vorgeschoben wird bzw. ist. Jedoch bleibt das Bypaßventil 15 im Förderbetrieb (normalerweise) geschlossen, der Schließkörper 25 wird (noch) nicht von seinem Ventilsitz 32 abgehoben. Insbesondere sorgen der auf den Schließkörper 25 in der Versorgungsleitung 6 wirkende Flüssigkeitsdruck und die Schließfeder 33, die in Schließrichtung wirken, dafür, daß das Bypaßventil 15 im Förderbetrieb (normalerweise) geschlossen bleibt.
  • Wenn der Auslaßdruck jedoch zu hoch wird (übermäßig ansteigt), übt die Betätigungseinrichtung 23 insbesondere mit ihrem Schaltkolben 24 eine entsprechend höhere Kraft auf den Schließkörper 25 auf, so daß das Bypaßventil 15 geöffnet wird und das Bypaßventil 15 in diesem Fall als Überlastventil bzw. Sicherheitsventil zur Druckbegrenzung wirken kann.
  • Wenn die Flüssigkeitsausgabe insbesondere durch Schließen der Ventilpistole 10 gesperrt wird, erfolgt ein Übergang bzw. Umschalten vom Förderbetrieb in den Bypaßbetrieb.
  • Zunächst bricht die Flüssigkeitsströmung durch das Sperrventil zusammen, so daß dieses schließt. Die Sperrung der Flüssigkeitsabgabe bzw. das Schließen der Ventilpistole 10 o. dgl. führt weiter zu einem Druckimpuls (kurzzeitiger sprunghafter Anstieg des Auslaßdrucks), so daß nun die Betätigungseinrichtung 23 mittels des bereits vorher am Schließkörper 25 anliegenden Schaltkolbens 24 das Bypaßventil 15 sehr schnell und/oder zumindest anfänglich öffnet, wodurch der bis dahin im Bypaßventil 15 auf der Seite der Versorgungsleitung 6 herrschende Flüssigkeitsdruck sehr schnell abfällt und dies zu einem leichteren weiteren Öffnen des Bypaßventils 15 führt. Insbesondere bewirkt die Betätigungseinrichtung 23 das vollständige Öffnen des Bypaßventils 15 beim Übergang in den Bypaßbetrieb.
  • Erst wenn die Ventilpistole 10 wieder geöffnet wird, bricht der Auslaßdruck zusammen. Dies führt dazu, daß der Druck im Betätigungsraum 28 abfällt und dementsprechend der Schließkörper 25 aufgrund der Kraft der Schließfeder 33 wieder in seine Schließstellung zurückkehrt, das Bypaßventil 15 also schließt. Die Ventilvorrichtung 1 kehrt dann in den in Fig. 2 gezeigten Zustand des Förderbetriebs zurück.
  • Die Ventilanordnung 1 ist insbesondere für sehr hohe Volumenströme von bspw. 30 bis 60 l/min ausgelegt. Dies ermöglicht einen universellen Einsatz für verschiedene Zwecke oder mit verschiedenen Pumpen 3 bzw. Hochdruckreinigungsvorrichtungen 2.
  • Bei höheren Volumenströmen ist ein größerer Durchmesser des Schließkörpers 25 und des zugeordneten Ventilsitzes 32 bzw. des Dichtsitzes erforderlich, insbesondere um einen ausreichend geringen Strömungswiderstand im Bypaßbetrieb, insbesondere bei gleichem Öffnungshub, erreichen zu können. Entsprechend vergrößert sich jedoch dann die in Schließrichtung wirkende Fläche des Schließkörpers 25. Dies erfordert normalerweise eine wesentliche Vergrößerung der entgegengesetzt wirksamen Fläche des Kolbenabschnitts 31 bzw. der Betätigungseinrichtung 23 und/oder insbesondere eine wesentlich stärkere Dimensionierung der Hauptfeder 26 und aller damit verbundenen Komponenten, um den deutlich höheren Kräften standhalten zu können.
  • Die vorliegende Erfindung geht nun einen anderen Weg. Mittels der gegen Umgebungsdruck arbeitenden Gegenstange 34 erfolgt eine Kompensation.
  • Durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Gegenstange 34 ist es nämlich möglich, bei einem vergrößerten Dichtsitz des Bypaßventils 15 die Flächenvergrößerung zu kompensieren, so daß die resultierende, in Schließrichtung wirksame Fläche vorzugsweise konstant oder im wesentlichen gleich bleibt. Ein Querschnittszuwachs am Dichtsitz wird also durch einen flächenmäßig entsprechenden Zuwachs des Durchmessers der Gegenstange 34 erreicht. Entsprechend ist dann eine Änderung der anderen Komponenten, insbesondere der Betätigungseinrichtung 23, nicht mehr erforderlich. Folglich kann mit sehr geringem Aufwand und unter Verwendung einer Vielzahl von Gleichteilen eine Familie von Ventilanordnungen 1 für unterschiedliche Volumenströme und/oder Arbeitsdrücke geschaffen werden.
  • Die Ventilanordnung 1 ist besonders bevorzugt für Arbeitsdrücke von etwa 35 bis 70 MPa ausgelegt. Im Bypaßbetrieb - also bei geschlossener Spritz- bzw, Ventilpistole - erfolgt eine Reduzierung des Drucks im Schlauch bzw. in der Druckleitung 9 und in der Pistole 1 0 beispielsweise auf höchstens 5 MPa.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ventilanordnung
    2
    Hochdruckreinigungsvorrichtung
    3
    Pumpe
    4
    Flüssigkeit
    5
    Tank
    6
    Versorgungsleitung
    7
    Einlaß
    8
    Auslaß
    9
    Druckleitung
    10
    Ventilpistole
    11
    Düse
    12
    Strahl
    13
    Rückschlagventil
    14
    Bypaßleitung
    15
    Bypaßventil
    16
    Rückleitung
    20
    Gehäuse
    21
    Ventilkörper
    22
    Feder
    23
    Betätigungseinrichtung
    24
    Schaltkolben
    25
    Schließkörper
    26
    Hauptfeder
    27
    Handhabe
    28
    Betätigungsraum
    29
    Bypaßraum
    30
    Steuerkanal
    31
    Kolbenabschnitt
    32
    Ventilsitz
    33
    Schließfeder
    34
    Gegenstange
    35
    Gehäuseteil

Claims (7)

  1. Ventilanordnung (1), die mit einer Flüssigkeit (4) unter hohem Druck, insbesondere von einer Hochdruckreinigungsvorrichtung (2) bzw. Pumpe (3), versorgbar und wahlweise in einem Förder- oder Bypaßbetrieb betreibbar ist, mit einer Versorgungsleitung (6), der einlaßseitig die Flüssigkeit (4) zuführbar ist, wobei die Flüssigkeit (4) im Förderbetrieb auslaßseitig mit einem Arbeitsdruck, insbesondere über eine anschließbare Druckleitung (9) bzw. Ventileinrichtung, wie eine Ventilpistole (10), ausgebbar ist,
    mit einem insbesondere als Rückschlagventil (13) ausgebildeten Sperrventil in der Versorgungsleitung (6), das im Förderbetrieb von der Flüssigkeit (4) durchströmt wird und im Bypaßbetrieb schließt,
    mit einer Bypaßleitung (14), die stromauf des Sperrventils an die Versorgungsleitung (6) angeschlossen ist, um die Flüssigkeit (4) im Bypaßbetrieb, insbesondere an die Hochdruckreinigungseinrichtung (2), die Pumpe (3) oder ein Flüssigkeitsrescrvoir, zurückzuleiten,
    mit einem Bypaßventil (15) insbesondere mit einem Schließkörper (25) zur Sperrung der Bypaßleitung (14) im Förderbetrieb, wobei das Bypaßventil (15) bzw. dessen Schließkörper (25) vom Flüssigkeitsdruck in die Schließstellung vorgespannt bzw. gedrückt wird,
    mit einer Betätigungseinrichtung (23) zum vorzugsweise vollständigen Öffnen des Bypaßventils (15) im Bypaßbetrieb und/oder bei Überschreiten eines maximalen Auslaßdrucks der Versorgungsleitung (6) im Förderbetrieb,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ventilanordnung (1) eine mit dem Schließkörper (25) gekoppelte Gegenstange (34) zur ausschließlichen, zumindest teilweisen Kompensation der durch den Flüssigkeitsdruck auf den Schließkörper (25) wirkenden Schließkraft aufweist, die sich abgedichtet aus dem unter Flüssigkeitsdruck stehenden Bypaßventil (15) hinaus in einen unter Umgebungsdruck stehenden Außenbereich erstreckt.
  2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (15) bzw. dessen Schließkörper (25) von einer Schließfeder (33) und/oder vom Flüssigkeitsdruck in der Versorgungsleitung (6) stromauf des Sperrventils in die Schließstellung vorgespannt bzw. gedrückt wird.
  3. Ventilanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (23) gegen Federkraft in Öffnungsrichtung betätigbar ist und/oder einen Schaltkolben (24) aufweist, der mit der Versorgungsleitung (6) derart in fluidischer Verbindung steht, daß er vom Arbeitsdruck aus einer vom Schließkörper (25) des Bypaßventils (15) abgerückten Ruhestellung gegen den Schließkörper (25) in Öffnungsrichtung bewegt oder vorgespannt wird.
  4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (24) mittels einer Hauptfeder (26) in die Ruhestellung vorgespannt ist, so dass der Schaltkolben (24) bei Absenkung des Auslaßdrucks auf den Haltedruck in seine Ruhestellung zurückbewegt wird.
  5. Hochdruckreinigungsvorrichtung (2) mit einer Ventilanordnung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
  6. Hochdruckreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckleitung (9), insbesondere ein Schlauch, mit einer Ventilpistole (10) an die Ventilanordnung (1), insbesondere deren Auslaß (8) angeschlossen ist.
  7. Verwendung einer sich abgedichtet aus einem unter Flüssigkeitsdruck stehenden Ventil (15) zur zumindest teilweisen Kompensation der durch den Flüssigkeitsdruck auf einen Schließkörper (25) des Ventils (15) wirkenden Schließkraft hinaus in einen unter Umgebungsdruck stehenden Außenbereich erstreckenden Gegenstange (34), so daß bei einem bestimmten Flüssigkeitsdruck eine bestimmte Schließkraft auf den Schließkörper (25) wirkt, insbesondere bei einer Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Abhängigkeit von einem gewünschten Volumenstrom durch das Ventil (15) der Durchmesser eines Ventilsitzes (32) des Ventils (15) und/oder der Durchmessers des Schließkörpers (25) variiert wird und wobei der Durchmesser der Gegenstange (34) zur Anpassung der Kompensation variiert wird, so daß die Schließkraft bei dem bestimmten Flüssigkeitsdruck oder die resultierende, in Schließrichtung wirksame Fläche zumindest im wesentlichen gleich bleibt.
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