EP3228561B1

EP3228561B1 - Ventil für druckmittelbehälter

Info

Publication number: EP3228561B1
Application number: EP17164450.3A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Scherer
Original assignee: Vebo Genossenschaft
Current assignee: Vebo Genossenschaft
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2017-04-01
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: CH712324A1; EP3228561A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für einen Druckmittelbehälter, insbesondere für einen Druckmittelbehälter, wie er bei der Be- und Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet wird, beispielsweise bei Vorrichtungen zum Aufschäumen und Abgeben von Flüssigkeiten.

Beschreibung des Standes der Technik

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Druckmittelbehälter mit einem Ventil auszustatten, mit dem der Behälter geöffnet und geschlossen werden kann, so dass die Behälter auswechselbar an den Vorrichtungen, die das Druckmittel benötigen, angebracht werden können. Derartige Druckmittelbehälter sind weit verbreitet z.B. bei Löschvorrichtungen, Vorrichtungen zur Abgabe von Baumaterialien, Kochern und Vorrichtungen zum Be- und Verarbeitung von Lebensmitteln, insbesondere bei Vorrichtungen zum Aufschäumen und Abgeben von Flüssigkeiten im Lebensmittelbereich, wie z. B. Rahm. In der Regel werden die Druckbehälter mit dem Ventilbereich auf der Vorrichtung befestigt, z.B. mittels einer Schraub- oder Rastverbindung, oder die Druckbehälter mit dem Ventilbereich werden über eine entsprechende Aufnahme auf der Vorrichtung hinübergeschoben, wobei gleichzeitig das Ventil durch Verschieben eines Verschlussbolzens am Ventil geöffnet werden kann.
Ein derartiger Druckmittelbehälter und seine Verwendung bei einer Vorrichtung zum Aufschäumen und Abgeben von Flüssigkeiten ist z.B. in der EP 2 255 886 A1 beschrieben. Es wird ein Druckmittelbehälter mit einem herkömmlichen Rückschlagventil verwendet, bei dem ein Rückschlagbolzen beim Aufsetzen auf die Vorrichtung gegen die Druckkraft des Druckmittels verschoben und dadurch der Behälter geöffnet wird. Beim Abnehmen des Druckmittelbehälters soll der Rückschlagbolzen durch das Druckmittel wieder zurückgeschoben werden, um das Ventil zu schliessen, damit kein Druckmittel entweicht. Es kann jedoch vorkommen, dass der Druck im Behälter nicht ausreicht, um den Bolzen ausreichend in eine Verschlussposition im Ventil zu verschieben, woraus sich der Nachteil ergibt, dass ein Druckmittelrest aus dem Behälter entweichen kann. Häufig werden in den Rückschlagventilen Schraubenfedern verwendet, die den Rückschlagbolzen vorspannen und zum Öffnen des Ventils weiter gespannt werden. Ein Beispiel einer solchen Anordnung wird in WO 2015/032963 gezeigt. Solche Rückschlagventile bestehen herkömmlich aus mindestens drei Bauteilen und weist daher eine komplizierte Struktur auf.
Alternativ sind Druckmittelbehälter mit einem Membranverschluss bekannt, bei welchen die Membran beim Anbringen an einer Vorrichtung mit einer Hohlnadel durchstochen wird, um einen Auslass aus dem Behälter herzustellen. Bei solchen Druckmittelbehältern wird die Membran also dauernd beschädigt, so dass ein Abschliessen des Druckmittelbehälters nicht mehr möglich ist. Weitere relevante Stand der Technik Dokumente sind: EP 1723480 und WO 2005039999 .

Offenbarung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ventil und einen Druckmittelbehälter zu schaffen, die ein einfaches Anschliessen und Austauschen des Behälters an eine Druckvorrichtung ermöglichen, die ein zuverlässiges Schliessen des Behälters sicherstellen, wodurch Verunreinigungen im Druckmittelbehälter verhindert werden können, und die zudem eine Wiederbefüllung des Behälters erlauben und einfach und kostengünstig in der Konstruktion und Herstellung sind.
Diese Aufgabe wird von der Erfindung insbesondere durch ein Ventil nach Anspruch 1 und durch einen Druckmittelbehälter nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Ventil für einen Druckmittelbehälter nach der vorliegenden Erfindung besteht ausschliesslich aus einem Ventillager mit einem Durchströmkanal und einem in dem Durchströmkanal beweglich gelagerten Ventilkörper zum Verschliessen des Durchströmkanals. Es wird also bewusst eine Struktur verwendet, die auf den Gebrauch einer Schraubenfeder verzichtet, wodurch es möglich ist, lediglich zwei Bauteile zu verwenden. Daraus ergibt sich eine einfache und kostengünstige, aber trotzdem zuversichtliche Bauweise. Das Ventil kann in einem Halsabschnitt eines Druckmittelbehälters derart angeordnet werden, dass der Durchströmkanal einen Zugang zum Behälterinneren schafft. Das Ventillager mit dem darin gelagerten Ventilkörper ist vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Halsabschnitts angeordnet. Der Durchströmkanal weist einen Engbereich auf, der von dem Ventilkörper dichtend abgesperrt werden kann. Zum Absperren liegt der Ventilkörper zum Beispiel dicht an einer oder mehreren umlaufenden Kanten oder einer Verjüngung des Engbereichs auf.
Der Ventilkörper ist gegen eine Druckkraft von einer Absperrposition, in der der Durchströmkanal gesperrt ist, in eine Durchlassposition, in der der Durchströmkanal geöffnet ist, beweglich. Hierfür wird er in axialer Richtung des Kanals vom Engbereich entfernt, vorteilhaft in Richtung des Druckmittelbehälters und somit entgegen einer Druckkraft, die vom Druckmittel im Behälter auf den Ventilkörper ausgeübt wird.
Nach der Erfindung ist das Ventillager mit wenigstens einem federelastischen Bereich ausgebildet, der am Ventilkörper derart angreift, dass zumindest nach einer Bewegung des Ventilkörpers in die Durchlassposition der wenigstens eine federelastische Bereich gespannt ist, d.h. ausgelenkt ist, und eine Druckkraft auf den Ventilkörper generiert.
Vorzugsweise liegt der wenigstens ein federelastischer Bereich auch in der Absperrposition des Ventilkörpers an diesem an und ist ausreichend vorgespannt, um den Ventilkörper in der Absperrposition zu halten. Das Ventillager des Ventils ist derart am Druckmittelbehälter angeordnet, dass ein Ende mit dem wenigstens einen federelastischen Bereich entgegen einer Ausströmrichtung des Druckmittels ausgerichtet ist und das gegenüberliegende Ende von ausser halb des Behälters zugänglich ist. Vorzugsweise ist der wenigstens ein federelastischer Bereich ausserdem im Bereich des Halsabschnitts des Behälters angeordnet und kommt innerhalb des Druckmittelbehälters zu liegen. Die Druckkraft des federelastischen Bereichs oder der Bereiche wirkt somit in gleicher Richtung, wie ein Druck des Druckmittels im Druckmittelbehälter.
Zum Öffnen des Durchströmkanals muss der Ventilkörper gegen die Spannkraft des federelastischen Bereichs oder der Bereiche des Ventillagers bewegt werden. Sobald auf den Ventilkörper keine Kraft zur Auslenkung aus der Absperrposition mehr ausgeübt wird, wird er durch Spannkraft des federelastischen Bereichs oder der Bereiche zurück in die Absperrposition gedrückt. Eine solche Auslenkkraft wird z.B. durch ein Bauteil einer Aufschäumvorrichtung auf den Ventilkörper ausgeübt, wenn der Druckmittelbehälter mit dem Ventil auf der Vorrichtung angebracht wird. Hierfür ist der Durchströmkanal des Ventillagers zur Seite der Vorrichtung hin, d.h. nach aussen aus dem Druckmittelbehälter, offen, so dass das Bauteil den Ventilkörper betätigen und relativ zum Ventillager verschieben kann. Der Ventilkörper ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass er nach seinem Einsetzen in das Ventillager bereits in der Absperrposition derart an dem wenigstens einem federelastischen Bereich des Ventillagers angreift, dass dieser vorgespannt ist und eine Druckkraft in Richtung der Absperrposition ausübt und den Ventilkörper in der Absperrposition hält.
Das Ventillager mit dem wenigstens einen federelastischen Bereich ist einstückig ausgebildet und dient zur beweglichen Lagerung des Ventilkörpers, zur Montage des Ventils in einem Druckmittelbehälter und zur Steuerung des Ventils zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position. Das Ventil nach der vorliegenden Erfindung besteht daher ausschliesslich aus zwei Bauteilen, die durch das Ventillager und den Ventilkörper gegeben sind. Es werden keine zusätzlichen Federelemente oder Dichtelemente benötigt, um die unterschiedlichen Anforderungen an das Ventil zu erfüllen. Das Ventil nach der Erfindung kann daher kostengünstig produziert und einfach hergestellt werden.
Bei einer Ausführungsform eines Ventils nach der Erfindung ist das Ventillager als hülsenförmiger Körper ausgebildet, durch den sich der Durchströmkanal erstreckt. Von einem Ende des hülsenförmigen Körpers steht der wenigstens eine federelastische Bereich zumindest abschnittsweise in Richtung der Hülsenachse hervorsteht. Am anderen Ende ist der hülsenförmige Körper zur Betätigung des Ventilkörpers zugänglich, wie vorher beschrieben.
So kann z.B. eine Anschlusseinrichtung zum Anschliessen des Druckmittelbehälters an eine Vorrichtung, z.B. ein Rohrstück der Anschlusseinrichtung, in den hülsenförmigen Körper eingeführt werden und eine Schubkraft auf den Ventilkörper ausüben, um das Ventil zu öffnen. Die Schubkraft wirkt entgegen der Spannkraft des federelastischen Bereichs. Da der wenigstens eine federelastische Bereich in den Durchströmkanal des Hülsenkörpers hervorsteht, kann er bei einer Verschiebung des Ventilkörpers entlang der Hülsenachse ausgelenkt werden. Gleichzeitig kann er dazu dienen den Ventilkörper im Ventillager zu halten. Dabei ist der Ventilkörper zwischen dem Engbereich des Ventillagers und dem hervorstehenden Abschnitt des federelastischen Bereichs oder der Bereiche gelagert und wird von der Druckkraft des federelastischen Bereichs, bzw. der Bereiche, in die Absperrposition gedrückt.
Vorteilhaft sind mehrere federelastische Bereiche symmetrisch um den Umfang des Durchströmkanals des Ventillagers verteilt und die Abschnitte der federelastischen Bereiche, die zur Lagerachse hin vorstehen, greifen symmetrisch um den Umfang des Ventilkörpers an diesem an. Dadurch wird der Ventilkörper entlang der Achse des Durchströmkanals zentriert und zentral auf den Engbereich des Ventillagers ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung sind mehrere federelastische Bereiche in Form von Federzungen vorgesehen, die kranzförmig um den Umfang des Ventillagers angeordnet sind. Die Federzungen stehen z.B. in Längsrichtung von einem Ende eines Hülsenkörpers als Ventillager ab. Weiter weisen die Federzungen jeweils einen Stützabschnitt auf, der in Richtung der Lagerachse hervorsteht und an dem der Ventilkörper angreift. Der Ventilkörper wird somit ringsum an seiner Aussenfläche von den Stützabschnitten der Federzungen gehalten. Dabei wird er in zentraler Lage im Ventillager gehalten und kann in der Absperrposition gesichert werden. Auch bei Auslenkung des Ventilkörpers in die Durchlassposition greift eine Druckkraft der Federzungen gleichmässig um den Umfang des Ventilkörpers verteilt am Ventilkörper an. Damit kann ein Verkanten des Ventilkörpers, z.B. durch einseitig einwirkende Kräfte, verhindert werden.
Die beiden Bauteile des Ventils nach der Erfindung sind z.B. wie folgt vorgesehen: Das Ventillager weist einen Engbereich mit kleinem Durchmesser und daran anschliessend einen Lagerbereich mit grossem Durchmesser auf, der grösser ist als der Durchmesser des Engbereichs. Der Lagerbereich wird gegenüberliegend zum Engbereich durch die nach innen vorstehenden Abschnitte der federelastischen Bereiche, z.B. die Stützabschnitte, begrenzt. Der Ventilkörper ist vorzugsweise kegelförmig mit einem Kegelabschnitt ausgebildet und weist bereichsweise einen grösseren Durchmesser als der Engbereich des Ventillagers auf. Als kegelförmig soll eine sich konisch verjüngende Form verstanden werden. Der Ventilkörper kann auch die Form eines Doppelkegels aufweisen, der sich von einem dicken mittleren Abschnitt in beide axialen Richtungen konisch verjüngt. Vorzugsweise weist der Ventilkörper im Anschluss an ein dünneres Ende seines Kegelabschnitts einen Stiftabschnitt mit gleichbleibendem Durchmesser auf, der durch den Engbereich des Ventillagers ragen kann. Der Engbereich des Ventillagers kann somit als Führung zur Zentrierung des Ventilkörpers im Durchströmkanal dienen. Der Kegelabschnitt ist im Lagerbereich des Ventillagers gelagert und verschliesst den Engbereich in der Absperrposition. Der Durchmesser des Lagerbereichs des Ventillagers ist grösser als der Durchmesser des dicken Abschnitts des Kegelabschnitts. Sind Federzungen als federelastische Bereiche des Ventillagers vorgesehen, umgeben diese den Kegelabschnitt des Ventilkörpers und bilden den Lagerbereich des Ventillagers. Die vorstehenden Stützabschnitte der Federzungen hintergreifen dabei den dicken Kegelabschnitt des Ventilkörpers, so dass der sich zum Engbereich des Ventillagers hin verjüngende Kegelabschnitt vollständig im Lagerbereich des Ventillagers zu liegen kommen.
In einer Variante des Ventillagers stehen die Stützabschnitte der Federzungen schräg zur Lagerachse hin hervor. Sie bilden dadurch gemeinsam eine sich konisch verjüngende Angriffsfläche und eine sich verengende Durchführung. Der Durchmesser der Durchführung ist kleiner als ein Durchmesser des Ventilkörpers. Bei einem kegelförmigen Ventilkörper ist der Durchmesser der Durchführung kleiner als der dickste Durchmesser des Kegelabschnitts. Wird eine Schubkraft in Richtung der Durchlassposition auf den Ventilkörper ausgeübt, wird der Ventilkörper vom Engbereich des Ventillagers weg und gegen die Schrägen der Stützabschnitte drückt, d.h. gegen die sich konisch verjüngende Angriffsfläche, und spreizt die Federzungen radial auseinander. Der Ventilkörper gleitet dabei in Längsrichtung entlang der Schrägen, die als Führung für den Ventilkörper dienen können. Von den Federzungen wirkt nun eine radiale Rückstellkraft auf den Ventilkörper, die durch die Schrägen in eine axiale Druckkraft auf den Ventilkörper umgesetzt wird.
In einer bevorzugten Variante eines Ventils nach der vorliegenden Erfindung weist der Ventilkörper einen Doppelkegelabschnitt mit einem ersten konischen Abschnitt und einem zweiten konischen Abschnitt auf, die sich von einem mittleren dicken Abschnitt zu den sich gegenüberliegenden Enden des Doppelkegelabschnitts hin verjüngen, wie oben beschrieben. Der Ventilkörper ist derart in dem Ventillager gelagert, dass der mittlere dicke Abschnitt zwischen einem Engbereich des Ventillagers und den nach innen stehenden Stützabschnitten der Federzungen gelagert ist. Dabei ragt der erste konische Abschnitt in Richtung des Engbereichs. In der Absperrposition ragt der erste konische Abschnitt soweit in den Engbereich hinein bis er dichtend am Umfang des Engbereichs zu liegen kommt. Der zweite konische Abschnitt ragt durch die Stützabschnitte, wobei diese auf dem zweiten konischen Abschnitt angreifen. Wird der Ventilkörper von der Absperrposition in die Durchlassposition geschoben, d. h. in Richtung des Druckmittelbehälters, rutschen die Stützabschnitte axial entlang der konischen Fläche des zweiten Kegelabschnitts und werden dadurch aufgespannt. Lässt die Vorschubkraft auf den Ventilkörper nach, pressen die federelastisch ausgelenkten Stützabschnitte gegen die konische Fläche und drücken den Ventilkörper in Richtung des Engbereichs bis er dichtend daran aufsitzt. Die konische Fläche des zweiten Kegelabschnitts dient dabei zur besseren Umwandlung der radial wirkenden Rückstellkraft der Federzungen in eine axial wirkende Druckkraft auf den Ventilkörper.
Der Schubweg des Ventilkörpers, der z.B. durch eine Anschlusseinrichtung zum Anschliessen des Druckmittelbehälters an eine Vorrichtung erwirkt wird, ist dabei derart begrenzt, dass der Ventilkörper nicht aus dem Eingriff mit den federelastischen Bereichen des Ventillagers herausgedrückt wird. Das heisst, der dicke Kegelabschnitt wird nicht aus dem Lagerbereich des Ventillagers und über die Stützabschnitte in den Druckmittelbehälter hineingedrückt. Hierfür kann an einem Ende des Ventilkörpers, z.B. am Stiftabschnitt, der durch den Engbereich des Ventillagers ragt, ein Anschlag zwischen Ventilkörper und Ventillager vorgesehen werden, der ein Verschieben aus dem Eingriff mit den federelastischen Bereichen des Ventillagers blockiert. Es kann auch ein Anschlag zwischen Ventillager und Anschlusseinrichtung, die den Vorschub auslöst, vorgesehen werden, so dass die Anschlusseinrichtung durch das Ventillager gestoppt wird.
Vorteilhaft verlaufen symmetrisch um den Umfang angeordnete federelastische Bereiche des Ventillagers zu ihren Enden hin schräg nach aussen. Beispielsweise verlaufen die Spitzen der Stützabschnitte der Federzungen schräg nach aussen. Die Enden, bzw. Spitzen, bilden damit eine Einführöffnung, deren Durchmesser grösser ist als ein Durchmesser des Ventilkörpers. Insbesondere kann der Durchmesser der Einführöffnung auch grösser als ein dicker Abschnitt eines kegelförmigen Ventilkörper, wie oben beschrieben, sein. Diese Einführöffnung erleichtert das Einsetzen des Ventilkörpers in das Ventillager bei der Montage des Ventils. Der Ventilkörper wird z.B. mit seinem Stiftabschnitt in die Einführöffnung eingeführt und eingeschoben, wobei die federelastischen Bereich durch die dicken Abschnitte des Ventilkörpers aufgebogen werden bis der Ventilkörper mit seinem dicken Abschnitt im Lagerbereich des Ventillagers zu liegen kommt. Hinter dem dicken Abschnitt schliessen sich die federelastischen Bereich geringfügig, so dass sie aber weiterhin am Ventilkörper angreifen und diesen nun in Richtung des Engbereichs des Ventillagers pressen.
Das Ventillager kann wie oben beschrieben symmetrisch um den Umfang angeordnete federelastische Bereiche aufweisen, die mit schräg zur Lagerachse des Ventillagers verlaufenden Schrägflächen versehen sind. Diese Schrägflächen bilden eine Gleitfläche zum Abgleiten des Ventilkörpers. Wie dargelegt, werden die Schrägflächen z.B. durch sich konisch verjüngende Angriffsfläche der Federzungen gebildet, die eine Vorspannkraft der federelastischen Bereiche auf den Ventilkörper übertragen. Ausserdem können Schrägflächen als Gleitflächen beim Einführen des Ventilkörpers in den Lagerbereich des Ventillagers dienen und das Aufspreizen der federelastischen Bereiche erleichtern.
Ein Druckmittelbehälter nach der Erfindung ist mit einem oben beschriebenen Ventil ausgestattet. Das Ventil ist dabei in einem Halsabschnitt des Behälters angeordnet. Beispielsweise ist das Ventil durch einen Passsitz im Halsabschnitt befestigt. Der Passsitz kann beispielsweise zwischen einer Ringnut und einem Ringwulst zwischen Ventillager und Behälter erreicht werden. Vorteilhaft liegt das Ventillager dabei mit seinem Engbereich am Innenumfang des Druckmittelbehälters an. Ein Aussenbereich zum Einführen einer Anschlusseinrichtung kann sich nach ausserhalb des Behälters erstrecken. Vorzugsweise liegt der wenigstens eine federelastische Bereich, der sich an den Engbereich des Ventillagers anschliesst, innen am Behälter an und ein Endbereich des wenigstens einen federelastischen Bereichs ragt nach innen von einer Innenwand des Behälters ab. Insbesondere ragt der Abschnitt, der in Richtung der Lagerachse hervorsteht, wie etwa die Stützabschnitte, von der Innenwand des Behälters ab. Die federelastischen Bereiche stützen sich somit teilweise nach aussen gegen die Behälterinnenwand ab und werden von dem Ventilkörper im Endbereich aufgebogen. Dadurch wird die Rückstellkraft auf den Ventilkörper erhöht.
Ein Ventil und ein Druckmittelbehälter nach der Erfindung können in einfacher Weise an eine Druckvorrichtung angeschlossen werden, da die federelastischen Bereiche das Ventil beim Anschliessen des Behälters zuverlässig öffnen. Auch kann der Behälter problemlos ausgetauscht werden, weil das Ventil durch die federelastischen Bereiche sicher wieder verschlossen wird, sobald es von der Druckvorrichtung abgenommen wird. Ferner kann das Ventil kostensparend hergestellt werden, da es ausschliesslich aus zwei Bauteilen besteht und ohne grossen Aufwand zusammengesetzt werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wurde an Hand mehrerer Ausführungsformen dargestellt. Die einzelnen technischen Merkmale einer Ausführungsform können durchaus auch in Kombination mit einer anderen Ausführungsform mit den dargelegten Vorteilen verwendet werden. Die Beschreibung der erfindungsgemässen technischen Merkmale ist daher nicht auf die jeweilige Ausführungsform beschränkt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen dargestellt, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Zeichnungen offenbar werdende Merkmale der Erfindung sollen als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Längsschnitt durch ein Ventil in einem Druckmittelbehälter nach der Erfindung in einer Absperrposition,
Fig. 2: Längsschnitt durch das Ventil nach Figur 1 in einer Durchlassposition und
Fig. 3: dreidimensionale Ansicht eines Ventillagers für ein Ventil nach der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In den Figuren 1 und 2 ist ein Ventil nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, das in einen Halsabschnitt 1 eines Druckmittelbehälters 2 eingesetzt ist. In Figur 1 ist das Ventil in einer Absperrposition dargestellt, in der der Druckmittelbehälter 2 gelagert oder transportiert werden kann. In Figur 2 ist eine Anschlusseinrichtung 3 mit einem Rohrstück 4 und Druckmittelleitungen 5 auf das Ventil montiert, so dass das Rohrstück 4 auf das Ventil einwirkt und dieses in einer Durchlassposition vorliegt, in der ein Druckmittel in Ausströmrichtung S aus dem Druckmittelbehälter 2 durch das Ventil und die Druckmittelleitungen 5 entweichen kann.
Wie in Figur 1 ersichtlich, besteht das Ventil aus ausschliesslich zwei Bauteilen: einem Ventillager 6 und einem Ventilkörper 7. Das Ventillager 6 ist als hülsenförmiger Körper mit einem axial verlaufenden Durchgang als Durchströmkanal 25 ausgebildet und ist im Wesentlichen zylindersymmetrisch um eine Lagerachse A. Das Ventillager 6 weist einen Auslassbereich 8, einen Engbereich 9, einen Lagerbereich 10 und einen Einführbereich 11 auf. Der Engbereich 9 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Lagerbereich 10 und wird von dem Ventilkörper 7 verschlossen. Der Auslassbereich 8 kann einen grösseren Durchmesser aufweisen als der Engbereich 9. Der Auslassbereich 8 dient als Einführbereich für das Rohrstück 4 zur Betätigung des Ventilkörpers 7. Entsprechend liegt der Einführbereich 11 in Ausströmrichtung S zuvorderst und der Auslassbereich zuhinterst.
Das Ventillager 6 ist im Halsabschnitt 1 des Druckmittelbehälters 2 fest eingesetzt. Hierfür ist zwischen Halsabschnitt 1 und Aussenumfang des Ventillagers 6 ein Passsitz vorgesehen. Wie genauer aus Figur 3 ersichtlich ist, weist das Ventillager 6 hierfür beispielsweise eine umlaufende Ringnut 12 und einen Absatz 13 auf. Der Halsabschnitt 1 des Druckmittelbehälters 2 kann dabei einen korrespondierenden Ringwulst 14 aufweisen. Im Passsitz greift dann der Ringwulst 14 in die Ringnut 12 ein und der Absatz 13 sitzt auf dem Ende des Halsabschnitts 1 auf. Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass der Halsabschnitt 1 des Druckmittelbehälters 2 radial über den Absatz 13 am Ventillager 6 hinübergezogen wird, so dass ein stabiler Passsitz entsteht. Das Ventillager 6 ist in diesem Passsitz gegen eine axiale und gegen eine radiale Verschiebung im Halsabschnitt 1 gesichert, insbesondere blockiert der Absatz 13 eine Verschiebung des Ventillagers 6 beim Aufdrücken einer Anschlusseinrichtung 3 auf das Ventil. Der Engbereich 9 liegt im Bereich des Ringwulsts 12. Der Auslassbereich 8 liegt ausserhalb des Druckmittelbehälters 2 und ist für das Aufsetzen der Anschlusseinrichtung 3 zugänglich. Der Lagerbereich 10 liegt innerhalb des Halsabschnitts 1. Der Einführabschnitt kann innerhalb des Halsabschnitts 1 liegen oder bereits in den sich aufweitenden Teil des Druckmittelbehälters ragen.
Erfindungsgemäss ist das Ventillager 6 mit mehreren federelastischen Bereichen in Form von Federzungen 15 ausgebildet. Die Federzungen 15 greifen am Ventilkörper 7 derart an, dass sie zumindest nach einer Bewegung des Ventilkörpers 7 von der Absperrposition in die Durchlassposition gespannt sind und eine rückstellende Druckkraft auf den Ventilkörper generieren, wie zu Figur 2 näher erläutert wird.
Die Federzungen 15 ragen in Längsrichtung von einem Ende des Ventillagers 6 ab, so dass sie in Richtung des Druckmittelbehälters 2 und entgegen der Ausströmrichtung S ausgerichtet sind. Es sind grundsätzlich mehrere Federzungen 15 symmetrisch um den Umfang des Ventillagers 6 verteilt vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform des Ventillagers sind sechs Federzungen 15 vorgesehen, wie in Figur 3 ersichtlich. Zwischen den Federzungen 15 verbleiben Zwischenräume 26, die in Längsrichtung verlaufende Schlitze im Ventillager 6 darstellen. Ein Abschnitt der Federzungen 15 steht als Stützabschnitt 16 in Richtung der Lagerachse A des Ventillagers 6 hervor. Die Federzungen 15 greifen mit ihren Stützabschnitten 16 am Ventilkörper 7 an.
Die Federzungen 15 sind kranzförmig um den Umfang des Ventillagers 6 verteilt und schliessen zwischen sich den Lagerbereich 10 ein. Der Lagerbereich 10 erstreckt sich in Längsrichtung vom Engbereich 9 bis zu den Stützabschnitten 16.
Die Stützabschnitte 16 der Federzungen 15 stehen schräg zur Lagerachse hin nach innen hervor. Die sich daraus ergebenden Schrägen 17 der Stützabschnitte 16 bilden gemeinsam eine elastisch aufweitbare, konische Schrägfläche im Lagerbereich 10 des Ventillagers 6, die sich zum Ende des Lagerbereichs 10 hin verjüngt. Die Stützabschnitte 16 umschliessen ferner eine Durchführung 18, deren Durchmesser kleiner ist, als ein Durchmesser des Lagerbereichs 10 und ein Durchmesser des Ventilkörpers. Weiter verlaufen die Federzungen 15 zu ihren Enden hin schräg nach aussen und bilden eine Einführöffnung 19 zum Einführen des Ventilkörpers 7. Die sich daraus ergebenden Schrägen 20 am Ende der Federzungen 15 bilden gemeinsam eine elastisch aufweitbare, konische Schrägfläche im Einführbereich 11 des Ventillagers 6, die sich zum Ende des Ventillagers 6 hin aufweitet. Die Schrägen 17 und die Schrägen 20 bilden zwischen sich die Stützabschnitte 16. Der Durchmesser der Einführöffnung 19 zwischen den Enden des Ventillagers 6 ist grösser ist als ein Durchmesser des Ventilkörpers 7. Die Schrägflächen bilden Gleitflächen, entlang denen der Ventilkörper 7 gleiten kann, wenn er in das Ventillager 6 eingesetzt wird (Schrägen 20) oder wenn er von der Absperrposition in die Durchlassposition verschoben wird (Schrägen 17), wie bei Figur 2 näher erläutert wird.
Der Ventilkörper 7 ist kegelförmig mit einem Kegelabschnitt und einem Stiftabschnitt 21 ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Kegelabschnitt als Doppelkegelabschnitt ausgebildet. Der Kegelabschnitt umfasst einen ersten konischen Abschnitt 22 und einen zweiten konischen Abschnitt 23, die sich von einem mittleren dicken Abschnitt 24 zu den Enden des Doppelkegelabschnitts hin verjüngen. Der Kegelabschnitt weist im Bereich des dicken Abschnitts 24 einen grösseren Durchmesser als der Engbereich auf. Der Kegelabschnitt ist im Wesentlichen im Lagerbereich 10 des Ventillagers 6 gelagert, wobei der erste konische Abschnitt 22 in den Engbereich 9 hineinragt und an diesem ringsum anliegen kann, so dass er den Engbereich 9 in der Absperrposition verschliesst und den Durchströmkanal 25 durch das Ventillager 6 verschliesst. Der mittlere dicke Abschnitt 24 kommt zwischen dem Engbereich 9 und den Stützabschnitten 16 der Federzungen 15 zu liegen. Der zweite konische Abschnitt 23 ragt durch die Stützabschnitte 16, wobei die Stützabschnitte 16 an der Fläche des Abschnitts 23 anliegen. In der Absperrposition sind die Federzungen 15 leicht gespannt, so dass sie eine radiale Kraft auf den Ventilkörper 7 ausüben, die durch die konische Verjüngung des Abschnitts 23 in eine axiale Kraft in Richtung der Ausströmrichtung S umgesetzt wird.
Zur Montage des Ventilkörpers 7 im Ventillager 6 kann der Ventilkörper 7 mit dem Stiftabschnitt 21 durch die Einführöffnung 19 und die Durchführung 16 in das Ventillager 6 eingeschoben werden. Dabei kommen die Stützabschnitte 16 an der ersten konischen Fläche 22 des Kegelabschnitts zu liegen und werden durch diese beim Einschieben aufgeweitet. Sobald der mittlere dicke Bereich 24 des Kegelabschnitts an den Stützabschnitten 16 vorbei geschoben ist, verengen sich die Federzungen 15 wieder und nehmen den Ventilkörper sicher im Lagerbereich 10 auf, wobei die Stützabschnitte 16 an der zweiten konischen Fläche 23 des Kegelabschnitts zu liegen kommen und den Ventilkörper in die Absperrposition gegen den Engbereich 9 des Ventillagers 6 pressen.
Alternativ könnte der Ventilkörper 7 auch als einfacher Kegel ausgebildet sein. In diesem Fall bildet der dicke Kegelabschnitt eine Endkante des Ventilkörpers, die an den Schrägen 17 der Federzungen 15 anliegt. Die Stützabschnitte 16 laufen hinter dem Kegelabschnitt zusammen, so dass der Ventilkörper nicht hindurch ragt. Eine radiale Spannkraft der Federzungen 15 wird über die Schrägen 17 auf die Endkante des Ventilkörpers übertragen und in eine axiale Druckkraft in Richtung des Engbereichs 9 umgewandelt.
In Figur 2 ist das Ventil in einer Durchlassposition gezeigt. Der Ventilkörper 7 wurde von dem Rohrstück 4 der Anschlusseinrichtung 3 von der Absperrposition in Durchlassposition axial entgegen der Ausströmrichtung S vorgeschoben. Dabei greift das Rohrstück 4, das fest in der Anschlusseinrichtung 3 sitzt, am Ende des Ventilkörpers 7, das in den Auslassbereich 8 hervorsteht, an und verschiebt den Ventilkörper 7 soweit, bis die Anschlusseinrichtung 3 am Ende des Ventillagers 6 anschlägt und ein weiteres Vorschieben blockiert ist. Die Anschlusseinrichtung 3 wird in der Durchlassposition in herkömmlicher Weise am Druckmittelbehälter oder am Ventil befestigt.
Beim Verschieben wird der erste konische Abschnitt 22 des Ventilkörpers vom Engbereich 9 entfernt und gibt den Durchströmkanal 25 frei. Das Druckmittel kann nun aus dem Druckmittelbehälter 2 durch die Zwischenräume 26 zwischen den Federzungen 15 in den Durchströmkanal 25 eindringen und zwischen Aussenfläche des Ventilkörpers 7 und Innenfläche des Engbereichs 9 hindurch in den Auslassbereich 8 des Ventillagers 6 und in die Druckmittelleitung 5 der Anschlusseinrichtung 3 strömen. Der zweite konische Abschnitt 23 des Ventilkörpers 7 gleitet beim Verschieben entlang der Stützabschnitte 16 der Federzungen 15 und drückt diese radial auseinander, so dass die Federzungen 15 weiter gespannt werden. Daraus resultiert die Druckkraft, die den Ventilkörper 7 zurück in die Absperrposition zu drücken sucht. Der Halsabschnitt 1 des Druckmittelbehälters 2 kann ausserdem beim Aufspreizen der Federzungen 15 eine Gegenfläche bilden, die einem Ausweichen der Federzungen 15 entgegensteht. Dadurch kann die rückstellende Druckkraft, die von den Federzungen 15 ausgeht, erhöht werden.
Bei dem erfindungsgemässen Ventil sind die Federzungen 15 des Ventillagers vorteilhaft sowohl in einer Durchlassposition als auch in einer Absperrposition vorgespannt. Es ist somit sichergestellt, dass das Ventil geschlossen bleibt, wenn der Ventilkörper 7 nicht ausgelenkt wird. Auch in der Durchlassposition ist der Ventilkörper 7 innerhalb des Ventillagers 6 nicht soweit verschoben, dass die Stützabschnitte 16 über den dicken Abschnitt 24 des Ventilkörpers 7 rutschen würden. Der Ventilkörper bleibt deshalb sicher im Ventillager gehalten.

Soll der Druckmittelbehälter 2 von der Anschlusseinrichtung 3 abgenommen werden, z. B. weil der Behälter leer ist oder aus Sicherheitsgründen, wird die Befestigung der Anschlusseinrichtung gelöst und das Rohrstück 4 beim Abnehmen der Anschlusseinrichtung vom Ventilkörper 7 entfernt. Es wirkt daher keine Auslenkkraft mehr auf den Ventilkörper 7, so dass dieser durch die Druckkraft der Federzungen 15 zurück in die Absperrposition verschoben werden kann. Dabei drücken die Stützabschnitte 16 radial gegen den zweiten konischen Abschnitt 23 und pressen den ersten konischen Abschnitt 22 in Richtung des Engbereichs 9 des Ventillagers 6 bis der Kegelabschnitt den Engbereich dicht verschliesst.

Bezugszeichen

1	Halsabschnitt	15	Federzungen
2	Druckmittelbehälter	16	Stützabschnitt
3	Anschlusseinrichtung	17	Schräge
4	Rohrstück	18	Durchführung
5	Druckmittelleitung	19	Einführöffnung
6	Ventillager	20	Schräge
7	Ventilkörper	21	Stiftabschnitt
8	Auslassbereich	22	erster konischer Abschnitt
9	Engbereich	23	zweiter konischer Abschitt
10	Lagerbereich	24	dicker Abschnitt
11	Einführbereich	25	Durchströmkanal
12	Ringnut
13	Absatz	A	Lagerachse
14	Ringwulst	S	Ausströmrichtung

Claims

Ventil für einen Druckmittelbehälter (2), bestehend ausschliesslich aus einem Ventillager (6) mit einem Durchströmkanal (25) und einem in dem Durchströmkanal beweglich gelagerten Ventilkörper (7), wobei der Ventilkörper (7) gegen eine Druckkraft von einer Absperrposition, in der der Durchströmkanal (25) gesperrt ist, in eine Durchlassposition, in der der Durchströmkanal (25) geöffnet ist, beweglich ist, und wobei das Ventillager (6) mit wenigstens einem federelastischen Bereich (15) ausgebildet ist, der am Ventilkörper (7) derart angreift, dass zumindest nach einer Bewegung des Ventilkörpers (7) in die Durchlassposition der wenigstens eine federelastische Bereich (15) gespannt ist und eine rückstellende Druckkraft auf den Ventilkörper (7) generiert.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventillager (6) als hülsenförmiger Körper ausgebildet ist, durch den sich der Durchströmkanal (25) erstreckt und von dessen einem Ende der wenigstens eine federelastische Bereich (15) zumindest abschnittsweise in Richtung einer Lagerachse (A) des Ventillagers (6) hervorsteht.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere federelastische Bereiche (15) symmetrisch um den Umfang des Durchströmkanals (25) des Ventillagers (6) verteilt sind und zur Lagerachse (A) hin vorstehende Abschnitte (16) der federelastischen Bereiche (15) symmetrisch um den Umfang des Ventilkörpers (7) an diesem angreifen.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere federelastische Bereiche in Form von Federzungen (15) kranzförmig um den Umfang des Ventillagers (7) angeordnet sind und mit einem Stützabschnitt (16), der am Ventilkörper (7) angreift, in Richtung einer Lagerachse (A) des Ventillagers (6) hervorstehen.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventillager (6) einen Engbereich (9) mit kleinem Durchmesser und daran anschliessend einen Lagerbereich (10) mit grossem Durchmesser aufweist und der Ventilkörper (7) kegelförmig mit einem Kegelabschnitt (24) ausgebildet ist, der bereichsweise einen grösseren Durchmesser als der Engbereich (9) aufweist, wobei
der Kegelabschnitt im Lagerbereich (10) gelagert ist und den Engbereich (9) in der Absperrposition verschliesst.
Ventil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kranzförmig angeordneten Federzungen (15) einen Lagerbereich (10) des Ventillagers (6) bilden und den Ventilkörper (7) umgeben.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch um den Umfang angeordnete federelastische Bereiche (15) des Ventillagers (6) einen Abschnitt (16) aufweisen, der schräg zur Lagerachse (A) hin hervorsteht, wobei die Abschnitte (16) gemeinsam eine Durchführung (18) bilden, deren Durchmesser kleiner ist, als ein Durchmesser des Ventilkörpers (7).
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch um den Umfang angeordnete federelastische Bereiche (15) des Ventillagers (6) zu ihren Enden hin schräg nach aussen verlaufen und eine Einführöffnung (19) bilden deren Durchmesser grösser ist als ein Durchmesser des Ventilkörpers (7).
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch um den Umfang angeordnete federelastische Bereiche (15) des Ventillagers (6) schräg zur Lagerachse (A) des Ventillagers (6) verlaufende Schrägflächen (17; 20) aufweisen, die eine Gleitfläche zum Abgleiten des Ventilkörpers (7) bilden.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (7) einen Doppelkegelabschnitt mit einem ersten konischen Abschnitt (22) und einem zweiten konischen Abschnitt (23) aufweist, die sich von einem mittleren dicken Abschnitt (24) zu den Enden des Doppelkegelabschnitts hin verjüngen, wobei
der Ventilkörper (7) derart in dem Ventillager (6) gelagert ist, dass der mittlere dicke Abschnitt (24) zwischen einem Engbereich (9) des Ventillagers (6) und nach innen ragenden Abschnitten (16) von federelastischen Bereichen (15) des Ventillagers (6) gelagert ist.
Druckmittelbehälter mit einem Ventil gemäss der Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Druckmittelbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) einen Halsabschnitt (1) aufweist, in dem das Ventil angeordnet ist, wobei ein Abschnitt (16) des wenigstens einen federelastischen Bereichs (15) des Ventillagers (6) nach innen von einer Innenwand des Behälters (2) abragt.
Druckmittelbehälter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch einen Passsitz zwischen einer Ringnut (12) und einem Ringwulst (14) zwischen Ventillager (6) und Behälter in einem Halsabschnitt (1) gehalten wird.