WO2005108840A1 - Klappenventil - Google Patents

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WO2005108840A1
WO2005108840A1 PCT/EP2005/004686 EP2005004686W WO2005108840A1 WO 2005108840 A1 WO2005108840 A1 WO 2005108840A1 EP 2005004686 W EP2005004686 W EP 2005004686W WO 2005108840 A1 WO2005108840 A1 WO 2005108840A1
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WO
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valve
lever
sealing
valve according
seal
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/004686
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Biechele
Bernd Natterer
Original Assignee
Biechele Guenter
Bernd Natterer
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Biechele Guenter, Bernd Natterer filed Critical Biechele Guenter
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Priority to DE502005007514T priority patent/DE502005007514D1/de
Priority to AT05740736T priority patent/ATE434146T1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/10Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with additional mechanism between armature and closure member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/003Housing formed from a plurality of the same valve elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603Multiple-way valves
    • F16K31/0624Lift valves
    • F16K31/0627Lift valves with movable valve member positioned between seats

Definitions

  • the invention relates to a valve for switching or regulating flows or pressures of a solid, liquid or gaseous medium, the sealing flap of the valve being actuated by a trigger unit and the sealing flap being positionable in the valve chamber of a valve body of the valve due to the position of the trigger unit, which Sealing flap has a lever cooperating with the release unit and the lever carries at least one sealing seat.
  • valves described above are, for example, from Germany Patent 1,247,793 known.
  • a hinged anchor acts on a lever that is inserted into a pocket made of elastic material.
  • the material of the elastic bag is used to seal an inlet or outlet. This depends on the position of the hinged anchor, which results in a corresponding position of the lever.
  • the elastic bag material is also used at the same time to seal the valve chamber, which results in the problem that an injury to the elastic material, in particular when the lever is pressed onto the inlet or outlet, not only leads to a leak in the valve, but also to a leak Leakage of the entire magnetic valve shown here.
  • the proposal according to the invention ensures that the sealing seat and the seal are separated from one another and decoupled. Wear or damage in the sealing seat area does not lead to a leak in the valve chamber. It should be noted in particular that in the configuration according to the invention it is avoided that the medium, for example liquids and so on, gets into the electrically actuated release unit and causes corresponding damage there.
  • the variant according to the invention also makes it possible to favorably influence the characteristic, in particular the short-term response behavior for opening or closing the valve, by the length of the lever.
  • the valve is not lei subject to restrictions on the arrangement of the sealing seat or seal, as in the prior art.
  • a large lever may be associated with long path lengths over which the lever moves, which leads to a corresponding mechanical stress on the elastic bag material.
  • fast-switching valves for example with levers that protrude into the valve chamber for a relatively long time, and yet to ensure absolute tightness of the arrangement.
  • the proposal according to the invention is ideally suited as a basic module for the construction of more complex valve blocks that consist of several valves.
  • the arrangement of the lever or the effect of the lever according to the invention is designed so that the lever can be used both translationally, for example along an axis, and rotatably. Both variants are part of the invention.
  • the seal be spaced from the sealing seat.
  • the invention does not exclude that the seal and the sealing seat are made of the same material, in both applications it is a matter of reliable, safe sealing, but the functional arrangement is separated in such a way that the use of the sealing seat does not seal impaired and vice versa.
  • the sealing seat is arranged firmly on the lever and, for example, only by destroying the sealing Seat can be separated from the lever.
  • Such an embodiment can be achieved, for example, by spraying or overmolding the lever with the sealing material serving as a sealing seat.
  • the seal serves to seal the valve chamber.
  • the valve is constructed in a modular manner from the valve body and the trigger unit. The seal ensures that the valve chamber is sealed and the medium does not flow out unintentionally.
  • valve body to form the valve chamber consists of at least two valve body parts, it is advantageous that the seal is arranged between the valve body parts.
  • the valve body to form the valve chamber consists of at least two valve body parts, it is advantageous that the seal is arranged between the valve body parts.
  • valve body to form the valve chamber consists of several valve body parts
  • complex or highly complex designs can be incorporated into the walls in the valve chamber, since the valve body parts can be machined with the corresponding metal-cutting processing machines to create corresponding channel systems.
  • the valve chamber then receives the sealing flap with the sealing seat, the seal of the sealing flap being cleverly arranged between the valve body parts and thus ensuring a sealing of the valve body. So the seal not only ensures that the seal the lever with the sealing seat opposite the Tripping unit seals, but fulfills a double purpose, namely also a sealing of a correspondingly complex valve chamber consisting of several valve body parts.
  • the lever of the sealing flap connects the control of the sealing seat on the lever protruding into the valve chamber with a release unit arranged outside the valve.
  • a sealing flap channel is provided for guiding the lever in the valve body.
  • the sealing flap channel allows a certain mobility of the lever. The seal will advantageously seal the sealing flap channel on the valve body and thus ensure that the valve chamber is sealed in this area.
  • sealing flap channel is not only provided in the case of a one-piece construction of the valve body, this naturally also results in the same way in the case of a valve body which is constructed from a plurality of valve body parts.
  • the sealing flap channel does not have to be constructed symmetrically, asymmetrical designs are also possible.
  • the seal is designed as an annular seal.
  • a ring seal as such is well known in the art, for example as an O-ring seal.
  • the seal completely surrounds the sealing seat, which means that the lever penetrates the seal.
  • Such a configuration is particularly advantageous because the seal is required anyway and thus not only achieves a secure sealing of the valve chamber around the sealing seat, but also a sealing of the passage of the lever into the valve chamber at the same time.
  • it is also possible to select a separate configuration for controlling the sealing seat for example by means of a side hole or access, which then on the other hand experiences an appropriate seal.
  • This variant also belongs to the invention.
  • the lever forms a preassembled unit with the seal.
  • the lever with seal be realized as an independent assembly and thus used in various fields of application.
  • the lever is designed as a pivot lever pivoting about a pivot axis.
  • a particular advantage of the invention is that attention is paid to a simple mechanical connection, that is to say the trigger unit acts directly on the pivot lever on the one hand and the pivot lever has the sealing seat at its other end.
  • complicated variants are also part of the invention, in which the swivel lever is actuated in a different way, possibly indirectly by the release unit.
  • the pivoting range of the pivoting lever is relatively small, the pivoting movement means that the sealing flap opens or closes an opening for the flow of medium or the control of a pressure. Nevertheless, a pivot axis is arranged, which is cleverly arranged in the area of the seal in the invention. With such an arrangement, the mechanical stress on the seal in the The area of the pivot axis that remains stationary during a pivoting movement is kept as small as possible.
  • the swivel axis be arranged between the sealing seat and the release unit.
  • Such an arrangement achieves a compact design, since the laws of the lever can be played in an ideal manner. It is activated on one side of the swivel axis by the release unit and causes a corresponding movement on the other side of the swivel axis at the sealing seat.
  • great flexibility of the invention is achieved, since in principle it is possible to achieve a relatively large pivoting range of the sealing seat with a compact design of the entire valve according to the invention by a very small stroke of the trigger unit.
  • the pivot lever extends substantially at right angles to the pivot axis and that the pivot lever compresses regions of the seal when the sealing flap moves.
  • the sealing lever penetrates the seal in this arrangement. Due to the pivoting angle of the lever in the seal, the seal is appropriately compressed in the seal, which is absorbed by the elasticity of the sealing material.
  • the seal also acts as an elastic, resetting element against the movement of the trigger unit and, of course, preferably effects an alignment of the lever in a force-free central position.
  • the lever in applications in which a control function of the valve is important, it can be advantageous for the lever to have a sealing seat on both sides. From this it is achieved that, depending on the position of the trigger unit, one or the other side of the lever for sealing an inflow or outflow and so on, whereby of course a sealing seat is provided on the respective sides.
  • the release unit and the valve body are of modular design. This has the particular advantage that the release unit is easily exchangeable and can be adapted to the particular application, in particular operating pressures and so on. Since the valve body is designed to be sealed as a separate module, a modular principle can be based on this, whereby the field of application of the valve according to the invention is considerably expanded.
  • the trigger unit is designed as an electromagnet or an electric motor. These drive concepts for the tripping unit are well known and very proven and inexpensive to manufacture. As an alternative to this, it is provided that the valve according to the invention can also be switched manually, the hand then serving as the trigger unit.
  • the trigger unit is designed as an electromagnetic drive and the lever carries a permanent magnet which cooperates with it.
  • a force is impressed on the sealing seat without an external lever.
  • the release unit has a translationally or rotationally moving element which acts on the lever.
  • a translating element can be, for example, the armature of an electromagnet.
  • a rotationally moving element would be, for example, a rotatable hinged anchor that can be moved due to mechanical forces. It is favorable that the lever or the element has an elongated hole or fork guide. Since, under certain circumstances, a translatory movement of the element can be converted into a pivoting movement of the lever, corresponding compensations for the movement must be provided, which is possible in a simple manner with the elongated hole guide or fork guide.
  • the guide element can be implemented either on the lever or on the element.
  • connection between the element and the lever several variants are proposed for the connection between the element and the lever.
  • a rigid connection between the element and the lever which means that a movement of the triggering unit via its element immediately leads to a movement of the lever and thus to a reaction of the valve due to the movement of the sealing seat with respect to the engagement or Outlet of the medium leads.
  • Such an arrangement is often desired, particularly in the case of fast-switching valves, where a short response time is important.
  • a floating connection between the element and the lever is provided, which does not immediately result in a movement of the lever from the movement of the element. This movement then takes place with a certain delay.
  • the mechanism is chosen so that when the trigger unit (for example an electromagnet) is actuated appropriately, the element is first moved and accelerated and the element only takes the lever with it after a certain freewheeling or free stroke. Assuming an acceleration of the element when the release unit is acted on, the element hits the lever with a higher impulse or with higher kinetic energy and can move it with a larger impulse, for example, out of its closed or open position.
  • this mode of operation is also a telescopic anchor principle described and explained.
  • At least one stop surface is provided on the sealing flap channel to limit the movement of the lever.
  • the lever cooperates with corresponding lever surfaces with these stop surfaces.
  • the lever is placed under a mechanical pretension when the lever bears against the stop surface.
  • the elasticity of the lever may also be used, thereby, for example, pretensioning the lever or the sealing seat. This makes it possible to vary the mechanical power transmission in the sealing flap channel or also to utilize it.
  • This mechanical preload can be used, for example, during the closing or opening movement.
  • valve according to the invention has a spring, against the spring force of which the release unit acts on the sealing flap.
  • This spring can be provided either in the release unit or in the valve body, for example to support the sealing flap in the valve chamber.
  • This spring force creates a restoring moment against the force development of the release unit.
  • feathers it is also possible to use these feathers to arrange that the sealing flap is arranged in a central position in a zero position. This is important, for example, for double-acting sealing flaps (there is a sealing seat on the front and back of the lever).
  • the sealing flap or the sealing seat or the seal are made, for example, from elastomers such as EPDM or silicone. But it is also possible to realize a sealing seat made of metal. The elasticity of the material of the sealing seat helps to compensate for any valve play that may be present.
  • the application area of the valve according to the invention is very diverse. It is proposed that the valve be designed or used as a pressure control valve, pressure limiting valve, seat valve, shuttle valve, servo valve, changeover valve, directional valve or proportional valve.
  • the use of the invention in a servo valve has considerable advantages. Valves that are equipped with the servo principle function in such a way that these valves use the pressure of the respective medium in order to support the opening or closing movement.
  • the pressure surge behavior is strongly dependent on the geometry in the flow or closing area. Since there are excessive pressure surges in the supply lines, bypass holes with very small diameters are provided for the servo principles. According to the prior art, there is a corresponding sensitivity to contamination. - For safe control, especially for servo valves, it is necessary that reliable, reliable functioning of the valve is achieved even with fluctuating pressure surge behavior, conversely the effort for the trigger unit, in particular for its force development, should not be too great.
  • the use of the invention allows to design the design of a servo valve independently of the geometry in the flow area and thereby to avoid using the possible bypass lines, thereby eliminating the risk of contamination.
  • Proven simple mechanical means namely the lever arrangement, are used to build up sufficient forces.
  • a space-saving and nevertheless reliably functioning valve is made available by the special arrangement of the pivot axis between the sealing piece seat and the release unit.
  • valves are also suitable for use in seat valves, reversing valves or proportional valves, for example, as well as in pressure control valves or pressure limiting valves.
  • the invention is not only limited to a valve which is designed as described and possibly only equipped with a sealing seat, but also extends to valve blocks which are formed, for example, from at least two valves as described.
  • the simplicity of the sealing element and the high flexibility in its connection due to the arbitrarily configurable connection point between the lever and the element of the release unit, opens up a large area of application.
  • valve blocks according to the invention it is possible to implement valve blocks according to the invention which implement very complex switching tasks.
  • the invention relates to a valve block which, for example, consists of two valves, with min. at least one trigger unit is provided and at least the sealing flap of a valve is actuated by the trigger unit and the sealing flap can be positioned in a valve chamber of the valve or valve block due to the position of the trigger unit and at least one sealing flap has a lever interacting with the trigger unit and the lever has at least one sealing seat having.
  • a valve block which, for example, consists of two valves, with min. at least one trigger unit is provided and at least the sealing flap of a valve is actuated by the trigger unit and the sealing flap can be positioned in a valve chamber of the valve or valve block due to the position of the trigger unit and at least one sealing flap has a lever interacting with the trigger unit and the lever has at least one sealing seat having.
  • a valve of this valve block according to the invention is designed as described and the other valve has a different shape. This can be adapted to the respective applications and left to them.
  • the configuration of the valve block in accordance with the invention is such that the sealing seat generally closes or releases a corresponding passage according to the position of the release unit.
  • This basic functionality is the essence of a valve and can be used in a suitable manner in the various switching principles.
  • valves are of identical construction, in particular two valves each having a sealing flap and the sealing flap each having a lever carrying a sealing seat.
  • identical is understood to mean that the same principle may be used.
  • the term identical in construction does not have such a restrictive interpretation that the exact same dimension is important. It is clear to the person skilled in the art to also design valve blocks according to the invention, the individual valves of which are dimensioned differently according to their application or according to other criteria. It is cheap thereby that the valves are equipped with corresponding control levers or sealing flaps in order to allow uniform actuation.
  • variants are of course also covered and covered by the invention which have a configuration which is not exactly identical, but nevertheless have a corresponding lever connection and which take advantage of the invention, in particular the joint controllability of a trigger unit.
  • This advantage is already realized when a sealing flap is coupled, for example after the valve according to the invention, to another valve which can be actuated by a lever, or two valves are provided which are equipped with a lever but are of any other design.
  • the levers of the sealing flaps are, in particular, firmly connected to one another by a lever connector.
  • the trigger unit is cleverly used several times.
  • the control positions of the different valves are fixed to each other.
  • a "floating" coupling of the levers is also part of the invention.
  • Connected on the basis of a corresponding hydraulic or pneumatic scheme see FIGS. 5b and 5c).
  • valve block according to the invention that the sealing seat is at least partially surrounded by a seal.
  • the advantageous embodiment of a tiles, as described, has already been carried out in connection with the valve according to the invention.
  • all features have been described in connection with the valve according to the invention and also exist for the valve block according to the invention, insofar as the valve block has a correspondingly equipped valve.
  • the invention in the area of the valve block is broader and is not limited to the special configuration of the valve as a flap valve, as described.
  • each valve has its own release unit, which of course is also possible in accordance with the control tasks. Rather, it is also possible to use a trigger unit for several sealing flaps.
  • the trigger unit must therefore not only be responsible for exactly one sealing flap, but can also control a plurality of sealing flaps in a suitable manner according to the invention. Since the release unit in particular can be very complex and cost-intensive under certain circumstances, it makes sense to use the release unit for more sealing flaps for more complex switching applications.
  • the levers of at least two sealing flaps are connected in such a way that a closing movement of the first sealing flap causes an opening movement of the second sealing flap.
  • a sealing flap is under appropriate pressure, this sealing flap would move under this pressure.
  • the other sealing flap would have to be moved against this pressure, corresponding force would have to be applied for this.
  • mechanically coupling these two sealing flaps, for example on their levers the respectively occurring or released forces are opposed and used accordingly. It then only has to go through the release unit the respective direction of movement is initiated and guided. As a result, this also results in an inexpensive system, since the effort for moving the two flaps is significantly lower and therefore the triggering unit must also be selected to be correspondingly smaller.
  • the invention proposes a flap valve constructed with a special sealing flap, which is connected to a release unit which, for example, activates a damped telescopic anchor as an element.
  • a special sealing element is integrated into this flap valve, whereby the lever setting can be optimally fixed by the stop surface of the lever on the sealing element, in order to achieve an energy-saving effect with the help of the special telescopic anchor and also make optimal use of the mechanical transmission of the valve movement.
  • the valve designated in the invention thus consists of a release unit with a damped telescopic anchor, a valve body and a sealing flap with a special sealing element.
  • the release unit is characterized according to a variant of the invention in that the damped armature arranged thereon does not have to be in constant contact with the sealing flap. It is used to move the telescopic anchor that is damped at the stop area, which can also be set in motion manually or in another way due to the designed lever action.
  • the release unit and the armature connected to it can be constructed with a small electric motor.
  • the release unit and the valve unit are thus constructed as separate assemblies, which enables a simple construction of the system, the release unit being able to be equipped differently to achieve the stroke, thus modifying the electrical properties of the valve can. Since the flap valve described in the invention can also be switched manually, it is functional even without the damped telescopic anchor.
  • the sealing flap is designed such that it has a lever on which the force of the release unit acts, which is driven, for example, by means of a magnetic coil and which also has a special sealing seat or plunger with sealing seat at the lower end of the lever, which can preferably molded or manufactured from a material that positively supports the tightness of the valve - these are preferably elastomers, such as EPDM or silicones, metal sealing seats (partially) can also be used for this.
  • the sealing flap can, for example, be combined with another sealing flap and can be brought into operation with a permanent magnet, for example, which is built in and overmolded, without an external lever.
  • the valve can also be opened and closed with the help of internal springs that act on the sealing flap. In order to be able to balance the forces, the suspensions can be placed in position, for example.
  • Sealing flaps closed to the outside are preferably used in high-pressure applications. It is important here that, for example in the case of side-by-side sealing flaps, the levers of which are connected to one another, the forces act in opposite directions, so that the lever serves as an external transmission element for the internal forces.
  • the sealing flap is encapsulated, the encapsulation extends optimally to the point on the valve body where it emerges from the valve body.
  • the sealing flap is firmly prestressed in the valve body. She gets her running or movement Ability, among other things, by extrusion coating or production from materials such as elastomers, and from a free space on the valve body in the upper area of the sealing flap channel.
  • valve flap At the lower end of the sealing flap is the valve closing element, which is referred to as the valve flap.
  • This valve flap is surrounded by a ring, also preferably made of elastomers, which is referred to as an outer sealing ring and which is firmly connected to the sealing flap above the valve flap.
  • the sealing flap should be made of a solid material, preferably of metal, and is encapsulated with an elastomer, for example EPDM or silicone.
  • an elastomer for example EPDM or silicone.
  • This valve can be completely encased in a material, for example in plastic or metal, such that it is no longer conceivable for the medium to escape, for example due to excess pressure, through the flap channel.
  • the structure of the valve body can be divided into two parts, which are preferably assembled after inserting the sealing flap - this can be done, for example, by appropriate screw connections.
  • the valve body can also be constructed in one part, the sealing flap then being inserted into the sealing flap channel, for example, from above, or being completely welded or extrusion-coated. If the valve body is still divided, the division of the valve body takes place optimally, for example horizontally, through the area of the sealing flap channel. Thus, the division of the valve body can, for example, just as by the valve chamber along the Sealing flap channel take place. So those valve body parts through which the medium flows can be optimally sealed in all running directions, this is preferably done with the insertion of seals or sealing rings.
  • the sealing flap overmolded with the sealing material is inserted into the sealing flap channel and thus pressed into the valve chamber. So that the mobility of a shuttle valve and the stop of the valve flap can now be optimally adjusted, the valve body in the upper end of the sealing flap channel contains a beveled sealing flap stop or stop surface, once in the direction of flow of the medium and once in the opposite direction. This leads to a quick, precise and reduced-force switching of the valve.
  • the sealing flap has the function of a mechanical force transmission, which supports the closing force of the valve and, moreover, the mechanical stop of the valve will always be in contact with the corresponding flow channels of the medium with optimum force, without being subject to unnecessary material wear on the valve flap. Due to the fact that the valve body and the sealing flap themselves have appropriate seals, the valve works very cleanly and it can be used without any problems even with a very high flow pressure or idle pressure. In order to achieve the servo principle or to support the servo principle, the flow channels can have different diameters in accordance with the running direction of the medium.
  • the valve Due to the simple construction of the valve, it is now easily possible to change the running direction from running direction from running direction B to running direction A from a simple flow valve in which a medium flows from running direction A to running direction B. This is done only by changing the direction of flow pressure.
  • the invention makes it possible to combine a valve with a second valve of the same type without any problems, in order, for example, to bring about pressure compensation in the medium flow or a mixture of different media. This is preferably done by assembling the two sealing flaps at the upper end by a connection as a unit.
  • the interconnected levers of the sealing flaps have the necessary strength and the necessary hardness. It is conceivable that not only two but three, four or ten (or any number of) valves can be set in motion at the same time, for example, and that the interposition of the individual valves is achieved, for example, for mixing different media.
  • the flap valve according to the invention with the characterized features of the main claim has the advantage that the basic structure results in a fast-switching flap valve with at least simple, but infinitely expandable, combined valve functions, which effects a multiple sealing of the channels by the mechanical stop with the simplest structure (valve block).
  • Such sealing flaps which are closed to the outside can preferably be used as pressure regulating valves or as pressure limiting valves, the switching pressures being specified on the sealing seats by means of the springs described.
  • the lever provided in the valve according to the invention also requires, for example, a small amount of force to achieve the effect due to the beveled side walls of the sealing flap channel. It is a kind of servo valve, which is incorporated into a valve block due to its design, this can also be used as a changeover or changeover or mixing valve, because there is a significantly lower sensitivity to contamination compared to conventional valves and a quick valve opening / closing can be achieved.
  • the servo principle is supported with the help of mutually applied pressures on the sealing flaps with the help of the internal counterpressure that is created by pressure compensation.
  • This property of the internal pressure equalization makes it possible to use tripping units of small sizes, since only low tripping forces occur.
  • the servo principle supports the valve flow properties, but it is not a prerequisite for the functionality of the valve family. This means that the valve works without problems even without using the continuous pressure.
  • This structure can also be used to create a flow-optimized valve that significantly reduces the sensitivity to contamination compared to servo valves. This is particularly advantageous when dealing with food, such as beverages, or when dealing with other fluids or solids (e.g. powder granules).
  • a great advantage associated with this invention is thus that, for example, no metal parts which can cause oxidation come into direct contact with the medium in the flow region.
  • valve according to the invention once the changeover valve has been installed, one is independent of the direction of travel of the medium, since the direction of travel can be changed at any time using the position of the valve flap.
  • Another great advantage is that a quick-switching valve is achieved through the telescopic structure of the lifting armature. This makes a very precise and very fast switching valve built up, with the help of which the flow and / or the flow rate can be metered very precisely.
  • valve running property also supports the valve running property if, for example, a valve is expanded to, for example, two, three, four or more valve chambers, which are connected, for example, side by side with combined sealing flaps or, for example, also connected in series with connected levers.
  • Flow valves which are only opened or closed only by a sealing flap, for example alternately or, for example, simultaneously, are also possible with this valve.
  • valve according to the invention with the special integrated valve body can be equipped with different release units, so that the stroke and thus the electromechanical properties of the flap valve can be modified with simple means. This is also a great advantage of this valve over the conventional ones.
  • valve unit and the release unit are constructed as separate preassembly modules, this results in a simple construction of the system.
  • Another advantage of the invention is that with the help of the invention the possibility is created to construct an assembly and maintenance-friendly system in which all hydraulic functional elements are integrated in a preassembled valve unit. In this way it is possible to also represent manually operated valves with this structure.
  • the invention is shown schematically in the drawing. Show it:
  • FIG 1 shows the section through the trigger unit of the valve according to the invention.
  • FIG. 2a, 2b, 2c the sealing flap of the valve according to the invention with an outer sealing ring in cross section (FIG. 2a) and in view (FIG. 2b) and in perspective (FIG. 2c); 3a, 3b, 3c the valve body of the valve according to the invention in cross section (FIG. 3a) and in a split perspective view (FIGS. 3b and 3c);
  • FIG. 4a the valve according to the invention in front view (FIG. 4a) and in cross section (FIG. 4b);
  • 5b shows a hydraulic circuit diagram for the switching principle according to the invention
  • 5c shows a hydraulic circuit diagram for the servo principle according to the invention
  • Fig. 6 is a perspective view of the valve block according to the invention.
  • FIG. 7 shows a perspective view of valves according to the invention lying next to one another and simultaneously one behind the other in a valve block according to the invention.
  • the valve 11 according to the invention can be seen most clearly from FIG. 4b.
  • FIG. 4b shows a vertical section through the valve 11, which essentially (compare FIG. 4a) consists of the trigger unit 2 and the valve body
  • the trigger unit 2 has an element 12 which interacts with the lever 5b of the sealing flap 5.
  • the sealing flap 5 is actuated by element 12 in such a way that the sealing seat 5d at the valve body outlet 4 finally closes or opens the passage 20.
  • the arrangement is selected so that in the relaxed position shown, in which the spring 10 moves the element 12 away from the core 7 to the left, the sealing seat 5d blocks the passage 20, the valve
  • the arrangement is chosen so that the element 12 has an annular groove 13 or a groove 13 at its end facing the lever 5b.
  • the fork-like end 17 of the lever 5b is articulated into this annular groove 13 (see FIG. 4c).
  • the valve according to the invention essentially consists of the sealing flap 5, the release unit 2 and the valve body 1.
  • valve body 1 shown in FIG. 4b cleverly consists of two valve body parts 1 a and 1 b, but according to the invention these can also be more than just two valve body parts.
  • the arrangement is chosen such that the right valve body part 1 a forms the outlet 4 and the left valve body part 1 b forms the inlet 3.
  • the two valve body parts la, lb accommodate the sealing flap 5 between them. Furthermore, the two valve body parts 1 a, 1 b form the valve chamber 19.
  • the valve chamber 19 is the region in which the sealing seat 5 d is arranged, which opens and closes or controls the passage 20.
  • valve body 1 Forming the valve body 1 with two assembled valve body parts la, lb offers advantages in the manufacture of the valve body. However, the seams are to be sealed accordingly, however, the invention is also used in a clever manner in a variant as described.
  • the sealing flap 5 has a lever 5b at the lower end of which the sealing seat 5d is arranged.
  • the sealing seat 5d is at least partially surrounded by a seal 5c.
  • the seal 5c is designed as an annular seal, the lever 5b penetrates the seal 5c.
  • the seal 5c now seals the gap between the two valve body parts la, lb.
  • the two valve body parts 1 a, 1 b are assembled, they are pressed against one another in such a way that the seal 5 c located between them reliably seals.
  • the sealing flap 5 is thus mounted and aligned and also adequately fixed.
  • the material of the seal 5c has a certain elasticity, as is typical for seals, but this material property is now also used in a different way, namely that this material also has a certain elasticity, resulting in mobility the lever 5b follows which leads to the formation of the pivot axis 16.
  • the position of the pivot axis 16 is of course variable and ultimately dependent on the exact structural conditions, so it can vary somewhat compared to the location shown in FIG. 4b, the axis is typically to be described as the stationary element during a rotation.
  • this elasticity can also be used for resetting movements or zeroing and so on.
  • a sealing flap channel 15 is provided in the valve body 1, which is designed like a funnel.
  • This sealing flap channel 15 is delimited at least on one side, possibly also on both sides by a stop surface 21.
  • the lever 5b and its lever surface 22 which interacts with the stop surface 21 have a certain spacing. This is reduced or eliminated when the trigger unit is actuated, such that the lever surface 22 rests on the stop surface 21. Under certain circumstances, this results in a change in the position of the pivot axis 16.
  • the configuration of the stop surface 21, which is rounded here makes it possible to set the switching characteristic of the valve according to the invention. It is also possible to set the sealing flap accordingly under tension by the interaction of the stop surface 21 and the lever surface 22, in which case the elasticity of the lever 5b may also be utilized.
  • the servo principle is used in such a way that the dynamic pressure in the inlet 3 on the back of the sealing seat 5d presses it onto the passage 20.
  • FIG. 1 shows a section through the release unit 2 with the telescopic anchor 6 as the element 12.
  • the triggering unit 2 shown it is a lifting magnet which consists of the yoke plate bracket 8a and the yoke plate plate 8b and the coil 9.
  • the coil 9 surrounds the element 12 as well as the core 7.
  • the core 7 adjoins the end of the element 12 / telescopic armature 6 located in the coil 9.
  • the stroke h is related to the distance from the telescopic anchor 6. approximately the core 7 shown.
  • the telescopic armature 6 has an annular groove 13 which is wider than the thickness of the lever 5b, so that the armature 6 has the required free stroke d before the lever 5b is carried along by the current flow, so that the dynamics or the momentum of the armature 6 is used for opening the valve flap.
  • significantly smaller solenoids are required, since the force or energy content of the magnet is very high when the valve flap is opened.
  • a switching time-optimized system is preferably integrated here, which in this case need not be force-optimized.
  • the telescopic anchor acts as a tight support for the entire system due to the spring force 10.
  • FIG. 2a shows the section of the side view.
  • the flat design of the sealing flap 5 can be very well illustrated using the drawing, the construction always showing the strength of the maximum pressure, for example if two valves are connected side by side , must withstand. It is therefore important to ensure that the sealing flap is made of a correspondingly hard material. Of course, it always depends on the respective application of the invention.
  • the valve according to the invention can therefore be used very variably and can be used both in the low and in the high pressure range.
  • FIG. 2b shows the front view of the sealing flap.
  • the lever 5b on which the release unit 2 with the telescopic anchor 6 described in FIG. 1, for example, acts optimally in the lower area d of the lever 5b.
  • the sealing element 5a In the central area of the sealing flap, the sealing element 5a, begins the part of the valve which has a sealing effect against the escape of the medium and therefore contains, for example, an extrusion coating made of EPDM or the like.
  • This area 5a is also the externally visible elastic lever surface 22.
  • the lower area of the lever 5b forms the sealing plunger 5e, which sits in the middle of the outer sealing ring 5c, both elements are also preferably to be made with an elastic and sealing material so that the Valve properties are optimally supported.
  • FIG. 2c shows the sealing flap from an oblique top view. It can be seen here that the sealing plunger 5d has a greater thickness and that the sealing ring 5c is also correspondingly stronger.
  • Fig. 3a shows the valve body 1 in the assembled state
  • Fig. 3b, 3c shows the left and right valve body part la, lb. This shows the seat 26 of the sealing flap very well.
  • the left half la of the valve body in FIG. 3a represents the valve body outlet 4, which is then also shown at the bottom in FIG. 3b. In this case, due to the lower medium outlet, it is a valve which functions according to the poppet valve principle.
  • the medium inlet is shown in the right half lb of this cross section, the valve body inlet 3 is thus shown with a larger volume.
  • the lower Fig. 3b, 3c shows a perspective view of the individual valve body parts la, lb.
  • the valve body outlet 4 is shown with a smaller diameter for the medium flow.
  • the bevel of the sealing flap channel 15 can be seen very well.
  • the bevel of the sealing flap channel 15 can also be seen in the valve body inlet 3.
  • FIG. 5a The frontal view of a valve block 23 is shown in FIG. 5a.
  • the valve block 23 shown here is shown.
  • the valve block 23 shown here consists of two sealing flaps 5 ′ and 5 ′′, as described for example in FIGS. 2a, 2b and 2c. They therefore each have levers 5b 'and 5b' '.
  • levers 5b 'and 5b 1 ' are connected to one another at their upper end by a lever connector 18. So it is possible that only one release unit 2 is to be provided, which can act on both sealing flaps 5.
  • 5b shows a hydraulic circuit diagram for a valve according to the invention, which works according to the switchover principle.
  • the pressure generated by the pump 28 is alternately applied to the valve flap 5 ′, 5 ′′, and pressure or force equalization occurs, regardless of the switching position.
  • This valve can therefore be called a changeover servo valve.
  • 5b shows two different positions of the two valve flaps 5 ', 5' '. The first position is shown with the solid line, the second position with the dashed line.
  • valve flaps 5 ', 5' 1 are ultimately both actuated in the same way by the same triggering unit 2. This can be done either via the common element 12 of the trigger unit 2, which is schematically arranged here, or, for example, with the lever connector 18. If one now refers to the position represented by the solid line, the sealing flap 5 'in the left valve 11' closes the outlet in such a way that the seat rests on the outlet. In this position shown in solid lines, the sealing flap 5 "'closes the inlet in the right-hand valve 11"". The pressure on the inlet side does not press the seal out into the seat but rather. With an appropriate design, the opposite forces are removed and the release unit 2 ensures the control process, in which case the prevailing forces do not have to be overcome, since the arrangement cleverly leads to a cancellation of the opposing forces.
  • the switchover function of the variant shown in FIG. 5b takes place in that two outlets 4a 'and 4a 1 ' or 4b 'and 4b 1 ' are provided on the output side.
  • FIG. 5c shows a further hydraulic circuit diagram for a valve according to the invention, which works with the servo principle. It is favorable here that the inlet pressure 27 is alternately applied to the sealing flap 5 ′′ and that pressure equalization occurs regardless of the switching position.
  • This principle can also be used in pressure regulating or pressure compensation valves by using pressure springs in the sealing seat areas instead of the release unit, the regulating pressures then being adjustable by the spring forces. In such systems, it makes sense not to guide the levers outwards, but to seal the sealing element outwards, so that a system which is tight to the outside and can withstand high pressure can be built up.
  • the arrangement here is selected so that in a right-hand valve 11 ′′ the flap 5 ′′ has a sealing seat on both sides and is able to close the two outlets 4a and 4b.
  • a solid position shows a first position and a dashed line shows a second position.
  • the sealing flap 5 ′′ closes the right outlet 4b when pressure 27 is applied.
  • the mechanics shown, in particular the pivot axis 16, result in a pushing movement in the element 12 to the left, which presses the sealing flap 5 'to the right onto the inlet. Since the pressure 27 is present here, the respective forces are again opposed here and cancel each other out. In the solid position, the situation is analogous.
  • valve block 23 shows a relatively complex valve block 23 with a total of six sealing flaps 5 ′, 5 ′′, 5 ′′ ′′ arranged next to one another. It is essential in this embodiment that, in turn, all sealing flaps are of identical design and each carry a lever 5b ', 5b' ', 5b' ''. All of these levers 5b ', fb' ', 5b' '' are in turn connected to one another by lever connector 18 for common actuation.
  • FIG. 7 shows a perspective view of valves 11 lying next to one another and at the same time one behind the other in a valve block 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Schalten beziehungsweise Regeln von Strömungen oder Drücken eines Mediums. Das Ventil umfaßt eine Dichtklappe, welche von einer Auslöseeinheit be­tätigt wird. Die Dichtklappe ist in der Ventilkammer eines Ventilkörper des Ventils aufgrund der Stellung der Auslöseeinheit positionierbar. Die Dichtklappe wirkt mit der Auslöseeinheit durch einen Hebel zusammen, welcher mindestens einen Dichtsitz trägt. Der Dichtsitz ist zumindest teilweise von einer Dichtung umgeben.

Description

"Klappenventil"
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Schalten beziehungsweise Regeln von Strömungen oder Drücken eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mediums, wobei die Dichtklappe des Ventils von einer Auslöseeinheit betätigt wird und die Dichtklappe in der Ventilkammer eines Ventilkörpers des Ventils aufgrund der Stellung der Auslöseeinheit positionierbar ist, die Dichtklappe einen mit der Auslöseeinheit zusammenwirkenden Hebel aufweist und der Hebel mindestens einen Dichtsitz trägt.
Vorbeschriebene Ventile sind zum Beispiel aus der deutschen Patentschrift 1 247 793 bekannt. Hierbei wirkt ein Klappanker auf einen Hebel, der in einer aus elastischen Material bestehenden Tasche eingesteckt ist. Das Material der elastischen Tasche dient zum Abdichten eines Ein- beziehungsweise Auslasses. Dies hängt von der Stellung des Klappankers ab, woraus eine entsprechende Stellung des Hebels resultiert. Das elastische Taschenmaterial wird auch gleichzeitig zum Abdichten der Ventilkammer eingesetzt, woraus das Problem resultiert, daß eine Verletzung des elastischen Materials, insbesondere bei dem Aufdrücken des Hebels auf den Ein- beziehungsweise Auslaß, nicht nur zu einer Undichtigkeit des Ventils führt, sondern auch zu einer Leckage des gesamten hier gezeigten Magnetven- tiles.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ventil der beschriebenen Ausgestaltung derart zu verbessern, daß dieses sicher und zuverlässig leckagedicht ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ventil wie eingangs beschrieben, wobei vorgeschlagen wird, daß der Dichtsitz zumindest teilweise von einer Dichtung umgeben ist.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß der Dichtsitz und die Dichtung voneinander getrennt und entkoppelt sind. Verschleiß oder Beschädigungen im Dichtsitzbereich führt damit nicht zu einer Leckage der Ventilkammer. Hierbei ist insbesondere zu beachten, daß bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vermieden wird, daß das Medium, zum Beispiel Flüssigkeiten und so weiter, in die elektrisch betätigte Auslöseeinheit gelangt und dort entsprechende Beschädigungen hervorruft.
Durch die erfindungsgemäße Variante ist es auch möglich, durch die Länge des Hebels die Charakteristik, insbesondere das kurzfristiges Ansprechverhalten für das Öffnen oder Schließen des Ventils, günstig zu beeinflussen. Dabei ist das Ventil keiner- lei Beschränkungen bezüglich der Anordnung von Dichtsitz beziehungsweise Dichtung unterworfen, wie nach dem Stand der Technik. Nach dem Stand der Technik ist ein großer Hebel unter Umständen mit großen Weglängen, über die der Hebel sich bewegt, verbunden, was zu einer entsprechenden mechanischen Beanspruchung des elastischen Taschenmaterials führt. Hingegen ist es nach der Erfindung nun möglich, schnell schaltende Ventile, zum Beispiel mit verhältnismäßig lang in die Ventilkammer hineinragende Hebel zu realisieren und trotzdem für absolute Dichtheit der Anordnung zu sorgen.
Des Weiteren eignet sich der erfindungsgemäße Vorschlag in idealer Weise als Grundmodul für den Aufbau von komplexeren Ventilblöcken, die aus mehreren Ventilen bestehen.
In diesem Zusammenhang wird betont, daß die Erfindung schon dann eingesetzt wird, wenn nur einer der vorgenannten Vorteile erreicht beziehungsweise teilweise realisiert wird.
Die Anordnung des Hebels beziehungsweise die Wirkung des Hebels nach der Erfindung ist dabei so gestaltet, daß der Hebel sowohl translatorisch, zum Beispiel entlang einer Achse, als auch rotatorisch einsetzbar ist. Beide Varianten zählen jeweils zur Erfindung.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dichtung von dem Dichtsitz beabstandet ist. Die Erfindung schließt nicht aus, daß die Dichtung und der Dichtsitz aus dem gleichen Material geschaffen sind, in den beiden Anwendungsfällen geht es um ein möglichst zuverlässiges, sicheres Abdichten, jedoch ist die funktionale Anordnung getrennt, derart, daß der Einsatz des Dichtsitzes die Dichtung nicht beeinträchtigt und umgekehrt. So wird zum Beispiel gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Dichtsitz fest auf dem Hebel angeordnet ist und zum Beispiel nur unter Zerstörung des Dicht- Sitzes vom Hebel trennbar ist. Eine solche Ausgestaltung kann zum Beispiel durch ein Aufspritzen beziehungsweise Umspritzen des Hebels mit dem als Dichtsitz dienenden Dichtmaterial erreicht werden.
Es ist vorgesehen, daß die Dichtung zum Abdichten der Ventilkammer dient. Geschickterweise wird das Ventil modulartig aus dem Ventilkörper und der Auslöseeinheit aufgebaut. Die Dichtung sorgt dafür, daß die Ventilkammer abgedichtet ist und das Medium nicht unbeabsichtigt ausströmt.
Insbesondere wenn der Ventilkörper zur Bildung der Ventilkammer aus mindestens zwei Ventilkörperteilen besteht, ist es günstig, daß die Dichtung zwischen den Ventilkörperteilen angeordnet ist. Neben der hier vorgeschlagenen mehrstückigen Ausgestaltung des Ventilkörpers ist es natürlich auch möglich, den Ventilkörper einstückig auszubilden beziehungsweise den zur Bildung der Ventilkammer notwendigen Bereich des Ventilkörpers einteilig auszubilden. Dies kann zum Beispiel durch eine taschenartige Ausgestaltung in einem einstückigen Ventilkörper erfolgen.
Der Vorteil, wenn der Ventilkörper zur Bildung der Ventilkammer aus mehreren Ventilkörperteilen besteht liegt insbesondere darin, daß in der Ventilkammer komplexe oder hochkomplexe Ausgestaltungen in den Wandungen einarbeitbar sind, da mit den entsprechenden spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen die Ventilkörperteile zur Schaffung entsprechender Kanalsysteme bearbeitbar sind. Zum Beispiel ist eine solche Ausgestaltung gerade bei komplexeren Umschaltventilen und so weiter günstig. Die Ventilkammer nimmt dann die Dichtklappe mit dem Dichtsitz auf, wobei geschickterweise die Dichtung der Dichtklappe zwischen den Ventilkörperteilen angeordnet ist und so für eine Abdichtung des Ventilkörpers sorgt. So sorgt die Dichtung nicht nur dafür, daß die Dichtung den Hebel mit dem Dichtsitz gegenüber der Auslöseeinheit abdichtet, sondern erfüllt einen doppelten Zweck, nämlich auch ein Abdichten einer aus mehreren Ventilkörperteilen bestehenden, entsprechend komplex ausgebildeten Ventilkammer .
Der Hebel der Dichtklappe verbindet die Ansteuerung des Dichtsitzes an dem in die Ventilkammer hineinragenden Hebel mit einer außerhalb des Ventils angeordneten Auslöseeinheit. Für die Führung des Hebels in dem Ventilkörper ist ein Dichtklappenkanal vorgesehen. Der Dichtklappenkanal erlaubt dabei eine gewisse Beweglichkeit des Hebels. Günstigerweise wird die Dichtung den Dichtklappenkanal am Ventilkörper abdichten und so für eine Dichtheit der Ventilkammer in diesem Bereich sorgen.
Die Ausbildung eines Dichtklappenkanals ist dabei nicht nur bei einem einteiligen Aufbau des Ventilkörpers vorgesehen, diese ergibt sich natürlich in gleicher Weise auch bei einem aus mehreren Ventilkörperteilen aufgebauten Ventilkörper. Dabei braucht der Dichtklappenkanal nicht symmetrisch aufgebaut sein, es sind auch asymmetrische Bauweisen möglich.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtung als Ringdichtung ausgebildet ist. Eine Ringdichtung als solches ist im Stand der Technik zum Beispiel als O- Ring-Dichtung hinlänglich bekannt. Durch diese erfindungsgemäße Variante umschließt die Dichtung vollständig den Dichtsitz, woraus sich ergibt, daß der Hebel die Dichtung durchdringt. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere deswegen günstig, da die Dichtung sowieso benötigt wird und so nicht nur ein sicheres Abdichten der Ventilkammer um den Dichtsitz herum, sondern auch ein Abdichten der Durchführung des Hebels in die Ventilkammer gleichzeitig erreicht. Natürlich ist es alternativ und zur Erfindung gehörig auch möglich, für die Ansteuerung des Dichtsitzes eine separaten Ausgestaltung, zum Beispiel durch eine seitliche Bohrung oder Zugang zu wählen, der dann seiner- seits eine entsprechende Abdichtung erfährt. Auch diese Variante gehört zur Erfindung.
Neben der erfindungsgemäß beschriebenen Anordnung, daß der Hebel die Dichtung durchdringt, woraus natürlich folgt, daß der Hebel die Dichtung trägt, ist aber auch eine Variante möglich, bei welcher der Hebel zwar die Dichtung trägt, aber eine andere Ausgestaltung für die Abdichtung des Hebels gewählt wird. Die hierfür dann vorgesehene Abdichtung erfüllt gegebenenfalls nur die Funktion, den Hebel in der Ventilkammer abzudichten.
Günstigerweise ist vorgesehen, daß der Hebel mit der Dichtung eine vormontierte Einheit bildet. Im Hinblick auf eine möglichst variable Verwendung der Erfindung ist vorgesehen, den Hebel mit Dichtung als eigenständige Baugruppe zu realisieren und so in verschiedenen Anwendungsbereichen einzusetzen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Hebel als um eine Schwenkachse schwenkender Schwenkhebel ausgebildet ist. Ein Vorzug der Erfindung liegt insbesondere darin, daß auf eine einfache mechanische Verbindung geachtet wird, also die Auslöseeinheit direkt an dem Schwenkhebel einerseits angreift und der Schwenkhebel an seinem anderen Ende den Dichtsitz aufweist. Natürlich gehören auch komplizierte Varianten zur Erfindung, bei welchen der Schwenkhebel in anderer Weise, gegebenenfalls mittelbar durch die Auslöseeinheit, betätigt wird.
Der Schwenkbereich des Schwenkhebels ist verhältnismäßig klein, durch die VerSchwenkbewegung wird erreicht, daß die Dichtklappe eine Öffnung für den Durchfluß von Medium oder die Steuerung eines Druckes freigibt oder verschließt. Trotzdem ist eine Schwenkachse angeordnet, die bei der Erfindung geschickterweise im Bereich der Dichtung angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung wird die mechanische Beanspruchung der Dichtung im Bereich der bei einer Verschwenkbewegung stillstehenden Schwenkachse möglichst gering gehalten.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schwenkachse zwischen Dichtsitz und Auslöseeinheit angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung wird eine kompakte Bauform erreicht, da mit den Gesetzmäßigkeiten des Hebels hier in idealer Weiser gespielt werden kann. Die Ansteuerung erfolgt auf einer Seite der Schwenkachse durch die Auslöseeinheit und bewirkt eine entsprechende Bewegung auf der anderen Seite der Schwenkachse am Dichtsitz. In der erfindungsgemäßen Variante wird eine große Flexibilität der Erfindung erreicht, da es prinzipiell möglich ist, durch einen sehr geringen Hub der Auslöseeinheit einen verhältnismäßig großen Verschwenkbereich des Dichtsitzes bei kompakter Ausgestaltung des gesamten erfindungsgemäßen Ventiles zu realisieren.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß sich der Schwenkhebel im Wesentlichen rechtwinklig zur Schwenkachse erstreckt und der Schwenkhebel bei einer Bewegung der Dichtklappe Bereiche der Dichtung komprimiert. Der Dichthebel durchdringt bei dieser Anordnung die Dichtung. Aufgrund des Verschwenkwinkels des Hebels in der Dichtung erfolgt in der Dichtung eine entsprechende Komprimierung der Dichtung, die von der Elastizität des Dichtungsmaterials aufgenommen wird. Gleichzeitig wirkt die Dichtung hier aber auch als elastisches, rückstellendes Element gegen die Bewegung der Auslöseeinheit und bewirkt bevorzugt natürlich eine Ausrichtung des Hebels in eine kräftefreie Mittelstellung.
Insbesondere in Anwendungen, bei welchen es auf eine Steuerfunktion des Ventiles ankommt, kann es günstig sein, daß der Hebel beidseitig je einen Dichtsitz trägt. Hieraus wird erreicht, daß, je nach Stellung der Auslöseeinheit, die eine oder andere Seite des Hebels zum Abdichten eines Zu- oder Abflusses und so weiter dient, wobei natürlich an den jeweiligen Seiten ein Dichtsitz vorgesehen ist.
Es ist günstig, daß die Auslöseeinheit und der Ventilkörper modular ausgebildet sind. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die Auslöseeinheit leicht austauschbar und an die jeweiligen Einsatzzwecke, insbesondere Betriebsdrücke und so weiter, anpaßbar ist. Da der Ventilkörper als getrenntes Modul dicht ausgebildet ist, kann hierauf ein Baukastenprinzip begründet werden, wodurch sich der Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Ventils erheblich erweitert.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Auslöseeinheit als Elektromagnet oder Elektromotor ausgebildet ist. Diese Antriebskonzepte für die Auslöseeinheit sind hinlänglich bekannt und sehr bewährt und günstig herstellbar. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, daß das erfindungsgemäße Ventil auch manuell geschaltet werden kann, wobei dann als Auslöseeinheit die Hand dient.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auslöseeinheit als Elektromagnetantrieb ausgebildet ist und der Hebel einen hiermit zusammenwirkenden Permanentmagneten trägt. An Stelle eines mechanisch wirkenden Antriebes für den Hebel wird bei dieser Variante ohne außenliegenden Hebel eine Kraft auf den Dichtsitz eingeprägt. Auch eine solche Anordnung wird im Rahmen der Erfindung als das Zusammenwirken der Auslöseeinheit mit dem Hebel angesehen.
Günstigerweise wird vorgesehen, daß die Auslöseeinheit ein sich translatorisch oder rotatorisch bewegendes Element aufweist, welches auf den Hebel wirkt. Ein translatorisch wirkendes Element kann dabei zum Beispiel der Anker eines Elektromagneten sein. Ein rotatorisch bewegendes Element wäre zum Beispiel ein drehbar gelagerter Klappanker, der aufgrund mechanischer Kräfte bewegbar ist. Es ist günstig, daß der Hebel oder das Element eine Langlochoder Gabelführung aufweist. Da unter Umständen eine translatorische Bewegung des Elementes in eine Schwenkbewegung des Hebels umzusetzen ist, müssen entsprechende Ausgleiche bei der Bewegung vorgesehen werden, was bei der Langlochführung beziehungsweise Gabelführung in einfacher Weise möglich ist. Dabei ist das Führungselement wahlweise entweder am Hebel oder am Element realisierbar.
Erfindungsgemäß werden für die Verbindung zwischen dem Element und dem Hebel mehrere Varianten vorgeschlagen. Zunächst ist es möglich, eine starre Verbindung zwischen Element und Hebel zu wählen, was dazu führt, daß eine Bewegung der Auslöseeinheit über dessen Element sogleich zu einer Bewegung des Hebels und somit zu einer Reaktion des Ventils aufgrund der Bewegung des Dichtsitzes bezüglich des Ein- beziehungsweise Auslasses des Mediums führt. Oftmals ist eine solche Anordnung- insbesondere bei schnell schaltenden Ventilen gewünscht, wo eine kurzfristige Ansprechzeit von Bedeutung ist.
In einer anderen, erfindungsgemäßen Variante wird eine schwimmende Verbindung zwischen Element und Hebel vorgesehen, woraus aus der Bewegung des Elementes nicht sofort eine Bewegung des Hebels resultiert. Diese Bewegung erfolgt dann mit einer gewissen Verzögerung. Der Mechanismus ist dabei so gewählt, daß bei einer entsprechenden Ansteuerung der Auslöseeinheit (zum Beispiel eines Elektromagneten) zunächst das Element bewegt und beschleunigt wird und erst nach einem gewissen Freilauf beziehungsweise Freihub das Element den Hebel mitnimmt. Unterstellt man eine Beschleunigung des Elementes bei Beaufschlagung der Auslöseeinheit, so trifft das Element mit einem höheren Impuls beziehungsweise mit höherer kinetischer Energie auf den Hebel und kann diesen mit einem größeren Impuls zum Beispiel aus seiner Schließ- oder Öffnungsstellung heraus bewegen. Diese Funktionsweise ist im Sinne der Erfindung auch als Teleskop- ankerprinzip beschrieben und erläutert.
Für die Begrenzung der Bewegung des Hebels ist am Dichtklappenkanal mindestens eine Anschlagfläche vorgesehen. Dabei wirkt der Hebel mit entsprechenden Hebelflächen mit diesen Anschlagflächen zusammen. Durch die Ausgestaltung der Hebelfläche einerseits und/oder der Anschlagfläche andererseits ist es möglich, die Steuercharakteristik des Ventils zu beeinflussen. Neben einer Variation der Form ist aber auch vorgesehen, daß die Lage der Anschlagfläche beziehungsweise der Hebelfläche bezüglich des Ventilkörpers beziehungsweise der Dichtklappe einstellbar und veränderbar ist, wodurch die Schaltpunkte zum Beispiel für Einstellzwecke veränderbar sind. Durch die erfindungsgemäße Variante werden daher entsprechende Freiheitsgrade zur Einstellung geschaffen.
Neben diesen Vorteilen wird aber auch erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß durch ein Anliegen des Hebels an der Anschlagfläche der Hebel unter eine mechanische Vorspannung gesetzt ist. Hierzu wird unter Umständen auch die Elastizität des Hebels ausgenützt und dadurch zum Beispiel eine Vorspannung auf den Hebel beziehungsweise auf den Dichtsitz realisiert. Hierdurch ist es möglich, den mechanischen Kraftübertrag im Dichtklappenkanal zu variieren beziehungsweise auch auszunützen. Diese mechanische Vorspannung kann zum Beispiel bei der Schließ- oder Öffnungsbewegung ausgenützt werden.
In gewissen Anwendungsfällen ist es auch günstig, wenn das erfindungsgemäße Ventil eine Feder aufweist, gegen dessen Federkraft die Auslöseeinheit auf die Dichtklappe wirkt. Dabei kann diese Feder entweder in der Auslöseeinheit oder auch im Ventilkörper, zum Beispiel zur Abstützung der Dichtklappe in der Ventilkammer vorgesehen sein. Diese Federkraft bewirkt ein rückstellendes Moment entgegen der Kraftentwicklung der Auslöseeinheit. Natürlich ist es auch möglich diese Federn so anzuordnen, daß in einer Nullstellung die Dichtklappe in einer Mittelstellung angeordnet ist. Dies ist zum Beispiel bei zweiseitig wirkenden Dichtklappen (auf dem Hebel sitzt vorder- und rückseitig je ein Dichtsitz) von Bedeutung.
Die Dichtklappe beziehungsweise der Dichtsitz oder auch die Dichtung sind zum Beispiel aus Elastomeren wie EPDM oder Silikon hergestellt. Es ist aber auch möglich, einen aus Metall gebildeten Dichtsitz zu realisieren. Die Elastizität des Materials des Dichtsitzes hilft dabei ein eventuell vorhandenes Ventilspiel auszugleichen.
Der Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Ventils ist sehr vielfältig. Es wird vorgeschlagen, daß Ventil als Druckregelventil, Druckbegrenzungsventil, Sitzventil, Wechselventil, Servoventil, Umschaltventil, Wegventil oder Proportionalventil auszubilden beziehungsweise einzusetzen. Gerade der Einsatz der Erfindung bei einem Servoventil hat erhebliche Vorteile. Ventile die mit dem Servoprinzip ausgestattet sind, funktionieren dabei derart, daß diese Ventile den Druck des jeweiligen Mediums nutzen, um dadurch die Öffnungs- beziehungsweise Schließbewegung zu unterstützen. Allerdings ist bei diesem Funktionsprinzip der Servo- ansteuerung das Druckstoßverhalten stark abhängig von der Geometrie im Strömungs- beziehungsweise Schließbereich. Da es zu übermäßigen Druckstößen in den Zuleitungen kommt, werden bei den Servoprinzipien Bypaßbohrungen mit sehr geringen Durchmessern vorgesehen. Es ergibt sich nach dem Stand der Technik eine entsprechende Empfindlichkeit gegen Verschmutzung. - Für eine sichere Steuerung gerade für Servoventile ist es notwendig, daß auch bei schwankendem Druckstoßverhalten eine sichere zuverlässige Funktionsweise des Ventils erreicht wird, wobei umgekehrt der Aufwand für die Auslöseeinheit, insbesondere für dessen Kraftentwicklung, nicht zu groß sein sollte.
Der Einsatz der Erfindung gerade bei Servoventilen erlaubt es, die Ausgestaltung eines Servoventiles unabhängig von der Geometrie im Strömungsbereich zu gestalten und dadurch einen Einsatz der möglichen Bypaßleitungen zu vermeiden, wodurch die Verschmutzungsgefahr eliminiert ist. Um ausreichende Kräfte aufzubauen, wird auf bewährte einfache mechanische Mittel, nämlich die Hebelanordnung zurückgegriffen. Dabei wird, wie beschrieben, von der speziellen Anordnung der Schwenkachse zwischen dem Dichtstücksitz und der Auslöseeinheit ein platzsparendes und trotzdem zuverlässig funktionierendes Ventil zur Verfügung gestellt.
Die Einfachheit der Ausgestaltung des Ventils eignet sich aber auch dazu, dieses zum Beispiel in Sitzventilen, Umkehrventilen oder Proportionalventilen wie auch in Druckregelventilen oder Druckbegrenzungsventilen einzusetzen.
Günstigerweise ist vorgesehen, daß im Ventil entsprechende Vorspannelemente für die Dichtklappe angeordnet sind, wodurch sich das zur Verfügung stehende Kraftpotential gerade beim Schaltvorgang entsprechend erhöhen läßt.
Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht nur auf ein Ventil, das wie beschrieben ausgestaltet ist und gegebenenfalls nur mit einem Dichtsitz ausgestattet ist, sondern erstreckt sich auch auf Ventilblöcke, die aus zum Beispiel mindestens zwei Ventilen wie beschrieben ausgebildet sind. Die Einfachheit des dichtenden Elementes und die hohe Flexibilität in dessen Anschluß, aufgrund der beliebig ausstaltbaren Verbindungsstelle zwischen dem Hebel und dem Element der Auslöseeinheit, eröffnet einen großen Einsatzbereich. Mit dem erfindungsgemäßen Ventil ist es möglich, erfindungsgemäße Ventilblöcke zu realisieren, die sehr komplexe Schaltaufgaben realisieren.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Ventilblock, welcher zum Beispiel aus zwei Ventilen besteht, wobei min- destens eine Auslöseeinheit vorgesehen ist und zumindest die Dichtklappe eines Ventils von der Auslöseeinheit betätigt wird und die Dichtklappe in einer Ventilkammer des Ventils beziehungsweise Ventilblocks aufgrund der Stellung der Auslöseeinheit positionierbar ist und zumindest eine Dichtklappe einen mit der Auslöseeinheit zusammenwirkenden Hebel aufweist und der Hebel mindestens einen Dichtsitz aufweist. Gerade für komplexere Schaltanwendungen, also zum Beispiel bei Umschalt- oder Steuerventilen ist es günstig, mehrere Ventile miteinander zu kombinieren. Diese Einzelventile müssen dabei nicht zwingenderweise gleichartig ausgebildet sein, es reicht dabei aus, wenn zum Beispiel ein Ventil dieses erfindungsgemäßen Ventilblockes wie beschrieben ausgebildet ist und das andere Ventil eine andere Form besitzt. Dies kann den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßt werden und diesen überlassen werden.
Genauso wie bei der Ausgestaltung des Ventiles ist auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ventilblockes die Anordnung so, daß der Dichtsitz in der Regel einen entsprechenden Druch- laß verschließt oder freigibt, entsprechend der Stellung der Auslöseeinheit. Diese Grundfunktionalität ist das Wesen eines Ventils und kann in geeigneter Weise in den verschiedenen Schaltprinzipien Verwendung finden.
Des Weiteren schlägt die Erfindung vor, daß zumindest zwei Ventile baugleich ausgestaltet sind, wobei insbesondere zwei Ventile je eine Dichtklappe besitzen und die Dichtklappe je einen einen Dichtsitz tragenden Hebel aufweist. Unter baugleich wird in diesem Zusammenhang verstanden, daß gegebenenfalls das gleiche Prinzip zum Einsatz kommt. Der Begriff baugleich hat dabei aber nicht eine so beschränkende Auslegung, daß es auf die exakt gleiche Abmessung ankommt. Dem Fachmann ist es klar, auch Ventilblöcke nach der Erfindung zu gestalten, deren einzelne Ventile entsprechend ihrem Anwendungsfall oder nach anderen Kriterien unterschiedlich bemaßt sind. Günstig ist es dabei, daß die Ventile mit entsprechenden Ansteuerhebeln beziehungsweise Dichtklappen ausgestattet sind, um ein einheitliche Betätigung zu erlauben. Neben dieser baugleichen de facto identischen Ausgestaltung, sind natürlich auch Varianten von der Erfindung umfaßt und gedeckt, die eine nicht exakt baugleiche Ausgestaltung aufweisen, aber doch einen entsprechenden Hebelanschluß besitzen und die Vorzüge der Erfindung, nämlich insbesondere die gemeinsame Ansteuerbarkeit von einer Auslöseeinheit auszunutzen. Dieser Vorteil wird bereits dann realisiert, wenn eine Dichtklappe zum Beispiel nach dem erfindungsgemäßen Ventil mit einem anderen, mit einem Hebel betätigbaren Ventil gekoppelt wird, oder zwei mit einem Hebel ausgestattete, aber sonst beliebig ausgebildete Ventile vorgesehen sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventilblockes wird vorgesehen, daß die Hebel der Dichtklappen durch einen Hebelverbinder, insbesondere fest miteinander verbunden sind. Mit einer solchen Ausgestaltung wird die Auslöseeinheit geschickterweise mehrfach verwendet. Die Steuerstellungen der verschiedenen Ventile sind zueinander festgelegt. Auch eine "schwimmende" Kopplung der Hebel gehört zur Erfindung. Aufgrund eines entsprechenden Hydraulik- oder auch Pneumatikschemas (siehe hierzu Fig. 5b und 5c) verbunden. Durch geschickter Ausnutzung der einander entgegengerichteten Kräfte beziehungsweise Drücke können komplexe Steueraufgaben mit geringen Kräften und geringen Energieaufwand durch die Auslöseeinheit realisiert werden. Dieser Vorteil wird im Übrigen nicht nur mit einem erfindungsgemäßen Ventil im Ventilblock realisiert, sondern bei geschickter Realisierung auch bei anderen, nach dem Klappenventilprinzip funktionierenden Ventilen. Insofern behält es sich der Anmelder vor, für diesen Teil der Erfindung auch eigenständigen Schutz zu beanspruchen.
Des weiteren wird für den erfindungsgemäßen Ventilblock vorgeschlagen, daß der Dichtsitz zumindest teilweise von einer Dichtung umgeben ist. Die vorteilhafte Ausgestaltung eines Ven- tiles, wie beschrieben, wurde bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgmäßen Ventil ausgeführt. An dieser Stelle wird betont, daß natürlich alle Merkmale im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventil beschrieben worden sind und auch für den erfindungsgemäßen Ventilblock bestehen, soweit der Ventilblock ein entsprechend ausgestattetes Ventil besitzt. Die Erfindung im Bereich des Ventilblocks ist aber weiter gefaßt und nicht nur auf die spezielle Ausgestaltung des Ventils als Klappenventil, wie beschrieben, beschränkt.
Gemäß der Erfindung kommt es dabei nicht darauf an, daß jedes Ventil eine eigenständige Auslöseeinheit aufweist, was natürlich entsprechend der Steuerungsaufgaben auch möglich ist. Vielmehr ist es aber auch möglich, eine Auslöseeinheit für mehrere Dichtklappen einzusetzen. Die Auslöseeinheit muß daher nicht nur für exakt eine Dichtklappe zuständig sein, sondern kann erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Dichtklappen in geeigneter Weise ansteuern. Da insbesondere die Auslöseeinheit unter Umständen sehr aufwendig und kostenintensiv sein kann, bietet es sich an, für komplexere Schaltanwendungen die Auslöseeinheit entsprechend für mehrere Dichtklappen mit zu nutzen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist bei einer Ausgestaltung des Ventilblockes vorgesehen, daß die Hebel mindestens zweier Dichtklappen derart verbunden sind, daß eine Schließbewegung der ersten Dichtklappe eine Öffnungsbewegung der zweiten Dichtklappe bewirkt. Bei dem beschriebenen Anwendungsfall steht zum Beispiel eine Dichtklappe unter entsprechendem Druck, diese Dichtklappe würde sich unter diesem Druck bewegen. Die andere Dichtklappe müßte gegen diesen Druck bewegt werden, hierfür wäre entsprechende Kraft aufzuwenden. Durch eine mechanische Kopplung dieser beiden Dichtklappen, zum Beispiel an ihren Hebeln, werden die jeweils anfallenden beziehungsweise freiwerdenden Kräfte entsprechend entgegengesetzt und ausgenützt. Es muß dann nur noch durch die Auslöseeinheit die jeweilige Richtung der Bewegung angestoßen und geführt werden. Im Ergebnis resultiert hieraus auch ein günstiges System, da der Aufwand für die Bewegung der beiden Klappen deutlich geringer wird und daher auch die Auslöseeinheit entsprechend kleiner zu wählen ist.
Des Weiteren schlägt die Erfindung ein mit einer speziellen Dichtklappe aufgebautes Klappenventil vor, welches mit einer Auslöseeinheit verbunden ist, die zum Beispiel einen gedämpften Teleskopanker als Element aktiviert. In dieses Klappenventil ist ein spezielles Dichtelement integriert, wobei durch die Anschlagfläche des Hebels am Dichtelement die Hebeleinstellung optimal fixiert werden kann, um unter anderem mit Hilfe des speziellen Teleskopankers auch einen energiesparenden Effekt zu erzielen und zudem die mechanische Übertragung der Ventilbewegung optimal auszunutzen.
Das in der Erfindung bezeichnete Ventil besteht somit aus einer Auslöseeinheit mit einem gedämpften Teleskopanker, einem Ventilkörper und einer Dichtklappe mit einem speziellen Dichtelement.
Die Auslöseeinheit zeichnet sich nach einer Variante der Erfindung dadurch aus , daß der daran angeordnete gedämpfte Anker nicht direkt mit der Dichtklappe in ständigem Kontakt stehen muß. Sie dient dem Bewegen des am Anschlagbereich gedämpften Teleskopankers, welcher auch manuell oder auf andere Art auf Grund der konstruierten Hebelwirkung leicht in Bewegung gesetzt werden kann. So kann die Auslöseeinheit und der damit verbundene Anker zum Beispiel mit einem kleinen Elektromotor aufgebaut sein. Die Auslöseeinheit und die Ventileinheit sind dadurch als getrennte Baugruppen aufgebaut, was einen einfachen Aufbau des Systems ermöglicht, wobei die Auslöseeinheit zur Erreichung des Hub unterschiedlich ausgestattet sein kann, womit somit die elektrischen Eigenschaften des Ventils modifiziert werden können. Da das in der Erfindung beschriebene Klappenventil auch manuell geschaltet werden kann, ist es auch ohne den gedämpften Teleskopanker funktionsfähig.
Die Dichtklappe ist derart ausgebildet, daß diese über einen Hebel verfügt, auf den die Kraft der Auslöseeinheit wirkt, die zum Beispiel mit Hilfe einer Magnetspule angetrieben wird und die am unteren Ende des Hebels zudem über einen speziellen Dichtsitz oder Stößel mit Dichtsitz verfügt, dieser kann vorzugsweise aus einem Material umspritzt oder hergestellt werden, welches die Dichtheit des Ventils positiv unterstützt - dies sind vorzugsweise Elastomere, wie zum Beispiel EPDM oder Silikone, Metallene Dichtsitze (partiell) können hierzu auch eingesetzt werden.
Die Dichtklappe kann so zum Beispiel mit einer weiteren Dichtklappe kombiniert werden und mit einem zum Beispiel eingebauten und umspritzten Permanentmagnet ohne außen liegenden Hebel in Funktion gebracht werden. Ebenso kann das Ventil mit Hilfe von innen liegenden Federungen, die auf die Dichtklappe wirken, geöffnet und geschlossen werden. Um den Kräfteausgleich herstellen zu können, können zum Beispiel die Federungen gegenseitig in Position gebracht werden.
Nach außen geschlossene Dichtklappen werden vorzugsweise in Hochdruckanwendungen eingesetzt. Wichtig hierbei ist, daß bei zum Beispiel nebeneinander liegenden Dichtklappen, deren Hebel miteinander verbunden sind, die Kräfte entgegengesetzt wirken, so daß der Hebel als äußeres Übertragungselement der inneren Kräfte dient.
Ist die Dichtklappe umspritzt, so reicht die Umspritzung optimal bis zu dem Punkt am Ventilkörper, wo dieser aus dem Ventilkörper austritt. Die Dichtklappe wird fest in den Ventilkörper vorgespannt. Sie erhält ihre Lauf- beziehungsweise Bewegungs- fähigkeit unter anderem auch durch die Umspritzung beziehungsweise Herstellung aus Materialien wie zum Beispiel Elastomeren, und aus einem am Ventilkörper im oberen Bereich des Dichtklappenkanals liegenden Freiraums.
Durch den festen Sitz der Dichtklappe im Ventilkörper wird auch die Dichtheit des Ventilkörpers unterstützt. Am unteren Ende der Dichtklappe befindet sich das Ventilschließelement, welches als Ventilklappe bezeichnet wird. Diese Ventilklappe wird von einem ebenfalls vorzugsweise aus Elastomeren hergestellten Ring umgeben, der als äußerer Dichtring bezeichnet wird und der über der Ventilklappe mit der Dichtklappe fest verbunden ist. Die Dichtklappe solllte aus einem festen Material, vorzugsweise aus Metall, hergestellt sein und ist mit einem Elastomer, zum Beispiel EPDM oder Silikon, umspritzt. Bei dem Umspritzungsvorgang kann der äußere Dichtring gleichzeitig mit umspritzt werden. Mit Hilfe dieses äußeren Dichtrings wird unter anderem bewirkt, daß die Dichtheit des Ventils nach außen gegeben ist und daß die Elastizität des Ventilspiels damit ausgeglichen wird. Dieses Ventil kann komplett in einen Werkstoff, so zum Beispiel in Kunststoff oder aus Metall, eingefaßt werden, daß ein Austreten des Mediums, zum Beispiel durch Überdruck, durch den Klappenkanal nicht mehr denkbar ist.
Der Aufbau des Ventilkörpers kann sich in zwei Teile aufteilen, welche vorzugsweise nach dem Einlegen der Dichtklappe fest zusammengesetzt werden - dies kann beispielsweise durch entsprechende Verschraubungen geschehen. Der Aufbau des Ventilkörpers kann auch in einem Teil erfolgen, wobei die Dichtklappe zum Beispiel dann von oben in den Dichtklappenkanal eingesetzt oder komplett eingeschweißt oder umspritzt wird. Wird der Ventilkörper dennoch geteilt, erfolgt die Teilung des Ventilkörpers optimal, so zum Beispiel horizontal, durch den Bereich des Dichtklappenkanals. Somit kann die Teilung des Ventilkörpers zum Beispiel genauso durch die Ventilkammer entlang des Dichtklappenkanals erfolgen. So können jene Ventilkörperteile, durch welche das Medium durchfließt, in allen Laufrichtungen optimal abgedichtet werden, dies geschieht vorzugsweise mit dem Einsetzen von Dichtungen oder Dichtringen.
Die mit dem Dichtmaterial umspritzte Dichtklappe wird in den Dichtklappenkanal eingesetzt und somit in die Ventilkammer mit eingepreßt. Damit nun die Beweglichkeit eines Wechselventils und der Anschlag der Ventilklappe optimal justiert werden kann, enthält der Ventilkörper im oberen Ende des Dichtklappenkanals jeweils einen abgeschrägten Dichtklappenanschlag oder Anschlagfläche, einmal in Laufrichtung des Mediums und einmal in entgegengesetzter Laufrichtung. Dies führt zu einem schnellen, präzisen und kraftreduzierten Umschalten des Ventils.
Durch diesen Dichtklappenkanal erhält die Dichtklappe die Funktion einer mechanischen Kraftübertragung, welche die Verschlußkraft des Ventils unterstützt und zudem wird der mechanische Anschlag des Ventils immer mit optimaler Kraft an den entsprechenden Durchflußkanälen des Mediums anliegen, ohne einem unnötigen Materialverschleiß an der Ventilklappe zu unterliegen. Dadurch, daß der Ventilkörper und die Dichtklappe selbst über entsprechende Abdichtungen verfügen, arbeitet das Ventil sehr sauber und es kann auch bei sehr hohem Durchlaufdruck oder Ruhedruck problemlos zum Einsatz kommen. Zur Erreichung des Servoprinzips beziehungsweise zur Unterstützung des Servo- prinzips können die Durchflußkanäle entsprechend der Laufrichtung des Mediums verschiedene Durchmesser aufweisen.
Durch den einfachen Aufbau des Ventils ist es nun ohne weiteres möglich, aus einem einfachen Durchflußventil, bei welchem ein Medium von Laufrichtung A nach Laufrichtung B durchströmt, die Laufrichtung von Laufrichtung von Laufrichtung B nach Laufrichtung A zu ändern. Dies geschieht lediglich durch die Änderung der Laufrichtung des Durchflußdrucks. Zudem ist es anhand der Erfindung problemlos möglich, ein Ventil mit einem zweiten, gleichartigen Ventil zu kombinieren, um dadurch zum Beispiel einen Druckausgleich beim Mediumdurchfluß oder eine Mischung von verschiedenen Medien zu bewirken. Dies erfolgt vorzugsweise damit, daß die zwei Dichtklappen am oberen Ende durch eine Verbindung als eine Einheit zusammengesetzt werden.
Es ist dabei günstig, daß die miteinander verbundenen Hebel der Dichtklappen die notwendige Stärke und die notwendige Härte aufweisen. Es ist vorstellbar, daß gleichzeitig zum Beispiel nicht nur zwei, sondern drei, vier oder zehn (beziehungsweise beliebig viele) Ventile über eine Auslöseeinheit in Bewegung gesetzt werden können und daß hierbei die Zwischenschaltung der einzelnen Ventile zum Beispiel zur Mischung von verschiedenen Medien erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Klappenventil mit den gekennzeichneten Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch den Grundaufbau ein schnell schaltendes Klappenventil mit mindestens einfacher, jedoch unendlich erweiterbarer, kombinierter Ventilfunktionen entsteht, welches durch den mechanischen Anschlag unter einfachstem Aufbau (Ventilblock) eine Mehrfachdichtung der Kanäle erwirkt.
Derartige, nach außen geschlossene Dichtklappen können vorzugsweise als Druckregelventile beziehungsweise als Druckbegrenzungsventile eingesetzt werden, wobei mittels der beschriebenen Federn auf den Dichtsitzen die Schaltdrücke vorgegeben werden.
Der im erfindungsgemäß beschriebenen Ventil vorgesehene Hebel benötigt zum Beispiel auch aufgrund der abgeschrägten Seitenwände des Dichtklappenkanals hierbei einen geringen Kraftaufwand zur Erzielung der Wirkung. Somit handelt es sich um eine Art Servoventil, welches in einen Ventilblock eingearbeitet ist, durch dessen Aufbau dies auch als Umschalt- beziehungsweise Wechsel- oder Mischventil verwendet werden kann, weil eine deutlich geringere Verschmutzungsempfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Ventilen entsteht und eine schnelle Ventilöff- nung/-schließung erwirkt werden kann.
Bei Mehrfachschaltung nebeneinander liegender gleichartiger Ventile wird das Servoprinzip mit Hilfe von gegenseitig anliegenden Drücken auf den Dichtklappen mit Hilfe des dabei entstehenden internen Gegendrucks durch Druckausgleich unterstützt. Durch diese Eigenschaft des internen Druckausgleichs ist es möglich, Auslöseeinheiten kleiner Baugrößen einzusetzen, da nur geringe Auslösekräfte auftreten. Das Servoprinzip dient dabei unterstützend für die Ventildurchflußeigenschaften, es ist jedoch nicht Bedingung für die Funktionsfähigkeit der Ventilfamilie. Damit funktioniert das Ventil auch ohne Ausnutzung des Durchlaufdrucks problemlos. Ebenfalls kann durch diesen Aufbau ein strömungstechnisch optimiertes Ventil erstellt werden, bei dem die Verschmutzungsempfindlichkeit gegenüber Servoventilen deutlich reduziert ist. Dies ist vor allem im Umgang mit Lebensmitteln, wie zum Beispiel Getränken, oder im Umgang mit anderen Fluiden oder Festkörpern (zum Beispiel Pulvergranulat) von Vorteil. Ein damit verbundener großer Vorteil dieser Erfindung ist somit, daß zum Beispiel in den Strömungsbereich keine Metallteile, die für Oxidation sorgen können, in direkten Kontakt mit dem Medium kommen.
Mit dem erfindungsgemäßen Ventil ist man nach dem Einbau des Umschaltventils unabhängig von der Laufrichtung des Mediums, da die Laufrichtung jederzeit mit Hilfe der Position der Ventilklappe geändert werden kann.
Ein weiterer großer Vorteil ist, daß ein schnell schaltendes Ventil durch den Teleskopaufbau des Hubankers erreicht wird. Dadurch wird ein sehr genau und sehr schnell schaltendes Ventil aufgebaut, mit dessen Hilfe der Durchfluß und/oder die Durchflußmenge sehr genau dosiert werden kann.
Oben genannter Vorteil unterstützt auch die Ventillaufeigenschaft, wenn zum Beispiel ein Ventil erweitert wird auf zum Beispiel zwei, drei, vier oder mehr Ventilkammern, welche zum Beispiel nebeneinander jeweils mit kombinierten Dichtklappen oder zum Beispiel auch hintereinander mit verbundenen Hebeln geschaltet sind. Auch ein übereinander Liegen von Durchflußkammern, die lediglich nur durch eine Dichtklappe zum Beispiel wechselweise oder zum Beispiel gleichzeitig geöffnet beziehungsweise geschlossen werden, ist mit diesem Ventil möglich.
Das erfindungsgemäße Ventil mit dem speziellen integrierten Ventilkörper kann mit unterschiedlichen Auslöseeinheiten ausgestattet werden, so daß man mit einfachen Mitteln den Hub und damit die elektromechanischen Eigenschaften des Klappenventils modifizieren kann, hierin liegt ebenfalls ein großer Vorteil dieses Ventils gegenüber den herkömmlichen.
Bei herkömmlichen Ventilen sind beim Einsatz eines Klappenventils in Hochdruckleitungen entweder leistungsfähige Magnete zur Ventilöffnung/-schließung notwendig, welche entsprechend groß zu bauen sind, oder aber, daß wie in der Erfindung dargestellt, das Teleskopankerprinzip integriert ist. Bei diesem Teleskopankerprinzip wird die Dynamik des Ankers, welcher zu Beginn der Bestromung frei beweglich ist - also ohne direkte Verbindung zu dem Auslöseelement ist - ausgenutzt. Sobald der frei bewegliche Anker (dies entspricht der schwimmenden Verbindung) auf Anschlag zu der eigentlichen Klappenauslösung kommt, ist der Impuls des Ankers so hoch, daß ein Öffnen der Klappendichtung gegen den statischen Druck erfolgt. Der Vorteil eines solchen Systems ist, daß Hubmagnete mit relativ kleiner Bauweise eingesetzt werden können. Zur Optimierung der Schaltgeschwindigkeiten können hierbei die magnetischen Flußbauteile mit ein- fachen Mitteln angepaßt werden.
Des Weiteren ist es möglich, daß die Lage der Auslöseeinheit beziehungsweise des Elektromagneten bezüglich des Ventiles variiert werden kann, wodurch sich die Anzugsdynamik und/oder der Ankerhub verändern läßt. Dies wird dadurch realisiert, daß eine Versteileinrichtung vorgesehen ist, durch die die Auslöseeinheit bezüglich der Ventileinheit justierbar ist.
Da die Ventileinheit und die Auslöseeinheit als getrennte Vormontagebaugruppe aufgebaut sind, entsteht hierbei ein einfacher Aufbau des Systems. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß mit Hilfe der Erfindung die Möglichkeit geschaffen ist, ein montage- und wartungsfreundliches System aufzubauen, bei welchem sämtliche hydraulischen Funktionselemente in einer vormontierten Ventileinheit integriert sind. Auf diese Weise ist es möglich, auch manuell betätigte Ventile mit diesem Aufbau darzustellen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Beschreibungen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich.
Die Erfindung ist schematisch in der Zeichnung gezeigt. Es zeigen:
Fig. 1 den Schnitt durch die Auslöseeinheit des erfindungsgemäßen Ventils;
Fig. 2a, 2b, 2c die Dichtklappe des erfindungsgemäßen Ventils mit äußerem Dichtring im Querschnitt (Fig. 2a) und in Ansicht (Fig. 2b) sowie in perspektivischer Darstellung (Fig. 2c); Fig. 3a, 3b, 3c den Ventilkörper des erfindungsgemäßen Ventils im Querschnitt (Fig. 3a) sowie in geteilter perspektivischer Ansicht (Fig. 3b und Fig. 3c);
Fig. 4a, 4b das erfindungsgemäße Ventil in Frontansicht (Fig. 4a) und im Querschnitt (Fig. 4b);
Fig. 4c das erfindungsgemäße Ventil in perspektivischer Ansicht;
Fig. 5a die Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventils mit zwei nebeneinander liegenden Durchflußkammern;
Fig. 5b einen hydraulischen Schaltplan für das Umschaltprinzip nach der Erfindung;
Fig. 5c zeigt einen hydraulischen Schaltplan für das Servoprinzip nach der Erfindung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilblockes und
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht von nebeneinander und gleichzeitig hintereinander liegenden erfindungsgemäßen Ventilen in einem erfindungsgemäßen Ventilblock. Das erfindungsgemäße Ventil 11 erschließt sich am übersichtlichsten aus Fig. 4b. Die Fig. 4b zeigt einen vertikalen Schnitt durch das Ventil 11, welches im Wesentlichen (vergleiche Fig. 4a) aus der Auslöseeinheit 2 und dem Ventilkörper
I besteht.
Die Auslöseeinheit 2 weist ein Element 12 auf, welches mit dem Hebel 5b der Dichtklappe 5 zusammenwirkt.
Die Dichtklappe 5 wird durch Element 12 derart angesteuert, daß letztendlich der Dichtsitz 5d am Ventilkörperauslaß 4 den Durchlaß 20 verschließt oder öffnet. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß in der gezeigten, entspannten Stellung, bei welcher die Feder 10 das Element 12 vom Kern 7 weg nach links bewegt, der Dichtsitz 5d den Durchlaß 20 versperrt, das Ventil
II also geschlossen ist. Wird nun die Spule 9 mit Strom beaufschlagt, so wird das Element 12 zur Überbrückung des Luftspaltes 14 nach rechts gezogen, wodurch dann der obere Teil des Hebels 5b der Dichtklappe 5 in Uhrzeigerrichtung geschwenkt wird, wodurch sich der Dichtsitz 5d vom Durchlaß 20 entfernt und diesen für einen Durchfluß freigibt. Dabei ist zu beachten, daß der Hebel 5b um eine Schwenkachse 16 schwenkbar gelagert ist und so diese Kipp- oder Klappbewegung ausführt.
Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß das Element 12 an seinem, dem Hebel 5b zugewandten Ende eine Ringnut 13 oder einen Einstich 13 aufweist. In diese Ringnut 13 steht das gabelartige Ende 17 des Hebels 5b gelenkig ein (vergleiche Fig. 4c) .
Zum Zeitpunkt der Strombeaufschlagung der Spule 9 besteht noch keine feste Kopplung zwischen dem Element 12 und dem Hebel 5b. Die Anordnung ist "schwimmend". Das wirkende Magnetfeld der Magnetspule 9 beschleunigt das Element 12 nach rechts und überbrückt den Luftspalt 14. Der Hebel 5b ist deutlich dünner als die Breite f der Ringnut 13. Es ergibt sich daher ein Freihub d. Erst wenn das Element diesen Freihub d überwunden hat, liegt die Steuerkante 25 der Ringnut 13 an dem oberen Ende des Hebels 5b an und bewegt diesen mit. Dieses Konstruktionsprinzip wird im Sinne der Erfindung auch als Teleskopankerprinzip beschrieben und noch mehrfach entsprechend erläutert.
Das erfindungsgemäße Ventil besteht im Wesentlichen aus der Dichtklappe 5, der Auslöseeinheit 2 und dem Ventilkörper 1.
Der in Fig. 4b gezeigte Ventilkörper 1 besteht dabei geschickterweise aus zwei Ventilkörperteilen la und lb, gemäß der Erfindung können dies aber auch mehr als nur zwei Ventilkörperteile sein.
Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß das rechte Ventilkörperteil la den Auslaß 4 bildet und das linke Ventilkörperteil lb den Einlaß 3.
Die beiden Ventilkörperteile la, lb nehmen zwischen sich die Dichtklappe 5 auf. Des Weiteren bilden die beiden Ventilkörperteile la, lb die Ventilkammer 19. Die Ventilkammer 19 ist dabei der Bereich, in welchem der Dichtsitz 5d angeordnet ist, welcher den Durchlaß 20 öffnet und schließt beziehungsweise steuert.
Das Ausbilden des Ventilkörpers 1 mit zwei zusammengesetzten Ventilkörperteilen la, lb bietet Vorteile bei der Herstellung des Ventilkörpers. Allerdings sind die Nahtstellen entsprechend abzudichten, jedoch wird hierzu in geschickter Weise ebenfalls die Erfindung in einer Variante wie beschrieben eingesetzt.
Die Dichtklappe 5 besitzt einen Hebel 5b an dessen unterem Ende der Dichtsitz 5d angeordnet ist. Der Dichtsitz 5d ist zumindest teilweise von einer Dichtung 5c umgeben. Die Dichtung 5c ist dabei als Ringdichtung ausgebildet, der Hebel 5b durchdringt die Dichtung 5c.
Die Dichtung 5c dichtet nun den Spalt zwischen den beiden Ventilkörperteilen la, lb ab. Bei einer Montage der beiden Ventilkörperteile la, lb werden diese derart gegeneinander gedrückt, daß die sich dazwischen befindliche Dichtung 5c zuverlässig abdichtet. Gleichzeitig ist damit die Dichtklappe 5 montiert und ausgerichtet und auch ausreichend festgelegt. Dabei ist es wiederum günstig, daß das Material der Dichtung 5c eine gewisse Elastizität aufweist, wie sie eben für Dichtungen typisch ist, wobei aber jetzt diese Materialeigenschaft auch in anderer Weise ausgenützt wird, nämlich daß dieses Material auch eine gewisse Elastizität aufweist, woraus eine Beweglichkeit des Hebels 5b folgt die zur Ausbildung der Schwenkachse 16 führt. Dabei ist die Lage der Schwenkachse 16 natürlich variabel und letztendlich abhängig von den genauen konstruktiven Bedingungen, sie kann also etwas variieren gegenüber dem in Fig. 4b angegebenen Ort, die Achse ist typischerweise als das stillstehende Element bei einer Rotation zu beschreiben.
Da der Hebel 5b durch das Element 12 bewegt wird, die Dichtung 5c aber stillstehend bleibt, erlaubt die Elastizität der Dichtung 5c diese Beweglichkeit.
Gleichzeitig kann diese Elastizität auch für Rückstellbewegungen beziehungsweise Nullstellung und so weiter ausgenützt werden. Gemäß der Erfindung ist auch vorgesehen, entsprechend unterstützende Mittel zur Rückstellung einzusetzten, die hier nicht gezeigt sind.
Um die Schwenkbewegung des Hebels 5b zu ermöglichen, ist in dem Ventilkörper 1 ein Dichtklappenkanal 15 vorgesehen, der trichterartig ausgebildet ist. Dieser Dichtklappenkanal 15 wird zumindest einseitig, gegebenenfalls auch beidseitig von einer Anschlagfläche 21 begrenzt. Bei Nullstellung der Dichtklappe 5 weist der Hebel 5b und dessen mit der Anschlagfläche 21 zusammenwirkende Hebelfläche 22 eine gewisse Beabstandung auf. Diese wird bei Betätigung der Auslöseeinheit verringert beziehungsweise eliminiert, derart, daß die Hebelfläche 22 auf der Anschlagfläche 21 aufliegt. Es ergibt sich dann unter Umständen eine Lageveränderung der Schwenkachse 16. Des Weiteren ist es möglich durch die Ausgestaltung der Anschlagfläche 21, die hier gerundet ausgebildet ist, die Schaltcharakteristik des erfindungsgemäßen Ventils einzustellen. Auch ist es möglich, die Dichtklappe durch das Zusammenwirken der Anschlagfläche 21 und der Hebelfläche 22 entsprechend unter Vorspannung zu setzen, wobei dann gegebenenfalls die Elastizität des Hebels 5b mit ausgenützt wird.
Bei dem in Fig. 4b gezeigten Ventil ist nur ein einfaches Ein- /Ausschalten angestrebt. Ein Begrenzungsbügel 24, der auf der der Anschlagfläche 21 gegenüberlegenden Seite des Hebels 5b angeordnet ist, begrenzt die Schwenkbewegung des Hebels 5b in der unbestromten, nur durch die Feder 10 zum Beispiel bestimmten Schließstellung.
In der Schließstellung wird das Servoprinzip ausgenützt, derart, daß der im Einlaß 3 befindliche Staudruck auf der Rückseite des Dichtsitzes 5d diesen auf den Durchlaß 20 preßt.
In Fig. 1 wird ein Schnitt durch die Auslöseeinheit 2 mit dem Teleskopanker 6 als Element 12 dargestellt. Im Fall der dargestellten Auslöseeinheit 2 handelt es sich um einen Hubmagneten, welcher aus dem Jochblech-Bügel 8a und der Jochblech-Platte 8b sowie der Spule 9 besteht. Die Spule 9 umgibt dabei das Element 12, wie auch den Kern 7. Der Kern 7 schließt sich an dem in der Spule 9 liegenden Ende des Elementes 12/Teleskopankers 6 an. Der Hub h wird durch den Abstand vom Teleskopanker 6 bezie- hungsweise dem Kern 7 dargestellt.
Der Teleskopanker 6 hat eine Ringnut 13, die breiter ist als die Dicke des Hebels 5b, damit der Anker 6 einen erforderlichen Freihub d besitzt, bevor der Hebel 5b bei der Bestro- mung mitgerissen wird, so daß die Dynamik beziehungsweise der Impuls des Ankers 6 für die Öffnung der Ventilklappe ausgenutzt wird. Hierdurch werden deutlich kleinere Hubmagneten benötigt, da der Kraft- beziehungsweise Energiegehalt des Magneten beim Öffnen der Ventilklappe sehr hoch ist. Gleichzeitig wird hier vorzugsweise ein schaltzeitoptimiertes System integriert, welches in diesem Falle nicht kraftoptimiert sein muß. Bei unbestromter Spule wirkt der Teleskopanker auf das Gesamtsystem durch die Federkraft 10 dichtunterstützend. Durch die Bestromung der Spule entsteht eine Kraftwirkung auf den Teleskopanker 6, welcher gegen die Federkraft 10 in Richtung des Kerns 7 gezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist in dem Bereich des Einstiches ein Freihub entstanden, so daß der Teleskopanker 6 nur gegen die Gegenkraft der Feder 10 ziehen muß. Sobald der Teleskopanker 6 in Kontakt mit der Dichtklappe kommt, beginnt die Klappen-/Kippbewegung des Klappenventils. Zu diesem Zeitpunkt hat der Teleskopanker eine so hohe Energie durch den dynamischen Impuls gewonnen, daß gegen hohe Druckkräfte das Ventil geöffnet werden kann.
Die Fig. 2 enthält drei Darstellungen der Dichtklappe 5.
Die linke Darstellung in Fig. 2a stellt den Schnitt der Seitenansicht dar. Anhand der Zeichnung kann in diesem Fall der flache Aufbau der Dichtklappe 5 sehr gut dargestellt werden, wobei der Aufbau immer die Stärke dem maximalen Druck, wenn zum Beispiel zwei Ventile nebeneinander geschaltet sind, standhalten muß. Hierbei ist daher auch auf ein entsprechend hartes Material der Dichtklappe zu achten. Es kommt dabei natürlich immer auf den jeweiligen Anwendungszweck der Erfindung an. Das erfindungsgemäße Ventil ist daher sehr variabel einsetzbar und sowohl im Nieder- wie auch im Hochdruckbereich verwendbar.
Die Fig. 2b zeigt die Frontalansicht der Dichtklappe. Im oberen Bereich beginnend befindet sich der Hebel 5b auf welchem die Auslöseeinheit 2 mit dem in Fig. 1 beschriebenen Teleskopanker 6 zum Beispiel optimal im unteren Bereich d des Hebels 5b wirkt. Im mittleren Bereich der Dichtklappe, dem Dichtelement 5a beginnt der Teil des Ventils, welcher gegen das Austreten des Mediums eine Dichtwirkung aufweist und deshalb zum Beispiel eine Umspritzung aus EPDM oder ähnlichen enthält. Dieser Bereich 5a ist auch gleichzeitig die nach außen sichtbare elastische Hebelfläche 22. Der untere Bereich es Hebels 5b bildet den Dichtstößel 5e, dieser sitzt in der Mitte des äußeren Dichtrings 5c, beide Elemente sind ebenfalls vorzugsweise mit einem elastischen und abdichtenden Material herzustellen, damit die Ventileigenschaften optimal unterstützt werden.
Die Fig. 2c zeigt die Dichtklappe von einer schrägen Draufsicht. Hierbei ist zu erkennen, daß der Dichtstößel 5d eine größere Stärke aufweist und daß der Dichtring 5c ebenfalls dementsprechend stärker aufgebaut ist.
Fig. 3a zeigt den Ventilkörper 1 im montierten Zustand, Fig. 3b, 3c zeigt den linken und rechten Ventilkörperteil la, lb. Daran ist der Sitz 26 der Dichtklappe sehr gut zu erkennen. Die linke Hälfte la des Ventilkörpers in Fig. 3a stellt den unten in Fig. 3b links dann auch dargestellten Ventilkörperauslaß 4 dar. In diesem Fall handelt es sich aufgrund des geringeren Mediumsauslasses um ein Ventil, welches nach dem Sitzventilprinzip funktioniert. Der Mediumeinlaß ist in der rechten Hälfte lb dieses Querschnittes, der Ventilkörpereinlaß 3 somit mit einem größeren Volumen dargestellt.
Die untere Fig. 3b, 3c zeigt eine perspektivische Ansicht der einzelnen Ventilkörperteile la, lb. Hier ist der Ventilkörperauslaß 4 mit einem geringeren Durchmesser für den Mediumfluß dargestellt. Bei dieser dargestellten Draufsicht ist die Abschrägung des Dichtklappenkanals 15 sehr gut zu erkennen. Im Ventilkörpereinlaß 3 ist ebenfalls die Abschrägung des Dichtklappenkanals 15 zu erkennen.
In Fig. 5a ist die Frontalansicht eines Ventilblockes 23 gezeigt. Der hier gezeigte Ventilblock 23 gezeigt. Der hier gezeigte Ventilblock 23 besteht dabei aus zwei Dichtklappen 5' und 5' ', wie sie zum Beispiel in Fig. 2a, 2b und 2c beschrieben wurden. Sie weisen daher jeweils Hebel 5b' und 5b' ' auf.
Für eine effektive Ansteuerung ist vorgesehen, daß die beiden Hebel 5b' und 5b1 ' an ihrem oberen Ende durch einen Hebelverbinder 18 miteinander verbunden sind. So ist es möglich, daß nur eine Auslöseeinheit 2 vorzusehen ist, die auf beide Dichtklappen 5 zu wirken vermag.
In Fig. 5b ist ein hydraulischer Schaltplan für ein erfindungsgemäßes Ventil, das nach dem Umschaltprinzip funktioniert, dargestellt. Der durch die Pumpe 28 erzeugte Druck liegt wechselseitig an der Ventilklappe 5 ' , 5 ' ' an und es kommt somit unabhängig von der Schaltposition zu einem Druck- beziehungsweise Kraftausgleich. Somit kann man dieses Ventil als Um- schalt-Servoventil bezeichnen. Fig. 5b zeigt dabei zwei verschiedene Stellungen der beiden Ventilklappen 5 ' , 5 ' ' . Die erste Stellung ist mit dem durchgezogenen Strich dargestellt, die zweite Stellung mit der gestrichelten Darstellung.
Die Ventilklappen 5', 5'1 sind letztendlich beide in gleicher Weise von der gleichen Auslöseeinheit 2 angesteuert. Dies kann entweder über das hier schematisch angeordnete gemeinsame Element 12 der Auslöseeinheit 2 erfolgen oder aber zum Beispiel mit dem Hebelverbinder 18. Bezieht man sich nun auf die Stellung die durch den durchgezogenen Strich dargestellt ist, so verschließt die Dichtklappe 5' in dem linken Ventil 11' derart den Auslaß, indem der Sitz auf dem Auslaß aufliegt. In diser durchgezogen dargestellten Stellung verschließt die Dichtklappe 5"' im rechten Ventil 11'' den Einlaß. Der eingangsseitig anliegende Druck preßt hier die Dichtung nicht in den Sitz sonderen eher heraus. Bei entsprechender Auslegung besteht Aufhebung der entgegengerichteten Kräfte und die Auslöseeinheit 2 sorgt für den Steuerungsvorgang, wobei hierbei nicht die herrschenden Kräfte überwunden werden müssen, da die Anordnung geschickterweise zu einer Aufhebung der entgegengerichteten Kräfte führt.
Die Umschaltfunktion der in Fig. 5b dargestellten Variante erfolgt dadurch, daß ausgangsseitig je zwei Auslässe 4a' und 4a1' beziehungsweise 4b' und 4b1' vorgesehen sind.
In Fig. 5c ist ein weiterer hydraulischer Schaltplan für ein erfindungsgemäßes Ventil, welches mit dem Servoprinzip funktioniert, dargestellt. Hierbei ist es günstig, daß der Eingangsdruck 27 wechselseitig an der Dichtklappe 5'' anliegt und es somit unabhängig von der Schaltposition zu einem Druckausgleich kommt. Dieses Prinzip kann auch bei Druckregel- beziehungsweise Druckausgleichsventilen verwendet werden, indem anstatt der Auslöseeinheit Druckfedern in den Dichtsitzbereichen eingesetzt werden, wobei die Regeldrücke dann durch die Federkräfte einstellbar sind. Bei solchen Systemen ist es sinnvoll, die Hebel nicht nach außen zu führen, sondern das Dichtelement nach außen abzudichten, so daß ein nach außen dichtes und hochdruckfestes System aufgebaut werden kann. Die Anordnung ist hier so gewählt, daß in einem rechten Ventil 11' ' die Klappe 5' ' beid- seitig einen Dichtsitz aufweist und in der Lage ist, die beiden Auslässe 4a beziehungsweise 4b zu verschließen. Auch hier ist wieder mit durchgezogener linie eine erste und mit gestrichelter Linie eine zweite Stellung gezeigt. In der mit durchgezogener Linie gezeigten Stellung schließt die Dichtklappe 5'' bei Anliegen des Druckes 27 den rechten Ausgang 4b. Über die gezeigte Mechanik, insbesondere der Schwenkachse 16 resultiert eine Schubbewegung in dem Element 12 nach links, welches die Dichtklappe 5' nach rechts auf den Einlaß preßt. Da hier der Druck 27 anliegt, sind auch hier wieder die jeweiligen Kräfte entgegengerichtet und heben sich auf. In der durchgezogenen Stellung sind die Verhältnisse analog.
Fig. 6 zeigt einen verhältnismäßig komplex aufgebauten Ventilblock 23 mit insgesamt sechs nebeneinander angeordneten Dichtklappen 5', 5'', 5'''. Wesentlich bei dieser Ausgestaltung ist, daß wiederum alle Dichtklappen identisch ausgebildet sind und je einen Hebel 5b', 5b'', 5b''' tragen. Alle diese Hebel 5b', fb' ' , 5b' ' ' sind wiederum durch den Hebelverbinder 18 miteinander für eine gemeinsame Ansteuerung verbunden.
In Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht von nebeneinander und gleichzeitig hintereinander liegenden Ventilen 11 in einem Ventilblock 23 dargestellt.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im. Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Patentansprüche;
1. Ventil zum Schalten beziehungsweise Regeln von Strömungen oder Drücken eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mediums, wobei die Dichtklappe des Ventils von einer Auslöseeinheit betätigt wird und die Dichtklappe in der Ventilkammer eines Ventilkörpers des Ventils aufgrund der Stellung der Auslöseeinheit positionierbar ist, die Dichtklappe einen mit der Auslöseeinheit zusammenwirkenden Hebel aufweist und der Hebel mindestens einen Dichtsitz trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5d) zumindest teilweise von einer Dichtung (5c) umgeben ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5c) von dem Dichtsitz (5d) beabstandet ist.
3. Ventil nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5c) zum Abdichten der Ventilkammer (19) dient.
4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) zur Bildung der Ventilkammer (19) aus mindestens zwei Ventilkörperteilen (10, 16) besteht und die Dichtung (5c) zwischen den Ventilkörperteilen (10, 16) angeordnet ist.
5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5c) einen Dichtklappenkanal (15) des Ventilkörpers (1) abdichtet.
6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (50) als Ringdichtung ausgebildet ist.
7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) die Dichtung (5c) trägt.
8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5c) den Hebel (5b) mit dem DichtsitzO (5d) gegenüber der Auslöseeinheit (2) abdichtet.
9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) die Dichtung (5c) durchdringt.
10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) mit der Dichtung (5c) eine vormontierte Einheit bildet.
11. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5d) fest auf dem Hebel (5b) angeordnet, insbesondere auf diesen aufgespritzt ist.
12. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) als um eine Schwenkachse (16) schwenkender Schwenkhebel (5b) ausgebildet ist.
13. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Schwenkachse (16) im Bereich der Dichtung (5c) angeordnet ist.
14. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (16) zwischen Dichtsitz (5d) und Auslöseeinheit (2) angeordnet ist.
15. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwenkhebel (5b) im wesentlichen rechtwinklig zur Schwenkachse (16) erstreckt und der Schwenkhebel (5b) bei einer Bewegung der Dichtklappe (5) Bereiche der Dichtung (5c) komprimiert.
16. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) beid- seitig je einen Dichtsitz (5d) trägt.
17. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (2) und der Ventilkörper (1) modular ausgebildet sind.
18. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (2) als Elektromagnet oder Elektromotor ausgebildet ist.
19. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (2) als Elektromagnetantrieb ausgebildet ist und der Hebel (5b) einen hiermit zusammenwirkenden Permanentmagneten trägt.
20. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (2) ein sich translatorisch oder rotatorisch bewegendes Element (12) aufweist, welches auf den Hebel (5b) wirkt.
21. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit als Druckfeder ausgebildet ist, die insbesondere im Dichtsitzbereich angeordnet ist.
22. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) oder das Element (12) eine Langloch- oder Gabel-Führung (17) aufweist.
23. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine starre Verbindung zwischen Element (12) und Hebel (5b).
24. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine schwimmende Verbindung zwischen Element (12) und Hebel (5b), woraus bei der Bewegung des Elementes (12) nicht sofort eine Bewegung des Hebels (5b) resultiert.
25. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (12) als Anker, insbesondere als Teleskopanker ausgebildet ist.
26. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtklappenkanal (15) mindestens eine Anschlagfläche (21) für den Hebel (5b) aufweist.
27. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5b) mit einer Hebelfläche (22) mit der Anschlagfläche (21) zusammenwirkt.
28. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Anliegen des Hebels (5b) an der Anschlagfläche (21) der Hebel (5b) unter eine mechanische Vorspannung gesetzt ist.
29. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Anschlagfläche (21) bezüglich des Ventilkörpers (1) einstellbar und veränderbar ist.
30. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Hebelfläche (22) bezüglich der Dichtklappe (5) beziehungsweise des Hebels (5b) einstellbar und veränderbar ist.
31. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (2) gegen eine Federkraft auf die Dichtklappe (5) wirkt.
32. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5d) aus Elastomeren, insbesondere EPDM oder Silikon, oder aus Metall gebildet ist.
33. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (11) als Druckregelventil, Druckbegrenzungsventil, Sitzventil, Wechselventil, Servoventil, Umschalt- beziehungsweise Umkehrventil, Wegeventil, Proportionalventil ausgebildet ist.
34. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch im Ventil (11) angeordnete Vorspannelemente für die Dichtklappe (5).
35. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (12) eine Ringnut (13) zur Aufnahme des Hebels (5b) aufweist, wobei die Breite (f) der Ringnut größer ist als die Dicke des Hebels (5b) .
36. Ventilblock, bestehend aus mindestens zwei Ventilen, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Auslöseeinheit vorgesehen ist und zumindest die Dichtklappe eines Ventils von der Auslöseeinheit betätigt wird und die Dichtklappe in einer Ventilkammer des Ventils beziehungsweise des Ventilblocks aufgrund der Stellung der Auslöseeinheit positionierbar ist und zumindest eine Dichklappe einen mit der Auslöseeinheit zusammenwirkenden Hebel aufweist und der Hebel mindestens einen Dichtsitz trägt.
37. Ventilblock nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Ventile (11', 11'') baugleich ausgestaltet sind, insbesondere mindestens zwei Ventile eine Dichtklappe (5', 5'') besitzen und die Dichtklappen je einen einen Dichtsitz tragenden Hebel (5b', 5b1') aufweist.
38. Ventilblock nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche 36 und 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (5b', 5b' ') der Dichtklappen (5', 5'') durch einen Hebelverbinder (18) insbesondere fest miteinander verbunden sind.
39. Ventilblock nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5d) zumindest teilweise von einer Dichtung (5c) umgeben ist.
40. Ventilblock nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslöseeinheit (2) für mehrere Dichtklappen (5) vorgesehen ist.
41. Ventilblock nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (5b) mindestens zweier Dichtklap^en (5) derart verbunden sind, daß eine Verschließbewegüng! der ersten Dichtklappe (5) eine Öffnungsbewegung der zweiten Dichtklappe ( 5 ) bewirkt .
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