WO2006116999A1

WO2006116999A1 - Stromteilerventileinsatz, stromteilerventil und ventilmodulbaustein

Info

Publication number: WO2006116999A1
Application number: PCT/DK2006/000225
Authority: WO
Inventors: Johan Van Beek; Karsten Lentfer Hansen
Original assignee: Danfoss A/S
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2006-11-09
Also published as: DE102005020857A1; KR20070119069A; DE102005020857B4; JP2008540940A

Abstract

Es wird ein Stromteilerventileinsatz (2) und ein Stromteilerventil (1 ) ange¬ geben, wobei der Stromteilerven-tileinsatz (2) eine Hauptöffnung mit einer Hauptdurchflußfläche (5) und eine Mantelfläche (7) aufweist und der Stromteilerventileinsatz (2) bewegbar in einem Ventilrohr (3) des Stromtei¬ lerventils (1 ) angeordnet ist. Man möchte einen Fluidstrom mit einfachen Mitteln in beliebige Teilerver¬ hältnisse und Teilströme aufteilen. Hierzu weist die Mantelfläche (7) des Stromteilerven-tileinsatzes (2) min- destens eine erste Abzweigöffnung (8) mit einer ersten Abzweigdurch¬ flußfläche (12) und eine zweite Abzweigöffnung (9) mit einer zweiten Abzweigdurchflußfläche (13) auf, wobei die Abzweigdurchflußflächen (12, 13) mit der Hauptdurchflußfläche (5) über einen Strömungspfad in Verbin¬ dung stehen. Das Stromteilerventil (1 ) weist ein Ventilrohr (3) auf, das mindestens eine erste Ventilöffnung (16) mit einer ersten Ventildurch¬ flußfläche (17) und eine zweite Ventil-öffnung (18) mit einer zweiten Ven¬ tildurchflußfläche (19) aufweist, und der Stromteilerventileinsatz (2) ist in Axialrichtung des Ventilrohrs (3) bewegbar.

Description

Stromteilerventileinsatz, Stromteilerventil und Ventilmodulbaustein

Die Erfindung betrifft einen Stromteilerventileinsatz, der eine Hauptöffnung mit einer Hauptdurchflußfläche und eine Mantelfläche aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Stromteilerventil mit einem Stromteilerventileinsatz und einem Ventilrohr, wobei der Stromteilerventileinsatz bewegbar in dem Ventilrohr angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Ventilmodulbaustein für ein modulares Stromteilerventil, der einen Ventilmoduleinsatz in einem Ventilbausteingehäuse aufweist.

In einer Fluidanordnung nutzt man oft eine gemeinsame Versorgungslei- tung, um mehrere Verbraucher mit Fluid zu versorgen. Der Fluidstrom wird daher aufgeteilt, und zwar in einem möglichst vorbestimmten Verhältnis. Man bewirkt eine Stromteilung. Für die Stromteilung sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Am häufigsten verwendet man Stromteilerventile, die zwei Teilströme erzeugen. Die Stromteilerventile teilen einen zulaufenden Volumenstrom nach dem Drosselprinzip in zwei vorbestimmte Teilströme. Das Stromteilerventil weist dabei einen Steuerkolben auf, der wie eine Druckwaage wirkt. Die Teilgenauigkeit beträgt allerdings nur etwa + 3 bis 5 %.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Rotationsstromteilers, der mit höherer Genauigkeit arbeitet als ein Stromteilerventil und auch für mehr als zwei Teilströme geeignet ist. Ein Rotationsstromteiler teilt einen Förderstrom einer Hydropumpe in zwei oder mehr gleiche oder ungleiche Teilströme auf. Er weist eine entsprechende Anzahl von Verdrängereinhei- ten auf, z.B. als Zahnräder oder Kolben, deren Wellen starr untereinander verbunden sind. Rotationsstromteiler haben gegenüber Stromteilerventilen

CONFIRMAT1ON COPY den Vorteil, daß sie ohne prinzipbedingte Drosselverluste arbeiten und die Teilströme sehr unterschiedlich groß sein können. Auch wird eine höhere Genauigkeit erreicht bei Leckverlusten von etwa 1 bis 1 ,5 %. Der Nachteil eines Rotationsstromteilers ist jedoch seine aufwendige Bauweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluid-strom mit einfachen Mitteln in beliebige Teilerverhältnisse und Teilströme aufzuteilen.

Diese Aufgabe wird bei einem Stromteilerventileinsatz der eingangs ge- nannten Art dadurch gelöst, daß die Mantelfläche mindestens eine erste Abzweigöffnung mit einer ersten Abzweigdurchflußfläche und eine zweite Abzweigöffnung mit einer zweiten Abzweigdurchflußfläche aufweist, wobei die Abzweigdurchflußflächen mit der Hauptdurchflußfläche über einen Strömungspfad in Verbindung stehen.

Der Stromteilerventileinsatz ist Teil eines Stromteilerventils und sorgt für die Verteilung des Fluids, das beispielsweise durch die Hauptdurchflußfläche zur Verfügung steht. Das Fluid strömt dabei durch die Hauptdurchflußfläche und erreicht die Abzweigöffnungen in der Mantelfläche des Stromteilerventileinsatzes. Durch diese Abzweigöffnungen tritt das Fluid aus dem Stromteilerventileinsatz heraus und wurde somit geteilt. Eine Teilung setzt mindestens eine erste und eine zweite Abzweigdurchflußfläche voraus. Die Abzweigöffnungen können je nach Bedarf an Teilströmen in beliebiger Anzahl vorhanden sein. Die Anzahl der Abzweigöffnungen ent- spricht der Anzahl der möglichen Teilströme. Allerdings können durch weitere Maßnahmen auch Abzweigöffnungen versperrt werden, so daß sich eine andere Anzahl der Abzweigdurchflußflächen ergibt. Der erfindungsgemäße Ventileinsatz, der beispielsweise in ein Fluidrohr eingeschoben wird, kann beliebige Formen aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, daß der Einsatz zylinderförmig, kugelförmig, oval oder eckig ist. Auch kann der

Einsatz sowohl einstückig als auch mehrstückig ausgebildet sein. Durch die Wahl der Größe der Abzweig-Öffnungen ist bereits ein Teilerverhältnis des Fluid-stroms festgelegt. Auf diese Weise ist es sehr leicht möglich, eine Stromteilung mit einstellbarem Teilerverhältnis und beliebiger Anzahl von Teilströmen zu erreichen.

Es ist besonders bevorzugt, daß die erste und die zweite Abzweigdurchflußfläche unterschiedlich groß ist. Sind die Abzweigdurchflußflächen unterschiedlich, so legt man hierdurch ein Teilerverhältnis fest. Die Abzweigdurchflußflächen werden beispielsweise durch eine Bohrung in der Mantel- fläche hervorgerufen. Auch ist es möglich, daß noch weitere Abzweigdurchflußflächen eine unterschiedliche Größe aufweisen. So legt man mehrere Teilerverhältnisse fest, die je nach offenem oder geschlossenem Zustand den Fluidstrom beeinflussen.

Bevorzugterweise ist die Hauptdurchflußfiäche an einer Stirnseite des Stromteilerventileinsatzes angeordnet. Eine Stirnseite ist beispielsweise dann vorhanden, wenn der Einsatz zylinderförmig ist. Durch die Hauptdurchflußfläche fließt der Hauptteil des Fluids. Wenn keine weitere Hauptdurchflußfläche vorhanden ist, fließt durch die Hauptdurchflußfiäche der gesamte ungeteilte Fluidstrom. Liegt die Hauptdurchflußfiäche an der

Stirnseite, so hat dies Vorteile für die Strömung des Fluids. Man vermeidet weitgehend Verwirbelungen und Strömungshindernisse. Auch aus mechanischen Gründen ist es günstig, wenn die größte Öffnung des Ventileinsatzes an einer Stirnseite angeordnet ist.

Es ist vorgesehen, daß der Stromteilerventileinsatz eine Endplatte aufweist, die den Stromteilerventileinsatz an einer Stirnseite verschließt. Eine Endplatte ist ein einfaches Mittel, um einerseits den Einsatz zu verschließen und andererseits das Fluid in eine andere Richtung zu lenken. Das Fluid wird beispielsweise radial nach außen geleitet. -A-

In praktischerweise ist die Endplatte rechteckig. Eine rechteckige Endplatte kann gleichzeitig als Fixierung des Einsatzes dienen. Auf diese Weise kann der gesamte Einsatz verdrehsicher gelagert werden. So können sich die eingestellten Teilerverhältnisse der Fluidströme nicht unbeabsich- tigt verändern.

In praktischerweise weist die Endplatte Markierungen auf, die in mindestens einem Umfangsbereich der Endplatte ein Öffnungsverhältnis der Abzweigöffnungen dem Umfangsbereich zuordnen. Als Markierungen kön- nen beispielsweise Worte, Symbole oder Buchstaben dienen. Auch sind Einkerbungen oder Bohrungen als Markierung vorteilhaft. Durch die Markierungen an der Endplatte ist es möglich, ohne den Ventileinsatz aus einem Stromteilerventil herauszunehmen, Teilerverhältnisse oder die Anzahl der Teilströme zu kennen. Auch können mehrere verschiedene Ventilein- sätze für ein Stromverteilerventil vorgesehen sein, so daß der Typ des Ventileinsatzes an der Endplatte erkennbar ist.

Vorzugsweise weist der Stromteilerventileinsatz Steuerkanten auf. Steuerkanten können beispielsweise dazu verwendet werden, um den Einsatz in einem Stromverteilerventil zu verlagern, so daß die Steuerkanten verschiedene Positionen kennzeichnen. Die Steuerkanten können dabei andere Außenabmessungen aufweisen wie der sonstige Körper des Ventileinsatzes. Die Steuerkanten können Bereiche, die keine Öffnungen aufweisen, von Bereichen, die Öffnungen aufweisen, trennen. Günstig ist es, wenn die Steuerkanten am Umfang des Ventileinsatzes verlaufen. Auf diese Weise kann der Einsatz auch in Umfangsrichtung gedreht werden, ohne daß die Steuerkante ihre Wirkung verliert.

Vorzugsweise weist der Stromteilerventileinsatz eine Betätigungsvorrich- tung auf. Mit einer Betätigungsvorrichtung kann der Ventileinsatz verlagert werden. Es ist von Vorteil, wenn die Betätigungsvorrichtung den Ventilein- satz sowohl rotatorisch als auch translatorisch bewegen kann. Hierzu können übliche Mittel, wie hydraulische Vorrichtungen, elektrische Vorrichtungen, magnetische Vorrichtungen oder ähnliches, verwendet werden. So ist es auch möglich, daß die Betätigungsvorrichtung von der Ferne aus steu- erbar ist. Die Arbeitsposition des Einsatzes kann dann mit weiteren Einrichtungen der Fluidvorrichtung koordiniert werden.

Es ist bevorzugt, daß der Stromteilerventileinsatz in einem Ventilmodulbaustein angeordnet ist, wobei der Ventilmodulbaustein Teil eines modula- ren Stromteilerventils ist. Der Ventilmodulbaustein nimmt den Stromteilerventileinsatz auf, so daß im Inneren des Ventilmodulbausteins das Fluid fließen kann. Durch die einfache Bauweise des Stromteilerventileinsatzes ist der Stromteilerventileinsatz in den Ventilmodulbaustein einschiebbar und auch leicht wieder entfernbar, wenn beispielsweise der Stromteiler- ventileinsatz ausgetauscht werden soll.

Die Aufgabe wird bei einem Stromteilerventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ventilrohr mindestens eine erste Ventilöffnung mit einer ersten Ventildurchflußfläche und eine zweite Ventilöffnung mit einer zweiten Ventildurchflußfläche aufweist und der Stromteilerventileinsatz in Umfangsrichtung des Ventilrohrs bewegbar ist.

Das Ventilrohr weist ebenso wie der Ventileinsatz mindestens zwei Öffnungen auf, die beispielsweise an einer Mantelfläche des Ventilrohrs an- geordnet sind. Unter Ventilrohr werden hier auch andere Geometrien verstanden, die nicht zylinderförmig sind, sondern beispielsweise rechteckige Querschnitte aufweisen. Eine Bewegung in Umfangsrichtung hat den Vorteil, daß hierzu außerhalb des Ventilrohrs kein weiterer Platzbedarf notwendig ist. Bei einer Verstellung in Umfangsrichtung bleibt der Ventilein- satz innerhalb des Ventilrohrs angeordnet. Mit einer rotatorischen Bewegung des Ventil-einsatzes innerhalb des Ventilrohrs können die Abzweig- durchflußflächen mit den Ventildurchflußflächen in Übereinstimmung gebracht werden. Sind beispielsweise die Abzweigdurchflußflächen und die Ventildurchflußflächen in Umfangsrichtung auf einer Linie angeordnet, so ist eine Bewegung des Ventileinsatzes in Umfangsrichtung besonders günstig. In einer ersten Arbeitsposition sind dann die erste und die zweite Abzweigöffnung und die erste und die zweite Ventilöffnung durchströmbar. In einer zweiten Arbeitsstellung steht beispielsweise die erste Abzweigdurchflußfläche mit der zweiten Ventildurchflußfläche in Überdeckung. Die weiteren Durchflußflächen sind verschlossen. Der abfließende Fluid-strom wurde somit verringert und auf einen Teilstrom reduziert. In einer dritten Arbeitsstellung kann der Ventileinsatz so verlagert sein, daß keine der beiden Abzweigdurchflußflächen mit keiner der beiden Ventildurchflußflächen übereinstimmt. Der Fluidstrom ist somit unterbrochen. Das hier vorgestellte Beispiel ist natürlich auch für eine größere Anzahl von Abzweig- durchflußflächen und Ventildurchflußflächen anwendbar. Die Anzahl der Abzweigdurchflußflächen und die Anzahl der Ventildurchflußflächen muß nicht zwingend übereinstimmen.

Es ist besonders bevorzugt, daß der Stromteilerventil-einsatz in Axial rich- tung des Ventilrohrs bewegbar ist. Die Bewegung des Ventileinsatzes weist einen weiteren Freiheitsgrad auf. Auf diese Weise ist man noch flexibler, Arbeitspositionen zu wählen. Es ist auch möglich, daß man eine Verlagerung des Ventileinsatzes in Axialrichtung mit einer Verlagerung in Umfangsrichtung kombiniert. Dies kann hintereinander geschehen oder gleichzeitig. Bei gleichzeitiger Verstellung in Axial- und Umfangsrichtung werden die Abzweigdurchflußflächen auf einer spiralförmigen Bahn geführt.

Bevorzugterweise ist der Stromteilerventileinsatz kontinuierlich bewegbar. Bei einer kontinuierlichen Bewegung des Rohreinsatzes wird ein Übergang zwischen geöffneten Durchflußflächen und geschlossenen Durch- flußflächen vergleichmäßigt. Es wird ein abrupter Übergang vermieden, was auch für weitere angeschlossene Komponenten vorteilhaft ist und so beispielsweise Druckspitzen reduziert werden.

Es ist vorgesehen, daß der Stromteilerventileinsatz in mindestens einer Position im Ventilrohr mit einer Feststellvorrichtung feststellbar ist. Mit einer Feststell Vorrichtung wird die Zuverlässigkeit des Stromteilerventils erhöht. Das eingestellte Stromteilerverhältnis wird solange beibehalten, bis die Feststell Vorrichtung betätigt wird. Ein zufälliges Verstellen des Ventil- einsatzes durch beispielsweise hohe Drücke im Inneren des Ventileinsatzes wird so vermieden.

Es ist vorgesehen, daß mindestens eine Begrenzungslinie einer Ventildurchflußfläche mit mindestens einer Begrenzungslinie einer Abzweig- durchflußfläche übereinstimmt. Stimmen die beiden Begrenzungslinien überein, so ist die Gefahr einer Leckage gering. Außerdem wird somit die Genauigkeit des eingestellten Teilerverhältnisses verbessert.

Vorzugsweise ist das Stromteilerventil als modulares Stromteilerventil ausgebildet, das mindestens einen ersten und einen zweiten Ventilmodulbaustein aufweist, wobei der erste Ventilmodulbaustein die erste Ventilöffnung mit der ersten Ventildurchflußfläche und der zweite Ventilmodulbaustein die zweite Ventilöffnung mit der zweiten Ventildurchflußfläche aufweist. Die Anzahl der Ventilmodulbausteine legt somit die Anzahl der zur Verfügung gestellten Ventilöffnungen fest. Die Anzahl der Ventilöffnungen kann in einfacher Weise durch Hinzufügen oder Wegnehmen eines Ventilmodulbausteins verändert werden. Auf diese Weise kann man sehr leicht die Anzahl der Teilströme verändern.

Die Aufgabe wird bei einem Ventilmodulbaustein der eingangs genannten

Art dadurch gelöst, daß der Ventilmo-duleinsatz mindestens eine Ab- zweigöffnung mit einer Abzweigdurchflußfläche aufweist, wobei die mindestens eine Abzweigdurchflußfläche mit einer Modulhauptdurchflußfläche des Ventilmodulbausteins in Verbindung steht und das Ventilbausteingehäuse mindestens eine Ventil-öffnung mit einer Ventildurchflußfläche auf- 5 weist, die mit mindestens einer Abzweigdurchflußfläche verbindbar ist.

Es ist somit möglich, mehrere Ventilmodulbausteine miteinander zu verbinden, um im Inneren des Ventilbausteingehäuses einen gemeinsamen Strömungspfad bereitzustellen. Dieser Strömungspfad wird von den Ven- o tilmodul-einsätzen der zusammengeschlossenen Ventilmodulbausteine gebildet. Ventilmoduleinsätze verschiedener Ventilmodulbausteine können dabei unterschiedliche Abzweig-durchflußflächen aufweisen, so daß auf einfache Weise unterschiedliche Teilerverhältnisse bereitgestellt werden.

5 Es ist besonders bevorzugt, daß der Ventilmodulbaustein mindestens ein Verbindungselement aufweist, das an dem Ventilmoduleinsatz angeordnet ist, wobei mit dem Verbindungselement mindestens ein zweiter Ventilmoduleinsatz in einem zweiten Ventilmodulbaustein betätigbar ist. Benachbarte Ventilmodulbausteine werden miteinander verbunden. Der Ventil- 0 moduleinsatz übernimmt hierbei eine weitere Funktion. Wird einer der

Ventilmoduleinsätze des modularen Stromteilerventils betätigt, so werden gleichzeitig weitere Ventilmoduleinsätze mitbetätigt. Dies erleichtert die Ansteuerung der einzelnen Abzweigdurchflußflächen, indem mit nur einer Verstellvorrichtung mehrere Ventilmoduleinsätze betätigbar sind. 5

Es ist bevorzugt, daß der zweite Ventilmoduleinsatz durch eine rotatorische Bewegung betätigbar ist. Hierzu weist der Ventilmoduleinsatz beispielsweise zwei Verbindungselemente an seinem Umfang auf, die in Ausnehmungen eines benachbarten Ventilmoduleinsatzes eingreifen. Das o Verbindungselement kann dabei einstückig mit dem Ventilmoduleinsatz ausgebildet sein, so daß keine weiteren Bauelemente für die Übertragung der rotatorischen Bewegung notwendig sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungs- beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stromteilerventils,

Fig. 2 einen Stromteilerventileinsatz,

Fig. 3 ein Ausgestaltungsbeispiel einer Endplatte,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Stromteilerventileinsatzes,

Fig. 5 einen Schnitt in Axialrichtung des Stromteilerventileinsatzes nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Gasversorgungsmodul als Anwendungsbeispiel,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel eines modularen Stromteilerventils in dem Gasversorgungsmodul nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Gasversorgungsmoduls nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Schnittansicht des Gasversorgungsmoduls nach Fig. 8,

Fig. 10 einen Ventilmodulbaustein und

Fig. 11 eine Schnittansicht des Ventilmodulbausteins nach Fig. 10. Fig. 1 zeigt ein Stromteilerventil 1 mit einem Stromteilerventileinsatz 2, der im folgenden "Ventileinsatz 2" genannt wird. Zur Verdeutlichung des Aufbaus ist der Ventileinsatz 2 außerhalb eines Ventilrohrs 3 gezeigt und ist in dieses Ventilrohr 3 in Axialrichtung 4 einschiebbar. Der Ventileinsatz 2 weist eine Hauptdurchflußfläche 5 auf, die an einer Stirnseite 6 des Ventileinsatzes 2 angeordnet ist. An einer Mantelfläche 7 des Ventileinsatzes 2 sind Abzweigöffnungen 8, 9, 10, 11 angeordnet. Die erste Abzweigöffnung 8 weist dabei eine größere Abzweigdurchflußfläche 12 auf als die zweite Abzweigöffnung 9 mit einer zweiten Abzweigdurchflußfläche 13. Die dritte Abzweigöffnung 10 und die vierte Abzweigöffnung 11 sind zueinander in Axialrichtung 4 ausgerichtet und sind gegenüber der ersten und der zweiten Abzweigöffnung 8, 9 in Umfangsrichtung angeordnet. Der Ventileinsatz 2 ist zylinderförmig, so daß noch weitere Abzweigöffnungen am Umfang angeordnet werden können. Der Ventileinsatz 2 wird an der Stirnsei- te, die der Hauptdurchflußfläche 5 gegenüberliegt, mit einer Endplatte 14 verschlossen.

Durch das Ventilrohr 3 strömt Fluid 15 in axialer Richtung 4. Das Ventilrohr 3 weist an seinem Umfang eine erste Ventilöffnung 16 mit einer ersten Ventildurchflußfläche 17 und eine zweite Ventilöffnung 18 mit einer zweiten Ventildurchflußfläche 19 auf, wobei hier die Ventildurchflußflächen 17, 19 nicht in Umfangsrichtung zueinander angeordnet sind, sondern in Axialrichtung. Die Ventildurchflußflächen 17, 19 und die Abzweigdurchflußflächen 12, 13 sind kreisförmig, wobei die Größe und Begrenzungslinie der ersten Ventildurchflußfläche 17 mit der der Abzweigdurchflußfläche 12 übereinstimmt. Die gleiche Übereinstimmung gilt für die zweite Ventildurchflußfläche 19 mit der zweiten Abzweigdurchflußfläche 13. Werden nun die zueinander korrespondierenden Durchflußflächen 17, 12 und 19, 13 in Überdeckung gebracht, so ist ein festes Stromteilerverhältnis von beispielsweise 2:1 an dem Stromteilerventil 1 eingestellt. Bewegt man beispielsweise den Stromteilerventileinsatz 2 in Umfangsrichtung, so daß die dritte und die vierte Abzweigöffnung 10, 11 in Überlagerung mit der ersten und der zweiten Ventilöffnung 16, 18 gebracht wird, so ist ein anderes Teilerverhältnis möglich, beispielsweise 3:4. Soll der Durchfluß durch die erste und die zweite Ventildurchflußfläche 17, 19 unterbrochen werden, so bewegt man den Ventileinsatz 2 in eine Arbeitsposition, bei der die Mantelfläche 7 die beiden Ventildurchflußflächen 17, 19 abdeckt. Auch ist es möglich, daß nur eine der Ventildurchflußflächen 17, 19 verschlossen wird. Ebenso ist es möglich, daß man das Fluid 15 aus den Ventildurchflußflächen 17, 19 in das Ventilrohr 3 eintreten läßt, um beispielsweise unter- schiedliche Fluide innerhalb des Ventilrohrs 3 zu mischen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Stromteilerventileinsatzes 2, der in axialer Richtung 4 drei Abzweig-Öffnungen aufweist. Auch sind in Fig. 2 Steuerkanten 20 gezeigt, die in Umfangsrichtung des Ventileinsatzes 2 verlaufen. Diese Steuerkanten 20 trennen Bereiche, in denen Abzweigöffnungen angeordnet sind, von Bereichen, die keine Abzweigöffnungen aufweisen. An den Steuerkanten 20 verändert sich der Außendurchmesser des Ventil-einsatzes 2. In Bereichen, die keine Abzweigöffnungen aufweisen, ist der Außendurchmesser des Ventileinsatzes 2 kleiner als in Bereichen, die Abzweigöffnungen aufweisen. Die Steuerkanten 20 können so zum Verstellen des Ventileinsatzes 2 verwendet werden.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der Endplatte 14. Als Endplatte 14 wird hier der Teil außerhalb des Stromteilerventileinsatzes 2 verstanden, der so- wohl einen Bereich oder eine gesamte Stirnseite des Ventileinsatzes 2 verschließt als auch zur Fixierung des Ventileinsatzes 2 dienen kann. Die Endplatte muß daher nicht zwangsweise plattenförmig ausgebildet sein. Die Endplatte 14 weist Markierungen 21 auf, die am Umfang der Endplatte 14 verteilt sind. Durch die rechteckige Form der Endplatte stehen vier Be- reiche zur Verfügung, die jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Bohrungen aufweisen. Diese Bohrungen dienen als Markierungen 21 und wei- sen auf die einstellbaren Teilströme hin. Eine einzige Bohrung an einer Seite der Endplatte bedeutet beispielsweise, daß bei zwei vorhandenen axial zueinander angeordneten Abzweigöffnungen ein Teilerverhältnis von 1 :1 besteht. Dementsprechend weisen zwei Bohrungen auf ein Teilerver- hältnis von 1 :2, drei Bohrungen auf ein Teilerverhältnis von 1 :3 und vier Bohrungen auf ein Teilerverhältnis von 1 :4 hin. Auch können die Markierungen 21 die Anzahl der vorhandenen Abzweigöffnungen in axialer Richtung andeuten. Drei Bohrungen weisen demnach darauf hin, daß in axialer Richtung drei Abzweigöffnungen nebeneinander angeordnet sind. Wird der Ventileinsatz 2 in Umfangsrichtung verdreht, so können dann beispielsweise nur zwei Abzweigöffnungen oder beispielsweise vier Abzweigöffnungen zur Verfügung stehen. Der Ventileinsatz kann nach dem Verstellen mit Hilfe der Bohrungen fixiert werden, indem beispielsweise Stifte in einzelne Bohrungen eingreifen.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine weitere Ausführungsform des Ventileinsatzes 2 in Axialrichtung, wobei Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Fig. 4 ist. Die Mantelfläche 7 und die Endplatte 14 des Ventileinsatzes 2 sind einstückig ausgeführt. Die Endplatte hat eine quadratische Grundfläche, wobei eine Seitenlänge des Quadrats größer ist als der größte Außendurchmesser des Ventil-einsatzes 2 an der Mantelfläche 7. Es ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Ventileinsatz 2 eine unterschiedliche Anzahl von Abzweigöffnungen in Axialrichtung bereitstellt, in Abhängigkeit einer gewählten Arbeitsposition. An der in Fig. 4 und 5 gezeigten unteren Be- grenzungslinie des Ventileinsatzes 2 sind in Axialrichtung 4 drei Abzweigöffnungen angeordnet. Wird der gezeigte Ventileinsatz 2 um 90° in Umfangsrichtung aus der Zeichenebene heraus nach vorne gedreht, so steht an der unteren Begrenzungslinie des Ventileinsatzes 2 die erste Abzweigöffnung 8 und die zweite Abzweigöffnung 9 zur Verfügung. Diese beiden Abzweigöffnungen 8, 9 sind in der Schnittansicht in Fig. 5 sichtbar. Wird der Ventileinsatz 2 aus der dargestellten Arbeitsposition um 90° in die Zei- chenebene hineingedreht, so steht an der unteren Begrenzungslinie des Ventileinsatzes 2 keine Abflußfläche zur Verfügung, wie dies auch aus Fig. 4 anhand der Mantelfläche 7 erkennbar ist. Der Ventileinsatz 2 in den Fig. 4 und 5 ist für ein Ventilrohr 3 vorgesehen, das mindestens drei Ventil- durchflußflächen aufweist. Die Größe der Abzweigdurchflußfläche einer Abzweigöffnung ist dabei kleiner oder gleich der Größe der Ventildurchflußfläche, die mit der Abzweigdurchflußfläche zusammenwirkt. Auf diese Weise sind keine weiteren Dichtungen notwendig. Der Volumenstrom des Fluids 15 wird somit nur durch die Abzweigöffnungen mit ihren zugehöri- gen Abzweigdurchflußflächen begrenzt. Zur Vereinfachung der Bauweise des Stromteilerventils 1 ist es sinnvoll, wenn die Abzweigöffnungen sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet sind. Hierzu liegen die Mittelpunkte der Abzweigöffnungen beispielsweise auf einer geraden Linie in Axialrichtung 4. Die Mittelpunkte der Abzweigöff- nungen in Umfangsrichtung liegen ebenfalls auf einer Kreislinie um den Umfang gleichmäßig verteilt.

Fig. 4 zeigt ein Gasversorgungsmodul, das das erfindungsgemäße Stromteilerventil 1 mit dem Stromteilerventileinsatz 2 aufweist. Es handelt sich hierbei um ein Gasversorgungsmodul 22, das eine Vakuumpumpe 23 mit

Stickstoff versorgt. Eine Vakuumpumpe führt unter Vakuumbedingungen im Inneren kein Gas, so daß Schmutz oder vorhandene Partikeln im Inneren der Pumpe nicht forttransportiert werden können. Zur Reinigung und Spülung der Pumpe 23 wird daher Stickstoff als Fluid 15 zugeführt. Das Fluten mit Stickstoff reinigt die Pumpe 23 und ist eine einfache Maßnahme, um die Lebenszeit einer Vakuumpumpe zu verlängern. Der Stickstoff gelangt in das Gasversorgungsmodul 22 über eine Einlaßöffnung 24. Hierbei weist der Stickstoff einen Überdruck zwischen 1 ,4 und 6,8 bar auf. Die Zuführung des Stickstoffs wird von einem Einlaßventil 25 gesteuert. Mit Hilfe eines Druckregelventils 26 wird der Stickstoffdruck auf etwa 0,5 bis 1 ,5 bar reduziert. Das Druckregelventil 26 weist gleichzeitig ein integ- riertes Rückschlagventil auf, so daß der Stickstoff nicht zurück über die Einlaßöffnung 24 in einen Stickstoffbehälter gelangen kann.

Hinter dem Druckregelventil 26 verzweigt der Stickstofffluß am Verzwei- gungspunkt 27 in eine erste und eine zweite Primärleitung 28, 29. Die zweite Primärleitung 29 führt über eine Drossel direkt zu einer Antriebseinrichtung 30 der Pumpe 23. Die erste Primärleitung 28 weist eine erste Strömungsänderung 31 in Form einer Blende auf und führt zu dem Stromteilerventil 1. Dieses Stromteilerventil 1 teilt den ankommenden Fluid- ström in einem festen Teilerverhältnis für eine erste und eine zweite Abzweigleitung 32, 33 auf. Das Teilerverhältnis ist durch Wahl einer Arbeitsposition des Stromteilerventils 1 veränderbar. Die Abzweigleitungen 32, 33 führen zu verschiedenen Orten der Pumpe 23 oder auch zu unterschiedlichen Pumpen.

Innerhalb des Gasversorgungsmoduls 22 werden zwei Differenzdruckmessungen durchgeführt. Die erste Differenzdruckmessung erfolgt an der ersten Strömungsänderung 31. Die zweite Differenzdruckmessung wird an dem Stromteilerventil 1 durchgeführt. Hierzu ist parallel zur ersten Primär- leitung 28 eine Sekundärleitung 34 angeordnet, die für jede Druckmessung eine Absperrvorrichtung 35 in Form eines Zweistellungsventils aufweist. Zwischen den beiden Absperrvorrichtungen 35 ist ein Druckmesser 36 angeordnet, der wiederum über einen Begrenzer 37 mit der Primärleitung 28 in Verbindung steht.

Das Stromteilerventil 1 weist in Fig. 6 einen zylinderförmigen Stromteilerventileinsatz 2 auf, der in einem zylinderförmigen Ventilrohr 3 des Stromteilerventils 1 angeordnet ist. Das Stromteilerventil 1 stellt zwei Ventildurchflußflächen 16, 17 bereit, die jeweils an der ersten bzw. zweiten Ab- Zweigleitung 32, 33 angeordnet sind. Hierzu weist das Ventilrohr 3 an jeder Ven-tilöffnung 16, 18 ein Ventilabzweigrohr auf, wie auch in Fig. 1 an- gedeutet. Insgesamt weist das Stromteilerventil 1 vier Arbeitspositionen 38, 39, 40, 41 auf. Die ersten drei Arbeitspositionen 38, 39, 40 unterscheiden sich in ihrem Teilerverhältnis, das durch die Abzweig-durchflußflächen 12, 13 der ersten und zweiten Abzweig-Öffnung 8, 9 vorbestimmt ist. In der vierten Arbeitsposition 41 befindet sich das Stromteilerventil 1 in einer Schließstellung. Der Fluidstrom ist dann sowohl an der ersten Abzweigdurchflußfläche 12 als auch an der zweiten Abzweigdurchflußfläche 13 unterbrochen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß gemäß Fig. 2 in axialer Richtung zwischen zwei Steuerkanten 20 ein Bereich ange- ordnet ist, der keine Abzweigöffnungen aufweist. Dieser Bereich kann dann die Sperrfunktion des Stromteilerventils 1 übernehmen. Da zwei solche Bereiche bei dem Stromteilerventil 1 , wie in Fig. 2 angedeutet, vorhanden sind, ist auch eine Sperrfunktion als Zwischenzustand beim Übergang von der Arbeitsposition 38 zur Arbeitsposition 39 und beim Übergang von der Arbeitsposition 39 zur Arbeitsposition 40 und jeweils umgekehrt bei dem Stromteilerventil in Fig. 6 möglich.

Das Stromteilerventil 1 weist auch eine Feststellvorrichtung 42 auf. Die Feststellvorrichtung 42 kann beispielsweise mit der Endplatte 14 des Stromteilerventils 1 zusammenwirken. Hierzu wird die Endplatte 14 verdrehfest in einer Halterung gelagert. Alle vier Arbeitspositionen 38-41 können so zuverlässig jeweils beibehalten werden, bis das Strömteilerventil 1 betätigt wird. Hierzu ist eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die die Feststellvorrichtung 42 löst und die Endplatte 14 geführt in eine weitere Position in der Feststellvorrichtung bewegt. Die Betätigung der Feststellvorrichtung 42 und der Betätigungsvorrichtung geschieht ferngesteuert. Durch die Fernsteuerung können die fest vorgegebenen Teilerverhältnisse, beispielsweise für die' erste Arbeitsposition 1:2, für die zweite Arbeitsposition 1 :3 und für die dritte Arbeitsposition 1 :4, ausgewählt wer- den. Auch ist es möglich, daß die Feststellvorrichtung 42 und die Betätigungsvorrichtung den Stromteilerventileinsatz 2 nicht in axialer Richtung, wie in Fig. 6 vorgeschlagen, verstellen, sondern auch in Umfangsrichtung des Stromteilerventileinsatzes 2. Auf diese Weise stehen weitere Arbeitspositionen zur Verfügung, so daß das Stromteilerventil 1 vielseitig einsetzbar ist.

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Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen ein modulares Stromteilerventil 43, das in dem Gasversorgungsmodul 22 angeordnet ist. Fig. 7 zeigt das Gasversorgungsmodul 22 in perspektivischer Ansicht und Fig. 8 in einer Seitenansicht. In Fig. 9 ist das Gasversorgungsmodul 22 in einer Schnittansicht 0 gemäß dem Schnitt D-D in Fig. 8 dargestellt. Das Gasversorgungsmodul 22 ist hier als modulares Gasversorgungsmodul 22 ausgebildet. Modulelemente des Gasversorgungsmoduls 22, wie ein Anschlußmodul 44, das modulare Stromteilerventil 43, ein Meßanschlußmodul 45 und ein Steuermodul 46, weisen definierte Anschlußgeometrien auf, die es ermöglichen, 5 benachbarte Modul-elemente miteinander zu verbinden, so daß beispielsweise ein gemeinsamer Strömungspfad 47 für das Fluid 15 entsteht, wie in Fig. 9 dargestellt.

Das modulare Stromteilerventil 43 weist hier insgesamt sechs Ventilmo- o dulbausteine 48, 49, 50, 51 , 52, 53 auf, wobei der Ventilmodulbaustein 52 gleichzeitig als Steuermodul 46 ausgebildet ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen einen der Ventilmodulbausteine 48-53, wobei hier der zweite Ventilmodulbaustein 49 stellvertretend herausgegriffen 5 wurde. Dieser zweite Ventilmodulbaustein 49 ist ebenso aufgebaut wie die anderen Ventilmodulbausteine 48, 50-53. Der fünfte Ventilmodulbaustein 52 weist die gleiche Anschlußgeometrie zu seinen benachbarten Ventilmodulbausteinen 51 , 53 auf, wobei der Ventilmodulbaustein 52 mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet ist. In Fig. 11 ist ein Schnitt des Ventilmo- o dulbausteins 49 senkrecht zum Strömungspfad 47 dargestellt. Der Ventilmodulbaustein 49 in Fig. 11 weist einen Ventilmoduleinsatz 54 in einem Ventilbausteingehäuse 55 auf. Der Ventilmoduleinsatz 54 umschließt eine Modulhauptdurchflußfläche 56 und weist insgesamt vier Abzweigöffnungen 8, 9, 10, 11 mit jeweils einer Durchflußfläche auf, wovon zwei der Durchflußflächen mit 12 und 13 bezeichnet sind. Der Ventilmoduleinsatz 54 ist in Umfangsrichtung rotatorisch bewegbar, so daß in einer Arbeitsstellung mindestens eine Durchflußfläche, z.B. 12, mit der Durchflußfläche 17 der Ventilöffnung 16 zusammenwirken kann. Durchströmt das Fluid 15 diese Durchflußfläche 17, so passiert es eine Auslaßbetäti- gung 57, eine Düse 58 und gelangt dann in einen ersten Auslaßkanal 59 des Ventilmodulbausteins 49. Mit der Auslaßbetätigung 57 kann der FIu- idstrom manuell oder ferngesteuert unterbrochen werden, z.B. wenn am ersten Auslaßkanal die zweite Sekundärleitung 34 des Gasversorgungsmoduls 22 entfernt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Auslaßkanals 59 ist eine Abdeckplatte 60 angeordnet, die einen zweiten Auslaßkanal 61 verschließt. Diese Abdeckplatte 60 ist entfernbar, so daß der zweite Auslaßkanal 61 beispielsweise als Meßstelle für eine Druckmessung zur Verfügung steht. In Fig. 10 sind zwei Verbindungselemente 62 dargestellt, die an dem Ventilmoduleinsatz 54 angeordnet sind und in Ausnehmungen eines benachbarten Ventilmodulbausteins, z.B. 50, eingreifen. Auf diese Weise ist es sehr leicht möglich, durch eine Rotationsbewegung des Ventilmodul-einsatzes 54 weitere Ventilmoduleinsätze 54 in benachbarten Ventilmodulbausteinen 48, 50-53 zu betätigen, wenn diese miteinander über Verbindungselemente 62 jeweils verbunden sind.

Claims

Patentansprüche

1. Stromteilerventileinsatz, der eine Hauptöffnung mit einer Hauptdurchflußfläche und eine Mantelfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (7) mindestens eine erste Abzweigöffnung (8) mit einer ersten Abzweigdurchflußfläche (12) und eine zweite Abzweigöffnung (9) mit einer zweiten Abzweigdurchflußflä- che (13) aufweist, wobei die Abzweigdurchflußflächen (12, 13) mit der Hauptdurchflußfläche (5) über einen Strömungspfad in Verbindung stehen.

2. Stromteilerventileinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Abzweigdurchflußfläche (12, 13) unterschiedlich groß ist.

3. Stromteilerventileinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdurchflußfläche (5) an einer Stirnseite (6) des Stromteilerventileinsatzes (2) angeordnet ist.

4. Stromteilerventileinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz (2) eine Endplatte (14) aufweist, die den Stromteilerventileinsatz (2) an einer Stirnseite verschließt.

5. Stromteilerventileinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte (14) rechteckig ist.

6. Stromteilerventileinsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte Markierungen aufweist, die in mindes- tens einem Umfangsbereich der Endplatte (14) ein Öffnungsverhältnis der Abzweigöffnungen (8, 9) dem Umfangsbereich zuordnen.

7. Stromteilerventileinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz (2) Steuerkanten (20) aufweist.

8. Stromteilerventileinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz eine Betätigungsvorrichtung aufweist.

9. Stromteilerventileinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz (2) in einem Ven- tilmodulbaustein (48-53) angeordnet ist, wobei der Ventilmodulbaustein (48-53) Teil eines modularen Stromteilerventils (43) ist.

10. Stromteilerventil mit einem Stromteilerventileinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem Ventilrohr, wobei der Stromteilerven- tileinsatz bewegbar in dem Ventilrohr angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilrohr (3) mindestens eine erste Ventilöffnung (16) mit einer ersten Ventildurchflußfläche (17) und eine zweite Ventil-Öffnung (18) mit einer zweiten Ventildurchflußfläche (19) aufweist und der Stromteilerventileinsatz (2) in Umfangsrich- tung des Ventilrohrs (3) bewegbar ist.

11. Stromteilerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz (2) in Axialrichtung des Ventilrohrs (3) bewegbar ist.

12. Stromteilerventil nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventil-einsatz (2) kontinuierlich bewegbar ist.

5 13. Stromteilerventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteilerventileinsatz (2) in mindestens einer Position im Ventilrohr (3) mit einer Feststellvorrichtung (42) feststellbar ist.

0 14. Stromteilerventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Begrenzungslinie einer Ventildurchflußfläche (17, 18) mit mindestens einer Begrenzungslinie einer Abzweigdurchflußfläche (8, 9) übereinstimmt.

5 15. Stromteilerventil nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromteilerventil (1 ) als modulares Stromteilerventil (43) ausgebildet ist, das mindestens einen ersten (48-53) und einen zweiten (48-53) Ventilmodulbaustein aufweist, wobei der erste Ventilmodulbaustein (48-53) die erste Ventilöffnung (16) mit o der ersten Ventildurchflußfläche (17) und der zweite Ventilmodulbaustein (48-53) die zweite Ventilöffnung (18) mit einer zweiten Ventildurchflußfläche (19) aufweist.

16. Ventilmodulbaustein für ein modulares Stromteilerventil, der einen 5 Ventilmoduleinsatz in einem Ventilbausteingehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmoduleinsatz (54) mindestens eine Abzweigöffnung (8) mit einer Abzweigdurchflußfläche (12) aufweist, wobei die mindestens eine Abzweigdurchflußfläche (12) mit einer Modulhauptdurchflußfläche (56) des Ventilmodulbausteins 0 (48-53) in Verbindung steht und das Ventilbausteingehäuse (55) mindestens eine Ventilöffnung (16) mit einer Ventildurchflußfläche (17) aufweist, die mit mindestens einer Abzweigdurchflußfläche (12) verbindbar ist.

17. Ventilmodulbaustein nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmodulbaustein (48-53) mindestens ein Verbindungselement (62) aufweist, das an dem Ventilmoduleinsatz (54) angeordnet ist, wobei mit dem Verbindungselement (62) mindestens ein zweiter Ventilmoduleinsatz (54) in einem zweiten Ventilmodulbaustein (48-53) betätigbar ist.

18. Ventilmodulbaustein nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilmoduleinsatz (54) durch eine rotatorische Bewegung betätigbar ist.