WO2009010097A1 - Luftgesteuertes ventil - Google Patents

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WO2009010097A1
WO2009010097A1 PCT/EP2007/057399 EP2007057399W WO2009010097A1 WO 2009010097 A1 WO2009010097 A1 WO 2009010097A1 EP 2007057399 W EP2007057399 W EP 2007057399W WO 2009010097 A1 WO2009010097 A1 WO 2009010097A1
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WO
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valve
piston
control
chamber
pressure
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Application number
PCT/EP2007/057399
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English (en)
French (fr)
Inventor
Othmar Rymann
Original Assignee
Eugen Seitz Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Eugen Seitz Ag filed Critical Eugen Seitz Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1226—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston the fluid circulating through the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/044—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with movable valve members positioned between valve seats

Definitions

  • the present invention relates to a valve according to the preamble of claim 1.
  • a blank or preform in a blow molding machine in a blow cylinder is usually in two steps in its final Inflated shape.
  • the blank already substantially on the finished bottle head, which is held in the blow mold of the blow molding machine and connected to a compressed air system. By blowing compressed air through the bottle head, the blank is inflated and finally brought to its final shape.
  • This blowing process is usually carried out in a two-stage process, wherein the first stage is a pre-blowing with a pressure value between 2 to 20 bar via a Vorblasventil, and then in a second stage the final blowing, ie the molding of the plastic bottle to its final shape, with a pressure value between 15 to 40 bar via a main blow valve.
  • These two valves are each connected to a pressure source with the pressure corresponding to the corresponding stage of the process.
  • these processes must be completed as quickly as possible.
  • a valve assembly consisting of two valves, a Vorblasventil and a blow valve used which are arranged for example on a common block.
  • connection to the pressure sources must be interrupted and the pressure released from the plastic bottle and from the feed channels before the plastic bottle can be removed from the blow mold connected to the blow cylinder.
  • This process step is also referred to as venting.
  • venting is done conventionally via a vent valve, which is connected to the blow cylinder and emits the compressed air into the environment in the open position.
  • valve devices are known in which a partial recovery of the compressed air via a separate valve, a so-called economy valve, which is arranged between the blowing cylinder and the vent valve is realized. All these valves must be controlled for the process sequence, for which different systems are used. For example, these valves are magnetically actuated or pneumatically actuated by means of separate control valves. Since the Hohl stressesblasmaschinen anyway with Operated by compressed air, this working fluid is basically also available as a control medium for the valves.
  • a problem with such conventional air-operated valves is that on the one hand, the response time of such valves on the amount of pressure of the control valve is dependent and on the other hand, the function of the valve is dependent on the working pressure of the pressure flow to be controlled. That is, such valves are practically not empty, i. can be controlled without the presence of such a working pressure.
  • a pneumatic quick-acting valve is known that the supply of a high pressure line can interrupt, and in the closed state at the same time a venting of the interrupted
  • the object of the present invention was to find an air-controlled valve with the shortest possible response time for virtually any pressure levels, which has the smallest possible dead spaces.
  • This object is achieved according to the invention by a valve having the features of claim 1. Further embodiments according to the invention emerge from the features of the further claims 2 to 14. So is the inventive valve with a housing; a piston which is arranged longitudinally displaceable in the housing between two end positions, wherein the first end face of the piston opens into a first valve space and the second end face of the piston opens into a second valve chamber, wherein the at least one valve chamber via a connecting channel with external pressure lines, respectively.
  • Pressure sources is connectable; wherein the piston has a channel connecting the two end faces, which is permanently connected at least via a valve chamber with an output line and an outside on the piston radially outwardly projecting, arranged between the two end faces of the piston piston ring, which in turn opens into a chamber of the housing and this chamber divides into a first control chamber and a second control chamber.
  • an annular axially oriented valve seal is arranged on both end sides, the end face of which forms the respective closing surface of the piston and abuts against a seating surface of the corresponding valve space in the closed state of the piston and, in the closed state, forms an effective surface acting against the closing direction.
  • Control pressure lines are connected to a control valve which communicates with a control pressure reservoir.
  • Closing times can usually be dispensed with a check valve in the supply lines to the valve chambers.
  • valve seal as a closing edge has a round flange with a substantially straight closing surface, wherein the closing surface is preferably aligned perpendicular to the closing direction of the piston. This achieves a good sealing effect with a large opening cross section.
  • the closure surface is advantageously between 5% - 25% of the effective area of the corresponding end face of the piston.
  • valve seal from its seat the valve is practically completely directly pressure compensated because the two effective surfaces of the two end faces of the piston are now practically the same size, whereby the motive force for the piston decreases and thus a high piston speed, ie. Opening speed of the valve is achieved.
  • the outer surface of the flange of the valve seal to the closing surface is designed radially inwardly tapered. That means the flange in Direction of the Schliessflache is chamfered.
  • an active surface is created, which can exert a force directed in the opening direction of the piston by the pressure prevailing in the corresponding valve chamber.
  • an overpressure emergency opening can be realized, which raises the piston when the pressure level resp. the pressure difference with respect to the pressure in the other valve chamber resp. in the channel of the piston exceeds a certain value.
  • the piston and the valve seal are integrally formed of a material, preferably of plastic.
  • the piston can be easily manufactured as a single part and can be run for relatively small diameter so.
  • the piston and the valve seal are formed in two parts of different materials, wherein the valve seal is preferably made of plastic.
  • the piston can be made for example of metal with relatively small wall thicknesses and the valve seal can be easily attached to the corresponding end face of the piston and connected to it.
  • the channel between the two end faces of the piston is formed straight and with a constant cross section. This creates a fluidically favorable channel, which has only the smallest pressure losses.
  • the cross section of the channel corresponds to the cross section of the inlet channel in the first valve chamber. This creates no flow velocity changes in this area, which also the flow losses respectively. Minimizes pressure losses.
  • the outer diameter of the piston in the region of its two end faces is the same size. This creates geometrically unambiguous and clearly defined effective surfaces which can exert a force on the piston even at small pressure differences between the two valve chambers.
  • a first effective area of the piston ring in the first control chamber is smaller than a second effective area of the piston ring in the second control chamber.
  • the ratio of the effective areas is advantageously chosen such that when the valve is open, i. if the valve seal of the piston from the valve seat of that
  • Valve space has been solved, which is permanently connected to the output line, is almost balanced resp. are almost the same size. Thus, virtually no forces acting in the longitudinal direction on the piston and he needed for his movement only relatively small control forces.
  • a ratio of the effective area of about 80% is desired, i. that the effective area in the region of the valve seal is only about 80% of the effective area of the other end face of the piston.
  • the first control chamber communicates with a control pressure reservoir via a first control pressure line and the second control chamber is connected via a first control pressure line
  • the control valve is designed as a so-called 3/2 valve, ie it has three connections in two switching states.
  • the first effective area of the piston ring in the first control chamber is the same size as a second effective area of the piston ring in the second control chamber.
  • Control pressure reservoir in connection is a 5/2 control valve, i. It has five connections with two switch positions.
  • the first valve space is formed as a valve space closed inside the housing.
  • This can be a resp. Shutdown valve can be realized, i. a 2/2 control valve with two connections and two switching positions, wherein in the open valve position, the two terminals are connected to each other in the housing and are separated in the closed valve position. Again, a very responsive valve with good damping properties is created.
  • the valves are used as Vorblasventil, main blow valve, economy valve or vent valve of hollow body blow molding machines.
  • the same valve principle can be used for the different valve functions, which simplifies the construction of blow-blocks, ie valve assemblies combined to form a block.
  • these valves with parallel to each other extending, preferably pointing in the same direction Zu- resp. Be equipped.
  • FIG. 1 shows schematically the longitudinal section through an inventive valve in the variant as a 3/2 valve with 3/2 control valve, in the closed position.
  • 2 shows schematically the longitudinal section through the valve of Figure 1 in the open position.
  • FIG. 3 shows schematically the pressure curve over the time of the blowing process of a hollow-body blow molding machine
  • FIG. 4 shows schematically the simplified longitudinal section of an alternative valve variant in comparison to FIG. 1 in the closed position
  • FIG 5 shows the longitudinal section of Figure 4 in the open position.
  • FIG. 6 shows schematically the simplified longitudinal section through an alternative embodiment of a valve according to the invention as on / off valve (2/2 function) according to FIG. 4 in the closed position;
  • FIG. 7 shows the longitudinal section of Figure 6 in the open position.
  • Fig. 8 shows schematically the longitudinal section through the lower portion of a valve seal of Figure 1 in a specific embodiment.
  • FIG. 1 the longitudinal section through a valve according to the invention in the variant as a 3/2 valve is shown purely schematically.
  • a piston 2 as an annular piston with a centrally disposed, between the two end faces 4, respectively. 5 of the piston 2 through channel 3, formed.
  • the upper end 4 of the piston 2 opens into a first valve chamber 6 which is also formed in the housing 1 and is connected for example via a pressure line 8 1 with an external pressure source 8.
  • This pressure source 8 is, for example, at a first pressure level Pl.
  • Output channel 30 is connected to a pressure-actuated device, for example, the blow cylinder of a blow molding machine (not shown).
  • valve chamber 7 is laterally connected via a pressure line 31 to a further pressure source 32, which is set, for example, at a second pressure level P2.
  • a further pressure source 32 which is set, for example, at a second pressure level P2.
  • the piston 2 is advantageously formed in the form of an annular piston such that the channel 3 has the largest possible diameter and that the cross section of the channel 3 between the two end faces 4 resp. 5 is constant and straight, advantageously coaxial with the longitudinal axis of the piston 2 extends.
  • valve seal 13 Each valve seal 13 have on their front side in each case a closing surface 14 which in each case closed state of the piston 2 against a correspondingly formed seat surface 15 at the bottom of the respective valve chamber 6, respectively. 7 in sealing stop.
  • the piston 2 In the illustrated closed position of the valve, the piston 2 is at its lower stop, i. the valve seal of the end face 5 is against the seat surface 15 at the bottom of the lower valve chamber 7 in
  • the valve seal 13 now further has an active surface 16, i. an arranged between the inner wall of the closing surface 14 and the inner wall of the channel 3 surface, which is smaller than the entire effective surface of the upper valve seal 13 of the end face 4 of the piston 2, which is composed of the active surface 16 and the closing surface 14.
  • this rest position can be assisted, for example, by arranging a spring acting in the closing direction, so that the valve reliably remains in the closed position even in a pressureless state.
  • the valve seal 13 is advantageously made of a low-wear, as rigid as possible material and arranged as a separate part on the piston 2.
  • valve seal 13 may also be formed as an integrated component directly on the lower end face 5 of the piston 2.
  • housing 1 may be made in one piece or in several parts according to the shape and structure of the piston 2, only for the sake of simplicity, the housing 1 is shown in the figures as one piece.
  • the two control chambers 11 and 12 are connected to a control pressure source 21.
  • the upper control chamber 11 is connected directly to the control pressure source 21, and the lower control chamber 12 is connected to the control pressure source 21 via a control valve 22.
  • the control valve 22 In the closed position of the valve, the control valve 22 is closed and designed so that in this closed position the lower control chamber 12 is communicatively connected to the environment, i. is vented.
  • the upper control chamber 11 is under pressure and the lower control chamber 12 is vented, which keeps the piston 2 in its closed position by the pressure in the control chamber 11 via the first active surface 23.
  • the first active surface 23 is geometrically smaller than the second active surface 24 of the piston ring 9 in the lower control chamber 12th
  • the valve operates as a switching valve between the two pressure levels Pl and P2. Due to the very fast switching times of the valve, i. the rapid movement of the piston 2 between its two positions, can in the
  • the piston 2 has very good damping properties, since he responds at its two end faces 4 respectively. 5 is very well cushioned over the valve seals 13.
  • valve arrangement Another advantage of this valve arrangement is that, for reliable operation of the valve, i. for the opening and closing of the piston 2, no working pressure on the part of the external pressure sources 8 resp. 32 is necessary, i. the valve works even with a very low control pressure level. Since no pressure difference between the first valve chamber 6 and the second valve chamber 7 is necessary, the valve can also be controlled when the two valve chambers 6 and 7 are virtually no pressure or have the same pressure level.
  • FIG. 3 shows the typical pressure curve over time for a blow molding process, for example for the production of PET bottles.
  • a pre-blowing pressure typically range between 2 and 20 bar
  • the main blowing pressure typically up to 40 bar, but always higher than the pre-blowing pressure P1
  • the release of the pressure is now also in two stages, namely in a first stage during the time period T3 as so-called saving or recuperation, where the pressure in the Vorblastiksystem or another pressure system is depressed to a lower pressure level than P2 and immediately thereafter the residual pressure in the time period T4 is blown into the environment to the blowing cylinder and the To make bottle pressure-free.
  • valves Conventionally, these four stages are frequently controlled by means of four specially designed valves, which are combined in a so-called blow block and arranged as close as possible to the blowing cylinder.
  • the valve according to the invention can now be used universally with only slight modifications for all four stages, as will be illustrated below with reference to the following description. Since the valve has very short closing and opening times and can be switched without pressure difference between input and output, for example, the economy process can be driven close to the Vorblastik Pl zoom and through the large opening cross sections and fast switching times, the entire process time can positively influence ie be shortened.
  • valve can be operated with a simple control valve 22, which is fed either with the pre-blowing pressure P1 or a control pressure PP independent of it, which may have a lower level than the pre-blowing pressure P2.
  • a simple control valve 22 which is fed either with the pre-blowing pressure P1 or a control pressure PP independent of it, which may have a lower level than the pre-blowing pressure P2.
  • Such valves are available from mass production and thus have a positive influence on the total cost of the blower block.
  • a further advantage is the fact that such a valve also has clearly defined note characteristics, ie that a defined open or closed position of the piston 2 remains set even if the control pressure PP is interrupted or is set independently in the case of a pressure increase in the working pressure system, so that no dangerous overpressure situations can arise.
  • control pressure PP is usually removed in such devices by means of pressure regulator from the main blow pressure P2, even with a complete failure of the main blow pressure P2, the position of the corresponding valve is predetermined and defined. This may be the case, for example, during an emergency shutdown of the device or in the event of a line break in the supply line of the main blower pressure.
  • FIG. 4 also shows schematically also the longitudinal section of a valve according to the invention in an alternative embodiment for use as a switching valve, i. as 3/2 valve.
  • the supply line of the lower pressure line 31 to the output channel 20 is interrupted and instead the output channel 30 is connected via the channel 3 of the piston 2 to the pressure line 8 1 and thus to the pressure source 8.
  • the piston ring 9 on both sides of the same size effective areas 23 respectively. 24 on.
  • the respective control chambers 11 and 12 are both connected to an output of a multi-control valve 33, respectively.
  • This multiple control valve 33 is designed for example as a 5/2 valve, so that in the two switching states in each case a control chamber 11, respectively. 12 is connected to the control pressure source 21 and the respective other control chamber 12, respectively. 11 is connected to the environment.
  • Figure 5 shows the open position of the valve of Figure 4, i. with the piston 2 in its upper position.
  • the upper valve seal 13 in the upper valve chamber 6 serves at the same time as damping and stop for the opening process of the piston 2. Even if the failure
  • Pressure supply of the multiple control valve 33 remains the piston 2 in its upper, open position, since the effective area of the lower valve seal 13 is greater than the remaining effective area of the upper valve seal 13 and thus an upward opening force is exerted on the piston 2. In any case, as long as the pressure source 32 has a higher pressure than the ambient pressure.
  • FIG. 6 once again schematically shows a further embodiment variant of a valve according to the invention in a simplified longitudinal section.
  • the structure of the piston 2 and its control chambers 11 respectively. 12 is identical to the embodiment of FIG. 4. in the In contrast to this, the upper valve space 6 is formed here as a closed space within the housing 1.
  • the valve chamber 6 is connected via the channel 3 of the piston 2 to the output channel 8.
  • the geometrical conditions on the upper end face 4 and the lower end face 5 of the piston 2 are again identical to the embodiment according to FIG. 4.
  • the piston 2 is held in the closed position with the corresponding position of the multiple control valve 33.
  • the piston 2 is analogously displaced to its upper, open position, as shown in FIG.
  • the upper valve seal 13 in the valve chamber 6 serves as a damping element for the opening process.
  • This provides an on / off valve for connection to a single pressure source, i. a 2/2 valve.
  • An advantage of this embodiment is the fact that the channel 3 of the piston 2 can be dimensioned smaller than in the variant of Figure 4, since it does not serve as a flow channel but only as a pressure equalization channel to the valve chamber 6. This also allows the diameter of the Reduce the piston 2, what overall leads to smaller dimensions of the valve assembly.
  • FIG. 8 also shows a section of the closing region of a valve seal 13 in the embodiment with an outer surface of the flange 13 'inclined radially inwards in the direction of the closure surface 14.

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Abstract

Beim vorliegenden Ventil mit einem Gehäuse (1), einem Kolben (2), der zwischen zwei Endstellungen längsverschiebbar im Gehäuse (1) angeordnet ist und einen die beiden Stirnflächen (4; 5) verbindenden Kanal (3) aufweist, der mindestens über einen Ventilraum (7) permanent mit einem Ausgangskanal (30) verbunden ist und einen aussen am Kolben (2) radial nach Aussen abragenden, zwischen den beiden Stirnflächen (4;5) des Kolbens (2) angeordneten Kolbenring (9) aufweist, ist an beiden Stirnseiten (5) jeweils eine ringförmige axial ausgerichtete Ventildichtung (13) angeordnet. Deren Stirnfläche (14) bildet die jeweilige Schliessfläche des Kolbens (2) und steht in geschlossenem Zustand des Kolbens (2) gegen eine Sitzfläche (15) des entsprechenden Ventilraumes (6;7) in Anschlag, wobei die geometrischen Abmessungen der beiden Ventildichtungen (13) identisch sind und wobei die beiden Steuerkammern (11; 12) über Steuerdruckleitungen mit einem Steuerventil (22) verbunden sind, welches mit einem Steuerdruckreservoir (21) in Verbindung steht.

Description

Luftgβsteuertes Ventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Für die Herstellung von Kunststoffflaschen, insbesondere von PP-Flaschen und von PET-Flaschen, wird ein Rohling oder Vorformling in einer Hohlkörperblasmaschine in einem Blaszylinder in der Regel in zwei Schritten in seine endgültige Form aufgeblasen. Hierfür weist der Rohling bereits im Wesentlichen den fertigen Flaschenkopf auf, welcher in der Blasform der Hohlkörperblasmaschine gehalten und mit einem Druckluftsystem verbunden wird. Durch Einblasen von Druckluft durch den Flaschenkopf wird der Rohling aufgeblasen und schliesslich in seine endgültige Form gebracht.
Dieser Blasprozess wird üblicherweise in einem zweistufigen Verfahren ausgeführt, wobei als erste Stufe ein Vorblasen mit einem Druckwert zwischen 2 bis 20 bar über ein Vorblasventil erfolgt, und danach in einer zweiten Stufe das Endblasen, d.h. das Formen der Kunststoffflasche zu ihrer Endform, mit einem Druckwert zwischen 15 bis 40 bar über ein Hauptblasventil erfolgt. Diese beiden Ventile sind jeweils mit einer Druckquelle mit dem der entsprechenden Verfahrensstufe entsprechenden Druckpotential verbunden. Um eine wirtschaftliche Produktion zu gewährleisten müssen diese Prozesse so rasch als möglich ablaufen. Hierfür wird herkömmlicherweise eine Ventilanordnung bestehend aus zwei Ventilen, einem Vorblasventil und einem Blasventil verwendet welche beispielsweise auf einem gemeinsamen Block angeordnet sind.
Anschliessend an diese beiden Blasstufen muss die Verbindung zu den Druckquellen unterbrochen und der Druck aus der Kunststoffflasche und aus den Zuführkanälen abgelassen werden, bevor die Kunststoffflasche von der mit dem Blaszylinder verbundenen Blasform entfernt werden kann. Dieser Prozessschritt wird auch als Entlüftung bezeichnet.
Diese Entlüftung erfolgt herkömmmlicherweise über ein Entlüftungsventil, welches mit dem Blaszylinder verbunden ist und in geöffneter Stellung die Druckluft in die Umgebung abgibt .
Da das Druckniveau und die Luftmenge für den Blasprozess mittels einer Druckerzeugungseinrichtung generiert werden müssen, bedeutet das Abblasen dieser Luftmenge in die
Umgebung ein entsprechend grosser Energieverlust. Hierfür sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, um wenigstens einen Teil dieser Abluft wieder zurückzugewinnen und als Prozessluft einzusetzen. Beispielsweise sind Ventileinrichtungen bekannt, bei welchen eine Teilrückgewinnung der Druckluft über ein separates Ventil, ein sogenanntes Sparventil, welches zwischen dem Blaszylinder und dem Entlüftungsventil angeordnet ist, realisiert wird. All diese Ventile müssen für den Prozessablauf angesteuert werden, wofür unterschiedliche Systeme eingesetzt werden. Beispielsweise werden diese Ventile magnetisch betätigt oder mittels separaten Steuerventilen auch pneumatisch betätigt. Da die Hohlkörperblasmaschinen ohnehin mit Druckluft betrieben werden, bietet sich dieses Arbeitsmittel grundsätzlich auch als Steuermedium für die Ventile an.
Ein Problem bei derartigen herkömmlichen luftgesteuerten Ventilen besteht darin, dass einerseits die Ansprechzeit solcher Ventile von der Höhe des Druckes des Steuerventils abhängig ist und andererseits die Funktion des Ventils vom Arbeitsdruck des zu steuernden Druckflusses abhängig ist. D.h dass derartige Ventile praktisch nicht leer, d.h. ohne Vorliegen eines solchen Arbeitsdruckes angesteuert werden können.
Beispielsweise ist aus der DE 1 142 938 ein pneumatisches Schnellschaltventil bekannt, dass die Zufuhr einer Hochdruckleitung unterbrechen kann, und in geschlossenem Zustand gleichzeitig eine Entlüftung der unterbrochenen
Abluftleitung bietet. Ein Nachteil dieser Ventileinrichtung besteht darin, dass verhältnismässig grosse Toträume vorhanden sind, die bei der Betätigung des Ventils mit Druckluft gefüllt werden und schliesslich an die Umgebung wieder abgegeben werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, ein luftgesteuertes Ventil mit möglichst kurzer Ansprechzeit für praktisch beliebige Druckniveaus zu finden, welches möglichst kleine Toträume aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Ventil mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere erfindungsgemässe Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 14. So ist das erfindungsgemässe Ventil mit einem Gehäuse; einem Kolben, der zwischen zwei Endstellungen längsverschiebbar im Gehäuse angeordnet ist, wobei die erste Stirnfläche des Kolbens in einen ersten Ventilraum mündet und die zweite Stirnfläche des Kolbens in einen zweiten Ventilraum mündet, wobei der mindestens ein Ventilraum über einen Verbindungskanal mit externen Druckleitungen resp. Druckquellen verbindbar ist; wobei der Kolben einen die beiden Stirnflächen verbindenden Kanal aufweist, der mindestens über einen Ventilraum permanent mit einer Ausgangsleitung verbunden ist und einen aussen am Kolben radial nach Aussen abragenden, zwischen den beiden Stirnflächen des Kolbens angeordneten Kolbenring aufweist, der seinerseits in eine Kammer des Gehäuses mündet und diese Kammer in eine erste Steuerkammer und eine zweite Steuerkammer teilt, ausgestattet. Erfindungsgemäss ist an beiden Stirnseiten jeweils eine ringförmige axial ausgerichtete Ventildichtung angeordnet, deren Stirnfläche die jeweilige Schliessflache des Kolbens bildet und in geschlossenem Zustand des Kolbens gegen eine Sitzfläche des entsprechenden Ventilraumes in Anschlag steht und ist weiter in geschlossenem Zustand eine gegen die Schliessrichtung wirkende Wirkfläche gebildet, wobei die geometrischen Abmessungen der beiden Ventildichtungen identisch sind und wobei die beiden Steuerkammern über
Steuerdruckleitungen mit einem Steuerventil verbunden sind, welches mit einem Steuerdruckreservoir in Verbindung steht.
Durch diesen Aufbau kann eine einfache Steuerung des Kolbens über die beiden Steuerkammern des Kolbenringes erfolgen, wobei die Steuerkräfte verhältnismässig klein ausfallen können und damit ein herkömmliches, einfaches Steuerventil eingesetzt werden kann. Da die entsprechenden Steuerflächen radial vom Kolben nach Aussen abragend angeordnet sind, weisen sie einerseits kompakte Abmessungen bei trotzdem grossen Wirkflächen auf. Durch die
Dimensionierung der Wirkflächen des Kolbens wird dieser durch den Arbeitsdruck selbst beim Öffnen unterstützt, was zu sehr schnellen Öffnung resp. Schliesszeiten führt.
Durch die schnellen Öffnungs- resp. Schliesszeiten kann in der Regel auf ein Rückschlagventil in den Zuleitungen zu den Ventilräumen verzichtet werden.
Beispielsweise weist der die Ventildichtung als Schliesskante einen runden Flansch mit im Wesentlichen gerader Schliessflache auf, wobei die Schliessflache vorzugsweise senkrecht zur Schliessrichtung des Kolbens ausgerichtet ist. Damit wird eine gute Dichtwirkung bei grossem Öffnungsquerschnitt erreicht. Die Schliessflache beträgt dabei vorteilhaft zwischen 5% - 25% der Wirkfläche der entsprechenden Stirnseite des Kolbens. Beim Öffnen des Ventils, d.h. beim Abheben des Kolbens resp. der
Ventildichtung von ihrem Sitz wird das Ventil praktisch unmittelbar vollständig druckkompensiert, da die beiden Wirkflächen der beiden Stirnseiten des Kolbens nun praktisch gleich gross sind, wodurch die Bewegungskraft für den Kolben sinkt und damit eine hohe Kolbengeschwindigkeit d.h. Öffnungsgeschwindigkeit des Ventils erzielt wird.
Beispielsweise ist die Aussenfläche des Flansches der Ventildichtung zur Schliessflache hin radial nach innen angeschrägt ausgeführt. Das bedeutet, dass der Flansch in Richtung der Schliessflache angefast ist. Damit wird eine Wirkfläche geschaffen, die durch den im entsprechenden Ventilraum herrschenden Druck ein in Öffnungsrichtung gerichtete Kraft auf den Kolben ausüben kann. Damit kann beispielsweise eine Überdruck-Notöffnung realisiert werden, die den Kolben anhebt, wenn das Druckniveau resp. die Druckdifferenz in Bezug auf den Druck im anderen Ventilraum resp. im Kanal des Kolbens einen bestimmten Wert überschreitet . Beispielsweise sind der Kolben und die Ventildichtung einteilig aus einem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet. Damit lässt sich der Kolben einfach als einzelnes Teil herstellen und lässt sich auch für verhältnismässig kleine Durchmesser derart ausführen. Alternativ sind der Kolben und die Ventildichtung zweiteilig aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet, wobei die Ventildichtung vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Damit kann der Kolben beispielsweise aus Metall mit verhältnismässig geringen Wandstärken gefertigt sein und die Ventildichtung kann einfach auf die entsprechende Stirnfläche des Kolbens aufgesteckt und damit verbunden werden.
Beispielsweise ist der Kanal zwischen den beiden Stirnflächen des Kolbens gerade und mit gleich bleibendem Querschnitt ausgebildet. Damit wird ein strömungstechnisch günstiger Kanal geschaffen, der nur kleinste Druckverluste aufweist .
Beispielsweise entspricht der Querschnitt des Kanals dem Querschnitt des Eintrittskanals in den ersten Ventilraum. Damit entstehen in diesem Bereich keine Strömungsgeschwindigkeitsänderungen, was ebenfalls die Strömungsverluste resp. Druckverluste minimiert.
Beispielsweise ist der Aussendurchmesser des Kolbens im Bereich seiner beiden Stirnflächen gleich gross. Damit werden geometrisch eindeutige und klar definierte Wirkflächen geschaffen die bereits bei kleinen Druckdifferenzen zwischen den beiden Ventilräumen eine Kraft auf den Kolben ausüben können. Beispielsweise ist eine erste Wirkfläche des Kolbenringes in der ersten Steuerkammer kleiner ist als eine zweite Wirkfläche des Kolbenringes in der zweiten Steuerkammer. Das Verhältnis der Wirkflächen wird vorteilhaft derart gewählt, dass bei offenen Ventil, d.h. wenn die Ventildichtung des Kolbens vom Ventilsitz desjenigen
Ventilraums gelöst worden ist, welcher permanent mit der Ausgangsleitung verbunden ist, nahezu ausgeglichen ist resp. nahezu gleich gross sind. Damit wirken praktisch keine Kräfte in Längsrichtung auf den Kolben und er benötigt für seine Bewegung lediglich verhältnismässig kleine Steuerkräfte. In geschlossenem Zustand des Ventils, d.h. wenn die Ventildichtung des Kolbens gegen den Ventilsitz in Anschlag steht, wird ein Verhältnis der Wirkflächen von ca. 80% angestrebt, d.h. dass die Wirkfläche im Bereich der Ventildichtung nur ca. 80% der Wirkfläche der anderen Stirnseite des Kolbens beträgt.
Beispielsweise steht dabei die erste Steuerkammer über eine erste Steuerdruckleitung mit einem Steuerdruckreservoir in Verbindung und die zweite Steuerkammer steht über ein Steuerventil schaltbar entweder mit der Umgebung oder mit dem Steuerdruckreservoir in Verbindung. Beispielsweise ist das Steuerventil als sogenanntes 3/2-Ventil ausgelegt, d.h. es weist drei Anschlüsse bei zwei Schaltzuständen auf. Alternativ ist die erste Wirkfläche des Kolbenringes in der ersten Steuerkammer gleich gross ist wie eine zweite Wirkfläche des Kolbenringes in der zweiten Steuerkammer.
Beispielsweise stehen dabei beide Steuerkammern über Steuerdruckleitungen über ein Mehrfach-Steuerventil schaltbar entweder mit der Umgebung oder mit dem
Steuerdruckreservoir in Verbindung. Beispielsweise ist das Mehrfach-Steuerventil ein 5/2 Steuerventil, d.h. es weist fünf Anschlüsse bei zwei Schaltstellungen auf.
Alternativ ist der erste Ventilraum als innerhalb des Gehäuses geschlossener Ventilraum ausgebildet. Damit kann ein Ein- resp. Ausschaltventil realisiert werden, d.h. ein 2/2 Steuerventil mit zwei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen, wobei in offener Ventilstellung die beiden Anschlüsse miteinander im Gehäuse verbunden sind und in geschlossener Ventilstellung voneinander getrennt sind. Auch hier wird ein sehr schnell reagierendes Ventil mit guten Dämpfungseigenschaften geschaffen.
Erfindungsgemäss werden die Ventile als Vorblasventil, Hauptblasventil, Sparventil oder Entlüftungsventil von Hohlkörperblasmaschinen eingesetzt. Dabei kann dasselbe Ventilprinzip für die unterschiedlichen Ventilfunktionen eingesetzt werden, was den Aufbau von Blasblöcken, d.h. zu einem Block zusammengefassten Ventilanordnungen, vereinfacht. Vorteilhaft können diese Ventile mit parallel zueinander verlaufenden, vorzugsweise in dieselbe Richtung weisenden Zu- resp. Ableitungen ausgerüstet sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert . Es zeigen
Fig. 1 schematisch den Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil in der Variante als 3/2 Ventil mit 3/2 Steuerventil, in geschlossener Stellung; Fig. 2 schematisch den Längsschnitt durch das Ventil nach Figur 1 in geöffneter Stellung;
Fig. 3 schematisch den Druckverlauf über der Zeit des Blasprozesses einer Hohlkörperblasmaschine;
Fig. 4 schematisch den vereinfachten Längsschnitt einer alternativen Ventilvariante im Vergleich zu Figur 1 in geschlossener Stellung;
Fig. 5 den Längsschnitt nach Figur 4 in geöffneter Stellung;
Fig. 6 schematisch den vereinfachten Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemässen Ventils als Ein-/Ausschaltventil (2/2 Funktion) entsprechend Figur 4 in geschlossener Stellung;
Fig. 7 den Längsschnitt nach Figur 6 in offener Stellung; und Fig. 8 schematisch den Längsschnitt durch den unteren Bereich einer Ventildichtung nach Figur 1 in einer speziellen Ausführungsform.
In Figur 1 ist rein schematisch der Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil in der Variante als 3/2 Ventil dargestellt. Im Gehäuse 1 ist längsverschiebbar ein Kolben 2, als Ringkolben mit einem mittig angeordneten, zwischen den beiden Stirnseiten 4 resp. 5 des Kolbens 2 durchgehenden Kanal 3, ausgebildet.
Die obere Stirnseite 4 des Kolbens 2 mündet in einen ersten Ventilraum 6 der ebenfalls im Gehäuse 1 ausgebildet ist und beispielsweise über eine Druckleitung 81 mit einer externen Druckquelle 8 verbunden ist. Diese Druckquelle 8 ist beispielsweise auf einem ersten Druckniveau Pl.
Die untere Stirnseite 5 des Kolbens 2 mündet in einen zweiten Ventilraum 7, der beispielsweise über einen ebenfalls im Gehäuse 1 angeordneten Verbindungskanal resp. Ausgangskanal 30 mit einer druckbetätigten Vorrichtung verbunden ist, beispielsweise dem Blaszylinder einer Hohlkörperblasmaschine (nicht dargestellt) .
Der Ventilraum 7 ist seitlich über eine Druckleitung 31 mit einer weiteren Druckquelle 32 verbunden, die beispielsweise auf einem zweiten Druckniveau P2 eingestellt ist. Weiter weist der Kolben 2 im seinem mittleren Bereich einen radial nach Aussen abstehenden Kolbenring 9 auf, der in einen Ringraum 10 des Gehäuses 1 mündet und diesen Ringraum 10 in zwei Steuerkammern untereilt, einer ersten, in Figur 1 oberen Steuerkämmer 11 und einer zweiten, in Figur 1 unteren Steuerkammer 12.
An der Aussenseite des Kolbens 2 resp. der Innenwand der entsprechenden Kolbenöffnung des Gehäuses 1 sind mehrere Dichtungsringe oder Dichtungspackungen (in der Figur der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) angeordnet, um die Ventilräume 6 resp. 7 gegeneinander resp. gegen die Steuerkammern 11 resp. 12 abzudichten.
Der Kolben 2 ist vorteilhaft in der Form als Ringkolben derart ausgebildet, dass der Kanal 3 einen möglichst grossen Durchmesser aufweist und dass der Querschnitt des Kanals 3 zwischen den beiden Stirnflächen 4 resp. 5 konstant ist und geradlinig, vorteilhaft koaxial zur Längsachse des Kolbens 2 verläuft. Weiter ist an der oberen Stirnfläche 4 und der unteren
Stirnfläche 5 des Kolbens 2 jeweils eine Ventildichtung 13 angeordnet. Diese Ventildichtungen 13 weisen an ihrer Stirnseite jeweils eine Schliessflache 14 auf, die in jeweils geschlossenem Zustand des Kolbens 2 gegen eine entsprechend ausgebildete Sitzfläche 15 am Boden des jeweiligen Ventilraumes 6 resp. 7 in dichtendem Anschlag stehen. In der dargestellten geschlossenen Position des Ventils ist der Kolben 2 an seinem unteren Anschlag, d.h. die Ventildichtung der Stirnfläche 5 steht gegen die Sitzfläche 15 am Boden des unteren Ventilraumes 7 in
Anschlag und dichtet somit den Kanal 3 und damit auch den Ausgangskanal 30 gegen die untere Druckleitung 31 ab. Hingegen ist der Ausgangskanal 30 über den Kanal 3 mit dem oberen Ventilraum 6 und damit der Druckleitung 8' verbunden und weist damit das Druckniveau Pl auf.
Die Ventildichtung 13 weist nun weiter eine Wirkfläche 16 auf, d.h. eine zwischen der Innenwand der Schliessflache 14 und der Innenwand des Kanals 3 angeordnete Fläche, die kleiner ist, als die gesamte Wirkfläche der oberen Ventildichtung 13 der Stirnseite 4 des Kolbens 2, die sich aus der Wirkfläche 16 und der Schliessflache 14 zusammensetzt. Damit wird der Kolben 2 durch die Differenz zwischen den beiden Stirnseiten 4 resp. 5 durch die
Druckkraft des im ersten Ventilraum 6 und damit auch im Kanal 3 herrschenden Druckes nach unten gedrückt und in der Schliesslage gehalten.
Es ist für den Fachmann klar, dass diese Ruhestellung beispielsweise durch Anordnung einer in Schliessrichtung wirkenden Feder unterstützt werden kann, so dass das Ventil auch in drucklosem Zustand zuverlässig in der geschlossenen Stellung verbleibt.
Die Ventildichtung 13 ist vorteilhaft aus einem verschleissarmen, möglichst starren Material gefertigt und als separates Teil am Kolben 2 angeordnet.
Als Material kommt beispielsweise ein hochfester und möglichst temperaturbeständiger Kunststoff in Frage, der als weiterer Vorteil eine Dämpfung bei einer raschen Schliessbewegung des Kolbens 2 aufweist und damit einerseits eine hohe Schliessgeschwindigkeit erlaubt und andererseits eine hohe Verschleissfestigkeit aufweist. Alternativ kann die Ventildichtυng 13 auch als integrierter Bestandteil direkt an der unteren Stirnfläche 5 des Kolbens 2 ausgebildet sein.
Es ist für den Fachmann klar, dass das Gehäuse 1 entsprechend der Form und dem Aufbau des Kolbens 2 einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein kann, lediglich der Einfachheit halber wird das Gehäuse 1 in den Figuren als einteilig dargestellt.
Für die Ansteuerung des Kolbens 2 sind die beiden Steuerkammern 11 und 12 mit einer Steuerdruckquelle 21 verbunden. So ist beispielsweise die obere Steuerkammer 11 direkt mit der Steuerdruckquelle 21 verbunden und die untere Steuerkammer 12 über ein Steuerventil 22 mit der Steuerdruckquelle 21 verbunden. In der geschlossenen Stellung des Ventils ist das Steuerventil 22 geschlossen und derart ausgelegt, dass in dieser geschlossenen Stellung die untere Steuerkammer 12 mit der Umgebung kommunizierend verbunden ist, d.h. entlüftet ist. Damit steht die obere Steuerkammer 11 unter Druck und die untere Steuerkammer 12 ist entlüftet, was den Kolben 2 durch den Druck in der Steuerkammer 11 über die erste Wirkfläche 23 in seiner geschlossenen Stellung hält.
Die erste Wirkfläche 23 ist dabei geometrisch kleiner als die zweite Wirkfläche 24 des Kolbenringes 9 in der unteren Steuerkammer 12.
Wenn nun das Steuerventil 22 geöffnet wird, wird die untere Steuerkammer 12 ebenfalls mit der Steuerdruckquelle 21 verbunden, wodurch sich eine Differenzkraft zwischen der Steuerkammer 12 und 11 mit Wirkung nach oben einstellt. Wenn diese Differenzkraft nun die Haltekraft des Kolbens durch den Anpressdruck der Differenz der Wirkflächen der Stirnseiten 4 und 5 des Kolbens 2 überwindet, löst sich der Kolben 2 resp. die Schliessflache 14 von der Sitzfläche 15 im unteren Ventilraum 7 und der Kolben 2 wird nach oben bewegt. Durch die geometrische Auslegung der Stirnflächen 4 und 5 des Kolbens 2 resp. der entsprechenden Wirkflächen sind nun unmittelbar nach dem Abheben der unteren Ventildichtung 13 gleich grosse Wirkflächen gebildet. Damit wird lediglich ein kleiner Kraftaufwand für eine schnelle, vollständige Öffnung des Ventils, d.h. vollständige Bewegung des Kolbens 2 in seine obere Endlage, wie in Figur 2 dargestellt, benötigt.
In dieser offenen Stellung ist der Ausgangskanal 30 über den unteren Ventilraum 7 mit der Druckleitung 31 und damit der Druckquelle 32 auf dem Druckniveau P2 verbunden. Somit arbeitet das Ventil als Umschaltventil zwischen den beiden Druckniveaus Pl und P2. Durch die sehr schnellen Schaltzeiten des Ventils, d.h. der schnellen Bewegung des Kolbens 2 zwischen seinen zwei Positionen, kann in den
Druckleitungen 31 rep. 8' in der Regel auf die Anordnung von Rückschlagventilen verzichtet werden. Weiter weist der Kolben 2 sehr gute Dämpfungseigenschaften auf, da er an seinen beiden Stirnseiten 4 resp. 5 über die Ventildichtungen 13 sehr gut abgefedert ist.
Durch die aussenliegende Anordnung der Wirkflächen 23 resp. 24 des Kolbenringes 9 und des möglichen grossen Querschnittes des Kanals 3 des Kolbens 2 kann daher die Steuerung des Kolbens 2 mit verhältnismässig kleinem Steuerdruckniveau erfolgen. Dies wiederum erlaubt den Einsatz von kleinen und damit kostengünstigen Steuerventilen 22 für die Ansteuerung von schnellschliessenden Ventilen mit Druckquellen 8 resp. 32 mit hohem Druckniveau.
Ein weiterer Vorteil dieser Ventilanordnung besteht weiter darin, dass für eine zuverlässige Funktion des Ventils, d.h. für das Öffnen und Schliessen des Kolbens 2, kein Arbeitsdruck seitens der externen Druckquellen 8 resp. 32 notwendig ist, d.h. das Ventil arbeitet selbst mit einem sehr kleinen Steuerdruckniveau. Da keine Druckdifferenz zwischen dem ersten Ventilraum 6 und dem zweiten Ventilraum 7 notwendig ist, kann das Ventil auch gesteuert werden, wenn die beiden Ventilräume 6 und 7 praktisch ohne Druck sind oder dasselbe Druckniveau aufweisen.
Diese Eigenschaft macht den Einsatz gerade für Hohlkörperblasmaschinen besonders geeignet. In Figur 3 ist der typische Druckverlauf über der Zeit für einen Blasprozess beispielsweise für die Herstellung von PET- Flaschen aufgezeigt.
Während einer ersten Zeitperiode Tl wird über ein Vorblasventil ein Vorblasdruck (typischer Bereich zwischen 2 und 20 bar) bis auf das Niveau Pl in den Blaszylinder eingeblasen und kurz gehalten. Danach wird während der Zeitperiode T2 über ein Hauptblasventil der Hauptblasdruck (typischerweise bis zu 40 bar; aber immer höher als der Vorblasdruck Pl) bis auf das Niveau P2 eingeblasen und ebenfalls für eine kurze Zeitspanne gehalten. Das Ablassen des Druckes erfolgt nun ebenfalls zweistufig, nämlich in einer ersten Stufe während der Zeitperiode T3 als sogenanntes Sparen oder Rekuperieren, wo der Druck in das Vorblasdrucksystem oder ein anderes Drucksystem mit tieferem Druckniveau als P2 ausgeblasen wird und direkt anschliessend der Restdruck in der Zeitperiode T4 in die Umgebung ausgeblasen wird, um den Blaszylinder und die Flasche druckfrei zu machen.
Diese vier Stufen werden herkömmlicherweise häufig über vier hierfür speziell ausgelegte Ventile gesteuert, die in einem sogenannten Blasblock zusammengefasst und in möglichst unmittelbarer Nähe des Blaszylinders angeordnet sind. Das erfindungsgemässe Ventil lässt sich nun universell mit nur leichten Modifikationen für alle vier Stufen einsetzen, wie anhand der nachfolgenden Beschreibung noch dargestellt wird. Da das Ventil sehr kurze Schliess- und Öffnungszeiten aufweist und auch ohne Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang geschaltet werden kann, kann beispielsweise der Sparprozess bis nahe an den Vorblasdruck Pl heran gefahren werden und durch die grossen Öffnungsquerschnitte und schnelle Schaltzeiten kann die gesamte Prozessdauer positiv beeinfluss, d.h. verkürzt werden.
Weiter kann das Ventil mit einem einfachen Steuerventil 22 betrieben werden, welches entweder mit dem Vorblasdruck Pl oder einem davon unabhängigen Steuerdruck PP gespiesen wird, der ein geringeres Niveau als der Vorblasdruck P2 aufweisen kann. Derartige Ventile sind aus der Massenproduktion erhältlich und haben damit einen positiven Einfluss auf die Gesamtkosten des Blasblockes. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass ein solches Ventil auch klar definierte Noteigenschaften aufweist, d.h. dass selbst bei Unterbruch des Steuerdrucks PP eine definierte offene oder geschlossenen Position des Kolbens 2 eingestellt bleibt oder im Falle eines Druckanstiegs im Arbeitsdrucksystem selbständig eingestellt wird, so dass keine gefährlichen Überdruck-Situationen entstehen können. Da der Steuerdruck PP in der Regel bei derartigen Vorrichtungen mittels Druckregler vom Hauptblasdruck P2 abgenommen wird, bleibt selbst bei einem vollständigen Ausfall des Hauptblasdruckes P2 die Position des entsprechenden Ventils vorbestimmt und definiert. Dies kann beispielsweise bei einem Notabschalten der Vorrichtung der Fall sein oder bei einem Leitungsbruch in der Versorgungsleitung des Hauptblasdruckes.
Das Ventil kann weiter vorteilhaft direkt den Übergang vom Vorblasen auf dem Druckniveau Pl in das Hauptblasen auf dem Druckniveau P2 schalten, ohne das hierfür zwei separate Ventile notwendig wären. Figur 4 zeigt nun ebenfalls schematisch den Längsschnitt eines erfindungsgemässen Ventils in einer alternativen Ausführungsform für den Einsatz als Umschaltventil, d.h. als 3/2 Ventil.
Wie bereits anhand von Figur 1 beschrieben, wird in der dargestellten geschlossenen Stellung die Zuleitung der unteren Druckleitung 31 zum Ausgangskanal 20 unterbrochen und stattdessen der Ausgangskanal 30 über den Kanal 3 des Kolbens 2 mit der Druckleitung 81 und damit der Druckquelle 8 verbunden. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1 weist der Kolbenring 9 auf beiden Seiten gleich grosse Wirkflächen 23 resp. 24 auf. Die entsprechenden Steuerkammern 11 und 12 sind beide jeweils mit einem Ausgang eines Mehrfach-Steuerventils 33 verbunden.
Dieses Mehrfach-Steuerventil 33 ist beispielsweise als 5/2 Ventil ausgelegt, so dass in den beiden Schaltzuständen jeweils eine Steuerkammer 11 resp. 12 mit der Steuerdruckquelle 21 verbunden ist und die jeweils andere Steuerkammer 12 resp. 11 mit der Umgebung verbunden ist.
Figur 5 zeigt die offene Stellung des Ventils nach Figur 4, d.h. mit dem Kolben 2 in seiner oberen Stellung. Die obere Ventildichtung 13 im oberen Ventilraum 6 dient dabei gleichzeitig als Dämpfung und Anschlag für den Öffnungsvorgang des Kolbens 2. Selbst bei Ausfall der
Druckversorgung des Mehrfach-Steuerventils 33 bleibt der Kolben 2 in seiner oberen, offenen Position, da die Wirkfläche der unteren Ventildichtung 13 grösser ist als die verbleibende Wirkfläche der oberen Ventildichtung 13 und damit eine nach oben gerichtete Öffnungskraft auf den Kolben 2 ausgeübt wird. Auf jeden Fall solange, als die Druckquelle 32 einen höheren Druck als den Umgebungsdruck aufweist .
In Figur 6 ist nochmals eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Ventils schematisch im vereinfachten Längsschnitt dargestellt. Der Aufbau des Kolbens 2 und seiner Steuerkammern 11 resp. 12 ist identisch zur Ausführungsform nach Figur 4 ausgeführt. Im Unterschied dazu ist hier der obere Ventilraum 6 als geschlossener Raum innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet.
Der Ventilraum 6 ist über den Kanal 3 des Kolbens 2 mit dem Ausgangskanal 8 verbunden. Die geometrischen Verhältnisse an der oberen Stirnseite 4 und der unteren Stirnseite 5 des Kolbens 2 sind wiederum identisch zur Ausführung gemäss Figur 4. Somit wird der Kolben 2 bei entsprechender Stellung des Mehrfach-Steuerventils 33 in der geschlossenen Position gehalten. Durch entsprechendes Schalten des Mehrfach-Steuerventils 33 wird wiederum analog der Kolben 2 in seine obere, geöffnete Position verschoben, wie in Figur 7 dargestellt ist. Dabei dient die obere Ventildichtung 13 im Ventilraum 6 als Dämpfungselement für den Öffnungsvorgang. Solange ein gegenüber dem Umgebungsdruck höherer Druck in der
Druckquelle 32 vorhanden ist, bleibt der Kolben 2 in seiner oberen Lage, selbst wenn der Steuerdruck des Mehrfach- Steuerventils 33 ausfallen würde, da durch die Wirkflächen der beiden Ventildichtungen 13 eine Öffnungskraft in Richtung des Ventilraums 6 ausgeübt wird.
Damit wird ein Ein- / Ausschaltventil für die Verbindung mit einer einzigen Druckquelle geschaffen, d.h. ein 2/2 Ventil.
Ein Vorteil dieses Ausführungsform ist darin zu sehen, dass der Kanal 3 des Kolbens 2 kleiner dimensioniert sein kann, als bei der Variante nach Figur 4, da er nicht als Durchflusskanal dient sondern lediglich als Druckausgleichkanal zum Ventilraum 6. Damit lassen sich auch die Durchmesser des Kolbens 2 verkleinern, was insgesamt zu kleineren Dimensionen des Ventilaufbaues führt.
Figur 8 zeigt schliesslich noch einen Ausschnitt des Schliessbereiches einer Ventildichtung 13 in der Ausführungsform mit in Richtung der Schliessflache 14 radial nach Innen geneigter Aussenflache des Flansches 13'.

Claims

Patentansprüche
1. Ventil mit einem Gehäuse (1); einem Kolben (2), der zwischen zwei Endstellungen längsverschiebbar im Gehäuse (1) angeordnet ist, wobei die erste Stirnfläche (4) des Kolbens (2) in einen ersten Ventilraum (6) mündet und die zweite Stirnfläche (5) des Kolbens (2) in einen zweiten Ventilraum (7) mündet, wobei mindestens ein Ventilraum (7) über einen Verbindungskanal mit externen Druckleitungen resp. Druckquellen (8) verbindbar ist; wobei der Kolben (2) einen die beiden Stirnflächen (4; 5) verbindenden Kanal (3) aufweist, der mindestens über einen Ventilraum (7) permanent mit einem Ausgangskanal (30) verbunden ist und einen aussen am Kolben (2) radial nach Aussen abragenden, zwischen den beiden Stirnflächen (4;5) des Kolbens (2) angeordneten Kolbenring (9) aufweist, der seinerseits in eine Kammer (10) des Gehäuses (1) mündet und diese Kammer (10) in eine erste Steuerkammer (11) und eine zweite Steuerkammer (12) teilt, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Stirnseiten (5) jeweils eine ringförmige axial ausgerichtete Ventildichtung (13) angeordnet ist, deren Stirnfläche (14) die jeweilige Schliessflache des Kolbens (2) bildet und in geschlossenem Zustand des Kolbens (2) gegen eine Sitzfläche (15) des entsprechenden Ventilraumes (6;7) in Anschlag steht und dass weiter in geschlossenem
Zustand eine gegen die Schliessrichtung wirkende Wirkfläche (16) gebildet ist, wobei die geometrischen Abmessungen der beiden Ventildichtungen (13) identisch sind und wobei die beiden Steuerkammern (11; 12) über Steuerdruckleitungen mit einem Steuerventil (22) verbunden sind, welches mit einem Steuerdruckreservoir (21) in Verbindung steht.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventildichtung (13) als Schliesskante einen runden Flansch (13') mit im wesentlicher gerader Schliessflache (14) aufweist, wobei die Schliessflache (14) vorzugsweise senkrecht zur Schliessrichtung des Kolbens (2) ausgerichtet ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des Flansches (131) zur Schliessflache
(14) hin radial nach innen angeschrägt ausgeführt ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Kolben (2) und die Ventildichtung (13) einteilig aus einem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet sind oder dass der Kolben (2) und die Ventildichtung (13) zweiteilig aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, wobei die Ventildichtung (13) vorzugsweise aus Kunststoff besteht.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (3) zwischen den beiden
Stirnflächen (4; 5) des Kolbens (2) gerade und mit gleich bleibendem Querschnitt ausgebildet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kanals (3) dem Querschnitt des Eintrittskanals in den ersten Ventilraum (6) entspricht.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Kolbens (2) im Bereich seiner beiden Stirnflächen (4; 5) gleich gross ist.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wirkfläche (23) des
Kolbenringes (9) in der ersten Steuerkammer (11) kleiner ist als eine zweite Wirkfläche (24) des Kolbenringes (9) in der zweiten Steuerkammer (12) .
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkammer (11) über eine erste
Steuerdruckleitung mit einem Steuerdruckreservoir (21) in Verbindung steht und die zweite Steuerkammer (12) über ein Steuerventil (22) schaltbar entweder mit der Umgebung oder mit dem Steuerdruckreservoir (21) in Verbindung steht.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (22) ein 3/2 Steuerventil ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wirkfläche (23) des Kolbenringes (9) in der ersten Steuerkammer (11) gleich gross ist wie eine zweite Wirkfläche (24) des Kolbenringes (9) in der zweiten Steuerkammer (12) .
12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steuerkammern (11; 12) über Steuerdruckleitungen über ein Mehrfach-Steuerventil (30) schaltbar entweder mit der Umgebung oder mit dem Steuerdruckreservoir (21) in Verbindung stehen.
13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfach-Steuerventil (31) ein 5/2 Steuerventil ist.
14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilraum (6) als innerhalb des Gehäuses (1) geschlossener Ventilraum ausgebildet ist.
15. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Vorblasventil, Hauptblasventil, Sparventil oder Entlüftungsventil von Blaszylindern von Hohlkörperblasmaschinen.
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