WO2015032492A2

WO2015032492A2 - Ventilbaukomponenten

Info

Publication number: WO2015032492A2
Application number: PCT/EP2014/002382
Authority: WO
Inventors: Sascha Alexander Biwersi
Original assignee: Hydac Technology Gmbh
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2015-03-12
Also published as: EP3042087A2; WO2015032492A3; DE102013014671A1; CN205956083U; US10167881B2; US20160201695A1; EP3042087B1

Abstract

Eine erste Ventilbaukomponente (10), insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ventilgehäuse (12) längsverfahrbar geführten Ventilschieber (16), der zum Ansteuern einer fluidführenden Verbindung (28) zwischen mi destens zwei im Ventilgehäuse (12) aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen (30, 32) ein Steuerteil (34) aufweist, das mindestens eine taschenartige Vertiefung (38) hat, die zumindest teilweise von einer Fluidführungsfläche (40) begrenzt ist, die zumindest zwischen zwei Scheitelpunkten der Vertiefung verläuft und die ausgehend vom einen Scheitelpunkt zum anderen Scheitelpunkt mit zunehmender Steigung verläuft, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Führungsfläche (40) ab einem vorgebbaren Abstand von dem anderen Scheitelpunkt ausgehend von ihrer größten Steigung mit abnehmender Steigung in Richtung dieses anderen Scheitelpunktes verläuft. Die Erfindung betrifft ferner zwei weitere Ventilbaukomponenten.

Description

Ventilbaukomponenten

Die Erfindung betrifft eine erste Ventilbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar geführten Ventilschieber, der zum Ansteuern einer fluidführen- den Verbindung zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen ein Steuerteil aufweist, das mindestens eine taschenartige Vertiefung hat, die zumindest teilweise von einer Fluid- Führungsfläche begrenzt ist, die zumindest zwischen zwei Scheitelpunkten der Vertiefung verläuft und die ausgehend vom einen Scheitelpunkt in Rich- tung zum anderen Scheitelpunkt eine betragsmäßig zunehmende Steigung aufweist.

Die Erfindung betrifft ferner eine zweite Ventilbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar geführten Ventilschieber, der zum Ansteuern einer fluidführenden Verbindung zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen zwei Steuerteile aufweist, von denen mindestens ein Steuerteil mindestens eine taschenartige Vertiefung hat, wobei das weitere Steuerteil im unbetätigten Zustand mittels eines Führungsteils in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand ist, entlang welcher der Ventilschieber verfahrbar geführt ist.

Schließlich betrifft die Erfindung eine dritte Ventilbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ven- tilgehäuse längsverfahrbar geführten Ventilschieber, der zum Ansteuern einer fluidführenden Verbindung zwischen mindestens zwei im Venti lgehäuse aufgenommenen Fl uid-Anschlussstel len ein erstes Steuerteil und ein zweites Steuertei l aufweist, wobei das zweite Steuertei l mittels eines Füh- rungstei ls in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand ist, entlang welcher der Ventilschieber verfahrbar geführt ist, wobei mittels eines weiteren Führungstei ls der Venti lschieber im Bereich der dem Fluidauslass dienenden Anschlussstel le im Venti lgehäuse durch dessen Innenwand geführt ist und wobei zwischen erstem und zweitem Steuertei l eine diese Steuertei le auf Ab- stand haltende Fl uidführung angeordnet ist.

Derartige Druckwaagen, insbesondere als i ntegrale Bestandtei le von Wegeventi len, sind im Stand der Technik in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 1 500 825 A2 eine Druckwaage mit einem in ei nem Venti lgehäuse längsverfahrbar geführten Venti lschieber, der zum Ansteuern einer fl uidführenden Verbindung zwischen mindestens zwei im Venti lgehäuse aufgenommenen Fl uid-Anschl ussstellen ein Steuertei l aufweist, das mindestens eine taschenartige Vertiefung hat, die zumindest tei lweise von einer Fl uid-Führungsfläche begrenzt ist, die zumi ndest zwischen zwei Scheitelpunkten der Vertiefung verläuft und die ausgehend vom einen Scheitelpunkt zum anderen Scheitelpunkt mit zunächst zunehmender und dann gleichbleibender Steigung verläuft, wobei der andere Scheitelpunkt, der am Ausgang der taschenartigen Vertiefung angeordnet ist, die Kante oder Eckstel le eines rechten Wi nkels begrenzt als Übergang zwischen der Fluid-Führungsfläche und einer quer dazu verlaufenden Bundfläche des Venti l- oder Steuerschiebers.

Als nachtei l ig hat sich bei derartigen Druckwaagen herausgestel lt, dass ausgehend vom N ul lhub der Verlauf des aktiven Regelquerschnitts über dem Öffnungshub sehr stei l ansteigt und im weiteren Verlauf zumindest ei ne Knickstel le aufweist. Aufgrund dieses Verlaufs des Regelquerschnittes über dem Öffnungshub sind die Regelgüte und die Stabi l ität der bekannten Druckwaagen verbesserungswürdig, um die Präzision der Fluid-Steuerung zu erhöhen.

Da die bekannten Wegeventile mit vor- oder nachgeschalteten Druckwaagen häufig eine sogenannte Lasthaltefunktion wahrnehmen müssen, deren geometrische Ausgestaltung in der Regel durch eine umlaufende, senkrechte Kante ausgeführt ist, wird hierdurch eine effektive Kompensation der Strömungskräfte erschwert.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, zumindest eine Ventilbaukomponente mit einer verbesserten Regelgüte und erhöhten Stabilität aufzuzeigen, die verzögerungsarm reagiert.

Diese Aufgabe wird durch eine erste Ventilbaukomponente mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Ventilbaukomponente gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 6 hervor.

Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht in einer zweiten Ventilbaukom- ponente mit den Merkmalen von Anspruch 7. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Ventilbaukomponente geht aus Anspruch 8 hervor.

Schließlich besteht eine Lösung der Aufgabe in einer dritten Ventilbaukomponente mit den Merkmalen von Anspruch 9. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Ventilbaukomponente gehen aus den Ansprüchen 10 und 1 1 hervor.

Die erste Venti lbaukomponente ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid- Führungsfläche ab einem vorgebbaren Abstand von dem anderen Scheitelpunkt ausgehend von ihrer größten Steigung mit betragsmäßig abnehmender Steigung in Richtung des anderen Scheitelpunktes verläuft. Auf diese Weise mündet die taschenartige Vertiefung nicht an einer Kante aus, sondern geht fl ießend in eine bundartige, an die Vertiefung angrenzende Stirnfläche des Steuertei ls als Bestandtei l des Venti lschiebers über. Dies hat den Vortei l, dass sich der Regelquerschnitt nicht abrupt, wie im Stand der Technik aufgezeigt, an einer Kante verändert. Deshalb hat der Verlauf des Regelquerschnitts über dem Öffnungshub auch keine Knickstelle, sondern es ist über den Öffnungshub des Ventilschiebers mit seinem Steuerteil ein stetiger, monoton ansteigender Regelquerschnitt mit sehr flacher Anfangssteigung realisiert, so dass insbesondere am Anfang des Öff- nungsvorgangs eine sehr hohe Regelgüte herrscht, und zwar über einen relativ langen Öffnungshub des Venti lschiebers hinweg. Mithin ist die Regelgüte erhebl ich höher als bei bekannten Lösungen und die Stabi l ität der Regel ung ist ebenfal ls verbessert.

Vorzugsweise hat die Fluid-Führungsfläche jedoch einen stetigen Verlauf und den geringsten Steigungsbetrag oder Betrag der Steigung, vorzugsweise den Wert nul l annehmend, am jewei l igen anderen Scheitelpunkt. Es besteht aber bei einer umgekehrten Anordnung der Scheitelpunkte die Mögl ichkeit, zunächst mit der flachen Steigung am Taschengrund zu beginnen und die Fl uid-Führungsfläche nach außen hin zum Steuerbund m it wachsender Steigung verlaufen zu lassen. Besonders bevorzugt ist die Fl uid- Führungsfläche kurvenförmig (S-Form) ausgestaltet und die unterschiedl ichen Steigungsverläufe zwischen den Scheitelpunkten sind durch den Übergang von einem konkaven zu einem konvexen Kurvenverlauf real isiert. Grundsätzl ich ist es aber auch vorstel lbar, dass der Kurvenverlauf durch andere Bogenformen, insbesondere Halbkreise, gebi ldet ist. E ine derart abgerundet gestaltete Führungsfläche trägt ebenfal ls zu einem stetigen, „knickfreien" Regelverhalten der Ventilbaukomponente bei . Insbesondere bi lden zwei einander benachbarte Fl uid-Führungsflächen, die am G rund der Tasche jewei ls ineinander übergehen, die randseitige Begrenzung für diese Tasche aus. Grundsätzl ich ist es aber auch vorstel lbar, dass die jewei l ige Fl uid- Führungsfläche durch mehrere hintereinander angeordnete, ebene Flächenabschnitte ausgebildet ist, wobei jeder Flächenabschnitt vorzugsweise eine einheitliche Steigung aufweist, die der Steigung des Kurvenverlaufs der Fluid-Führungsfläche in einem mittleren Bereich des jewei ligen Flächenabschnitts entspricht. Gemäß einer Weiterbi ldung kann der Verlauf der Fl uid- Führungsfläche auch durch treppenartige Absätze iterativ angenähert sein, wobei die Flächen der Absätze koaxial oder quer zur Längsachse des Venti lschiebers ausgerichtet sein können. Entlang des Außenumfangs des Steuerteils des Ventilschiebers können vorteilhaft derart viele taschenartige Vertiefungen angeordnet sein, dass die Fl uid-Führungsflächen zwischen den einzelnen Scheitelpunkten einen geschlossenen sinus- oder kosinusförmigen Kurvenverlauf entlang dieses Außenumfangs bilden. Der Verlauf der Führungsflächen ist dementsprechend wel lenförmig. Die einzelnen Vertiefungen gehen dabei abstandslos inei^¬ nander über.

Vortei lhaft schließt sich zumindest bei ei nem Teil der taschenartigen Vertiefungen im Bereich eines Scheitelpunktes bodenseitig eine nutartige Vertiefung an die taschenartige Vertiefung an. Diese nutartigen Vertiefungen bie- ten die Mögl ichkeit, eine Feinsteuerung für die zu führenden Fl uidmengen vorzunehmen.

Der größte Öffnungsquerschnitt der jewei ligen taschenartigen Vertiefungen ist zu derjenigen Fl uid-Anschl ussstel le gerichtet, die dem Fl uidauslass aus dem Venti lgehäuse dient. Auf diese Weise kann mit zunehmendem Öff- nungshub des Venti lschiebers der Regelquerschnitt stetig an die zunehmenden Fl uidmengen angepasst werden. Die zweite Ventilbaukomponente ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil eine absatzartig verlaufende Schaltkantenfläche aufweist, die dem ersten Steuerteil zugewandt ist.

Auf diese Weise wird eine definierte Abströmkante gebildet, an der die Strömungsfläche von einer in der radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Querfläche an einer Kante in eine koaxial zur Längsachse des Ventilschiebers verlaufende Außenumfangsfläche übergeht. Durch die absatzartig verlaufende Schaltkantenfläche wird innerhalb der zweiten Ventilbau- Komponente eine Verbesserung der Dichtfunktion erreicht. Mit der erfin- dungsgemäßen Ventilbaukomponente lassen sich eine Lasthaltefunktion für eine Druckwaage oder ein Ventil erreichen bei gleichzeitiger Strömungskraftkompensation, was für den Fall gilt, wenn die Abströmkante sowohl Strömungsführung, insbesondere in Form eines Strömungskegels, als auch definierte senkrechte Kante ist. Die absatzartig im Führungsteil des zweiten Steuerteils verlaufende Schaltkantenfläche kann über eine Durchmesserverringerung zwischen der Außenumfangsseite des Führungsteils und einem vorzugsweise konisch verlaufenden Übergangsteil des Ventilschiebers in Richtung des ersten Steuerteils gebildet sein. Durch den konisch verlaufenden Übergangsteil wird eine Strömungsführung ausgebildet, die der Strömungskraftkompensation dient.

Die dritte Ventilbaukomponente ist dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Fluidführung vorhanden ist, die das zweite Steuertei l zum zweiten Führungsteil auf Abstand hält. Ein solcher Einstich verbessert vorteilhaft die Umströmung des zweiten Steuerteils und erleichtert die Rückstellung des Ventilschiebers. Zudem wird der Dichtspalt zwischen dem ersten Führungsteil und der Gehäuse- innenwand verkleinert, was die Lasthaltefunktion der vorstehend beschriebenen, zweiten Ventilbaukomponente begünstigt.

Die beiden Fluidführungen, die axiale Abstände zwischen dem ersten Steuerteil und dem zweiten Steuerteil sowie zwischen dem zweiten Steuertei l und dem zweiten Führungsteil bilden, sind durch nutartig umlaufende Durchmesserreduzierungen im Ventilschieber erhalten. Durch diese Durchmesserreduzierungen ergibt sich ein breiter, freier, ringförmiger Querschnitt, durch den das Fluid mit geringen Druckverlusten strömen kann, was einem raschen Ansteuerverhalten aufgrund geringer Masse gleichfalls entgegen kommt.

Der Ventilschieber kann sich auf seiner einen freien Stirnseite gegenüber einem Energiespeicher abstützen und auf seiner anderen freien Stirnseite an einen Volumenraum veränderlichen Volumens angrenzen, in den ein Innenkanal des Ventilschiebers mit seinem einen Ende ausmündet, dessen anderes Ende mit der Fluidführung zwischen den beiden Steuertei len fl uid- führend verbunden ist. Auf diese Weise kann der Fluiddruck am Fluidein- lass effizient auf der anderen freien Stirnseite abgebildet werden. Weitere aufwendige Bohrungen im Ventilgehäuse sind nicht erforderlich.

Die Kombination von Rückschlagfunktion und Strömungskraftkompensation ist deshalb mögl ich, weil der Abstand zwischen der jeweil igen Regelkante und der Abströmkante ausreichend groß ist, da ansonsten eine vernünftig große Hubauflösung der Regelkante nicht mit einer effektiven Strömungskraftkompensation kombinierbar wäre.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von einem in den Figuren dargestel l- ten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Tei l eines Ventils, insbesondere in der Art einer Druckwaage, konzipiert mit drei erfin- dungsgemäß unterschiedlich aufgebauten Ventilbaukomponenten;

Fig.2 eine Sicht auf eine abgewickelte Darstellung des Außenum fangs des ersten Steuerteils;

Fi g- 3 eine prinzipielle Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts aus Fig.2;

Fig.4 und 5 zwei Detaildarstellungen des Schaltkantenverlaufs des zweiten Steuerteils; und

Fig.6 einen Graph, der den Verlauf des Regelquerschnittes über dem Öffnungshub des Ventilschiebers für dessen erstes Steu erteil wiedergibt. in der Fig. 1 ist ein Teil einer Ventilkonstruktion 10, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, dargestellt. Ein Ventilgehäuse 12 weist eine Ventilbohrung 14 auf, in der ein längsverfahrbar geführter Ventilschieber 16 angeordnet ist. Die Ventilbohrung 14 ist an beiden Enden 18 durch Abschlussschrauben 20, 22 verschlossen, die jeweils in ein zuordenbares Innengewinde 24 der Ventilbohrung 14 eingreifen. Zwischen den Abschlussschrauben 20, 22 und dem Ventilgehäuse 12 sind jeweils ringförmige Dichtelemente 26 vorgesehen.

Der Ventilschieber 16 ist zum Ansteuern einer fluidführenden Verbindung 28 zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse 12 aufgenommenen Fluid- Anschlussstellen 30, 32 vorgesehen. Der Ventilschieber 16 weist ein zylinderförmiges erstes Steuerteil 34 auf, das auf dem Außenumfang 36 koaxial zur Längsachse LA des Ventilschiebers 16 verlaufende, taschenartige Vertiefungen 38 hat (vgl. hierzu auch Fig.2 und 3), die von umlaufenden Fluid- Führungsflächen 40 begrenzt sind, die jeweils zwischen Scheitelpunkten (Maxima oder Minima) MI , M2, M3 der Vertiefung 38 verlaufen und die jeweils ausgehend von einem Scheitelpunkt M1 ; M2, M3 in Richtung zum anderen Scheitelpunkt M2, M3; M 1 mit betragsmäßig zunehmender Stei- gung bzw. mit zunehmendem Betrag der Steigung (Steigung S1 = 0 < Steigung S2 < Steigung S3 < Steigung S4 bzw. Steigung S1 1 = 0 < Steigung S1 2 < Steigung S1 3 < Steigung S14 ) verläuft.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fluid-Führungsfläche 40 ab einem vorgebbaren Abstand AI ; A2 von dem anderen Scheitelpunkt M2, M3; MI ausgehend von ihrer betragsmäßig größten Steigung S4; S14 an Umkehrpunkten UPI , UP2 mit betragsmäßig abnehmender Steigung (Steigung S4 > Steigung S5 > Steigung S6 > Steigung S7 = 0 bzw. Steigung S14 > Steigung S1 5 > Steigung S16 > Steigung S1 7 = 0) in Richtung des anderen Scheitelpunktes M2, M3; M1 verläuft. Die jeweilige Fluid-Führungs^: fläche 40 hat insoweit also einen stetigen Verlauf und den geringsten Steigungsbetrag (S1 , S7; Si l , S1 7), vorzugsweise den Wert N ul l annehmend, am jeweiligen anderen Scheitelpunkt M2, M3; MI .

Die Fluid-Führungsfläche 40 ist kurvenförmig ausgestaltet und die unterschiedlichen Steigungsverläufe S2, S3, S4, S5, S6; S12, S1 3, S14, S1 5, S1 6 zwischen den Scheitelpunkten M1 , M2, M3 sind durch einen Übergang an den Umkehrpunkten UP1 , UP2 von einem konkaven zu einem konvexen Kurvenverlauf realisiert. Entlang des Außenumfangs 36 des ersten Steuerteils 34 des Ventilschiebers 1 6 sind derart viele taschenartige Vertiefungen 38 angeordnet, dass die Fluid-Führungsflächen 40 zwischen den einzelnen Scheitelpunkten M1 , M2, M3 einen geschlossenen kosinusförmigen Kurvenverlauf entlang dieses Außenumfangs 36 bi lden. An jeder dritten taschenartigen Vertiefung 38 schließt sich im Bereich des Scheitelpunktes M 1 bodenseitig eine nutartige Vertiefung 50 an die taschenartige Vertiefung 38 an. Der größte Öffnungsquerschnitt 52 der jewei ligen taschenartigen Vertie- fung 38 ist zu derjenigen Fluid-Anschlussstel le 32 gerichtet, die dem Fluid- auslass 54 aus dem Ventilgehäuse 1 2 dient. Dank der nutartigen Vertiefung 50 ist das Ansteuerverhalten des Venti lschiebers 1 6 insgesamt verbessert.

Der Ventilschieber 1 6 weist insgesamt zwei Steuerteile 34, 56 auf, von denen das erste Steuerteil 34 mindestens die taschenartigen Vertiefungen 38 aufweist und das zweite Steuertei l 56 ist durch eine erste Fluidführung 58 vom ersten Steuerteil 34 beabstandet angeordnet. Das zweite Steuertei l 56 ist im unbetätigten Zustand des Venti lschiebers 1 6, also bei N ul lhub in der in der Bildebene l inken Endlage gezeigt und mittels eines zylinderförmigen Führungstei ls 60 in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand 62. Das Füh- rungsteil 60 weist eine absatzartig verlaufende Schaltkantenfläche 64 auf, die dem ersten Steuertei l 34 zugewandt ist. Die Schaltkantenfläche 64 ist durch eine Durchmesserverringerung 66 zwischen der Außenumfangsseite 68 des Führungstei ls 60 und ei nem vorzugsweise konisch verlaufenden Übergangstei l 70 des Venti lschiebers 1 6 in Richtung des ersten Steuertei ls 34 gebi ldet. Der konisch verlaufende Übergangstei l 70 bi ldet eine Strömungsführung für das durch die Venti lbaukomponente 10 strömende Fl uid und bewi rkt ei ne Umlenkung des Fl uidstroms in Richtung des Fl uidauslas- ses 54. Sie trägt auch zur Strömungskraftkompensation bei . Das Übergangstei l 70 kann entweder di rekt an der Durchmesserverringerung 66 (Fig. 4) oder über eine Durchmesserverringerung 66 in Form einer Ausnehmung (Fig. 5) in die ringförmige Querfläche zu der Längsachse LA in Form der Schaltkantenfläche 64 übergehen, die an der Schaltkante 72 an die Außenumfangsseite 68 des zyl inderförmigen Führungstei ls 60 angrenzt. Durch die Ausnehmung 66 in Fig. 5 wi rd die Schaltkantenfläche 64 stromab verla- gert.

Mittels eines zweiten Führungstei ls 74 ist der Venti lschieber 16 im Bereich der dem Fluidauslass 54 dienenden Fl uid-Anschl ussstel le 32 im Venti lgehäuse 1 2 durch dessen Innenwand 62 geführt. Zwischen dem ersten Steuertei l 34 und dem zweiten Steuerteil 56 ist bereits eine diese auf Abstand hal- tende erste Fluidführung 58 angeordnet. Durch ei ne zweite Fluidführung 76 zwischen zweitem Steuerteil 56 und zweiten Führungsteil 74 wird nun die Umströmung des Ventilschiebers 16 im Bereich des zweiten Steuerteils 56 verbessert, wodurch die Druckverluste innerhalb der Ventilbaukomponente 10 verringert werden. Weiterhin wird durch die zweite Fluidführung 76 das Dichtverhalten des ersten Führungsteils 60 gegenüber der Gehäuseinnenwand 62 verbessert, da der Dichtspalt zwischen Ventilschieber 1 6 und Gehäuseinnenwand 62 durch das Einbringen der zweiten Fluidführung 76 in den Ventilschieber 1 6 sich verkleinern lässt. Die beiden Fluidführungen 58, 76, die axiale Abstände ASS, ASF zwischen dem ersten Steuerteil 34 und dem zweiten Steuerteil 56 sowie zwischen dem zweiten Steuerteil 56 und dem zweiten Führungsteil 74 bilden, sind durch nutartig verlaufende Durchmesserreduzierungen 78, 80 im Ventilschieber 1 6 erhalten. Derartige Durchmesserreduzierungen 78, 80 werden auch als Einstiche bezeichnet.

Der Ventilschieber 16 stützt sich auf seiner einen freien Stirnseite 82 ge- genüber einem Energiespeicher 84 in Form einer Druckfeder ab. Am Ventilschieber 1 6 und an der gegenüberliegenden Abschlussschraube 22 sind Führungen 86, 88 für den Energiespeicher 84 ausgebildet. Auf seiner anderen freien Stirnseite 90 grenzt der Ventilschieber 16 an einen Volumenraum 92 veränderlichen Volumens an, in den ein Innenkanal 94 des Ventilschie- bers 16 mit seinem einen Ende 96 mündet, dessen anderes Ende 98 in die erste Fluidführung 58 zwischen den beiden Steuerteilen 34, 56, unmittelbar an das Übergangsteil 70 angrenzend, ausmündet.

Zur Abbildung des Fluiddruckes nach mindestens einer fest eingestellten oder verstellbaren Messblende 99 auf die eine freie Stirnseite 82 des Ventil- Schiebers 16 ist ein entsprechender Fluidkanal 100 im Ventilgehäuse 12 vorgesehen.

Der Graph der Fig. 6 zeigt den Verlauf des Regelquerschnitts über den Öffnungshub. Ab einem definierten Öffnungshub ist das erste Führungstei l 60 außer Anlage mit der Gehäuseinnenwand 62, so dass die Lasthaltefunktion überwunden ist und Fluid von der Fluid-Anschlussstelle 30, die den Fluide- inlass 102 bildet, zu der Fluid-Anschlussstel le 32, die den Fluidauslass 54 bildet, strömen kann. Ausgehend von diesem Öffnungshub nimmt der Regelquerschnitt überproportional mit steigendem Öffnungshub zu, bis ab einem knickfreien Übergang der Regelquerschnitt proportional zu dem Öffnungshub zunimmt. Die Regelgüte und die Stabilität werden erfindungsgemäß wesentlich durch einen über den Öffnungshub stetigen, monoton steigenden Regelquerschnitt ohne Knicke und mit sehr flacher Anfangssteigung verbessert.

Mithin werden durch die Erfindung besonders vorteilhafte Ventilbaukomponenten 10 aufgezeigt. Die taschenartigen Vertiefungen 38 münden nicht mehr an einer Kante aus, sondern gehen fließend in die Stirnfläche 104 des ersten Steuerteils 34 über. Dies hat den Vorteil, dass sich der Regelquerschnitt nicht abrupt an einer Kante verändert. Deshalb hat der Verlauf des Regelquerschnitts über dem Öffnungshub keinen Knick (vgl. Fig. 6). Mithin ist die Regelgüte der Ventilbaukomponenten 10 erheblich höher und die Stabilität der Regelung ist ebenfalls verbessert. Es ist eine Abströmkante 72 am zweiten Steuerteil vorgesehen, an der die Strömungsfläche von einer in der radialen Ebene verlaufenden, ringförmigen Schaltkantenfläche 64 in eine koaxial zur Längsachse LA des Ventilschiebers 16 verlaufende Außen- umfangsfläche 68 übergeht. Durch die absatzartig verlaufende Schaltkantenfläche 64 ist eine Lasthaltefunktion für das Ventil besonders günstig real isiert. Diese verhindert, dass Fluid vom Fluidauslass 54 zum Fluideinlass 102 entgegen der normalen Strömungsrichtung strömen kann. Schließlich verbessert die weitere Fluidführung 76 vortei lhaft die Umströmung des zweiten Steuerteils 56 und erleichtert die Rückstellung des Ventilschiebers 1 6. Zudem wird durch die weitere Fluidführung 76 der Dichtspalt zwischen dem ersten Führungsteil 60 und der Gehäuseinnenwand 62 vorteilhaft verringert.

Claims

Patentansprüche

Ventilbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ventilgehäuse (12) längsverfahrbar geführten Ventilschieber (16), der zum Ansteuern einer fluidführen- den Verbindung (28) zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse (12) aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen (30, 32) ein Steuerteil (34) aufweist, das mindestens eine taschenartige Vertiefung (38) hat, die zumindest teilweise von einer Fluid-Führungsfläche (40) begrenzt ist, die zumindest zwischen zwei Scheitelpunkten (M1, M2, M3) der Vertiefung (38) verläuft und die ausgehend vom einen Scheitelpunkt (M1; M2, M3) in Richtung zum anderen Scheitelpunkt (M2, M3; M1) eine betragsmäßig zunehmende Steigung (51, S2, S3, S4; Sil, S12, S13, S14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Führungsfläche (40) ab einem vorgebbaren Abstand (A1; A2) von dem anderen Scheitelpunkt (M2, M3; M1) ausgehend von ihrer größten Steigung (S4; S14) mit betragsmäßig abnehmender Steigung (S4, S5, S6, S7; S14, S15, S16, S17) in Richtung dieses anderen Scheitelpunktes (M2, M3; MI) verläuft.

Ventilbaukomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Führungsfläche (40) einen stetigen Verlauf hat und den geringsten Steigungs betrag, vorzugsweise den Wert null annehmend, am jeweiligen anderen Scheitelpunkt (M1, M2, M3) hat.

Ventilbaukomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Führungsfläche (40) kurvenförmig ausgestaltet ist und dass die unterschiedlichen Steigungsverläufe zwischen den Scheitelpunkten (M1, M2, M3) durch den Übergang von einem konkaven zu einem konvexen Kurvenverlauf realisiert sind.

Venti lbaukomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derart viele taschenartige Vertiefungen (38) entlang des Außenumfangs (36) des Steuertei ls (34) des Venti lschiebers (1 6) angeordnet sind, dass die Fluid-Führungsflächen (40) zwischen den einzelnen Scheitelpunkten (M 1 , M2, M3) einen geschlossenen sinus- oder kosinusförmigen Kurvenverlauf entlang dieses Außenumfangs (36) bi lden.

Venti lbaukomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine nutartige Vertiefung (50) zumindest bei einem Tei l der taschenartigen Vertiefungen (38) im Bereich ei nes Scheitelpunktes (M2) bodenseitig an die taschenartige Vertiefung (38) anschl ießt.

Venti lbaukomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Öffnungsquerschnitt (52) der jewei ligen taschenartigen Vertiefung (38) zu derjenigen Fl uid- Anschl ussstelle (32) gerichtet ist, die dem Fl uidauslass (54) aus dem Venti lgehäuse (1 2) dient.

Venti lbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Venti lgehäuse (1 2) längsverfahrbar geführten Venti lschieber (1 6), der zum Ansteuern einer fluidführen- den Verbindung (28) zwischen mindestens zwei i m Venti lgehäuse (12) aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen (30, 32) zwei Steuerteile (34, 56) aufweist, von denen mindestens ei n Steuertei l (34) mindestens eine taschenartige Vertiefung (38) hat, wobei das weitere Steuertei l (56) im unbetätigten Zustand (UZ) mittels eines Führungstei ls (60) in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand (62) ist, entlang welcher der Venti lschieber (1 6) verfahrbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (60) eine absatzartig verlaufen- de Schaltkantenfläche (64) aufweist, die dem ersten Steuerteil (34) zugewandt ist.

Ventilbaukomponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die absatzartig im Führungsteil (60) des zweiten Steuerteiis (56) verlaufende Schaltkantenfläche (64) über eine Durchmesserverringerung (66) zwischen der Außenumfangsseite (68) des Führungsteils (60) und einem vorzugsweise konisch verlaufenden Übergangsteil (70) des Ventilschiebers (16) in Richtung des ersten Steuerteils (34) gebildet ist.

Ventilbaukomponente, insbesondere in der Art einer Druckwaage konzipiert, mit einem in einem Ventilgehäuse (12) längsverfahrbar geführten Ventilschieber (16), der zum Ansteuern einer fluidführen- den Verbindung (28) zwischen mindestens zwei im Ventilgehäuse (12) aufgenommenen Fluid-Anschlussstellen (30, 32) ein erstes Steuerteil (34) und ein zweites Steuerteil (56) aufweist, wobei das zweite Steuerteil (56) mittels eines Führungsteils (60) in Anlage mit einer Gehäuseinnenwand (62) ist, entlang welcher der Ventilschieber (16) verfahrbar geführt ist, wobei mittels eines weiteren Führungsteils (74) der Ventilschieber (16) im Bereich der dem Fluidauslass (54) dienenden Fluid-Anschlussstelle (32) im Ventilgehäuse (12) durch dessen Innenwand (62) geführt ist und wobei zwischen erstem Steuerteil (34) und zweitem Steuerteil (56) eine diese Steuerteile (34, 56) auf Abstand (ASF) haltende Fluidführung (58) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Fluidführung (76) vorhanden ist, die das zweite Steuerteil (56) zum zweiten Führungsteil (74) auf Abstand (ASF) hält.

10. Ventilbaukomponente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fluidführungen (58; 76), die axiale Abstände (ASS; ASF) zwischen dem ersten Steuerteil (34) und dem zweiten Steuerteil (56) sowie zwischen dem zweiten Steuerteil (56) und dem zweiten Führungsteil (74) bilden, durch nutartig umlaufende Durchmesserreduzierungen (78, 80) im Ventilschieber (16) erhalten sind.

Ventilbaukomponente nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16) sich auf seiner einen freien Stirnseite (82) gegenüber einem Energiespeicher (84) abstützt und auf seiner anderen freien Stirnseite (90) an einen Volumenraum (92) veränderlichen Volumens angrenzt, in den ein Innenkanal (94) des Ventilschiebers (1 6) mit seinem einen Ende (96) einmündet, dessen anderes Ende (98) mit der Fluidführung (58) zwischen den beiden Steuerteilen (34, 56) fluidführend verbunden ist.