WO2019057674A1

WO2019057674A1 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: WO2019057674A1
Application number: PCT/EP2018/075096
Authority: WO
Inventors: Jörg STEFFENSKY; Martin Schmitt; Stefan Christian Sauer; Torsten BLEY
Original assignee: Hydac Accessories Gmbh
Priority date: 2017-09-23
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2019-03-28
Also published as: BR112020004394A2; TW201920857A; DE102017008943A1; JP2020534491A; US20200332913A1; CN111108317A; EP3685082A1

Abstract

Eine Ventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse (4), in dem längsverfahrbar ein hohles Ventilteil (6) geführt ist, das von einer Betätigungseinrichtung (8, 14) angesteuert in mindestens einer geöffneten Position den Fluidweg durch das Ventil hindurch zwischen einem Fluideingang (E) und einem Fluidausgang (A) entlang eines vorgebbaren Strömungsweges für ein Fluid freigibt und in einer geschlossenen Position diesen Fluidweg sperrt, bei der das Ventilteil (6) in Anlage mit einem Ventil-Schließteil (10) ist, von dem es in der jeweils geöffneten Position abhebt, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Strömungsleiteinrichtung vorhanden ist, die eine zumindest teilweise Richtungsumkehr im Strömungsweg für das aus dem Ventilteil (6) austretende Fluid bewirkt, sobald dieses eine geöffnete Position einnimmt.

Description

Ventilvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse, in dem längsverfahrbar ein hohles Ventilteil geführt ist, das von einer Betätigungseinrichtung angesteuert in mindestens einer geöffneten Position den Fluidweg durch das Ventil hindurch zwischen einem Fluideingang und ei- nem Fluidausgang entlang eines vorgebbaren Strömungsweges für ein Fluid freigibt und in einer geschlossenen Position diesen Fluidweg sperrt, bei der das Ventilteil in Anlage mit einem Ventil-Schließteil ist, von dem es in der jeweils geöffneten Position abhebt. Durch DE 101 21 616 A1 ist ein gattungsgemäßes Coaxialventil bekannt, mit einem Ventilgehäuse, in dem längsverfahrbar ein hohles Ventilteil in Form eines Rohres geführt ist, das mit einem stirnseitigen Ventilsitz zusammenwirkt, das in einem Ventil-Schließteil angeordnet ist. Ferner ist zum Bewegen des hohlen Ventilteils als Betätigungseinrichtung ein Magnet- antrieb vorgesehen, der einen an der Außenseite des Ventilteils angebrachten Anker aufweist, wobei Räume in Bewegungsrichtung beidseits des Ankers über einen Durchgang mit definiertem Querschnitt miteinander verbunden sind. Dabei ist der Querschnitt des Durchgangs derart gewählt, dass die Schließbewegung des Ventilteils gegen das Ventil-Schließteil mit dem Ventilsitz verlangsamt ist. Durch entsprechende Auswahl des Querschnittes des Durchganges kann somit die Öffnungs- und Schließcharakteristik des Ventils eingestellt werden. Insbesondere kann beim Schließen des bekannten Ventils, was durch die Kraft eines Energiespeichers in Form einer Druckfeder oder durch den Magnetantrieb selbst bewirkt wird, ein zu hartes Aufschlagen des hohlen Ventilteils auf den Ventilsitz des Ventil-Schließteils verhindert werden, das fachsprachlich auch mit„Schließschlag" bezeichnet ist. Das Vermeiden des Schließschlags bewirkt eine Lebensdauerverlängerung für das Ventil. Aufgrund des verlangsamten Schließverhaltens ist aber wiederum ein schnelles Ansprechen des Ventils verhindert, so dass das bekannte Ventil für eine Vielzahl von Anwendungen, wo es auf ein schnelles Ansteuerverhalten des Ventilteils ankommt, nicht geeignet ist.

Auch hat sich in der Praxis gezeigt, dass es bei derartigen Coaxialventilen dazu kommen kann, dass aufgrund von Druckschwankungen auf der Ventil- Ein- oder Ausgangseite es zu einem unerwünschten Öffnungsvorgang kommt, indem das hohle Ventilteil gegen die Federkraft der Druckfeder vom Ventil-Schließteil mit dem Ventilsitz einfach weggedrückt wird.

Um dem zu begegnen, ist in der DE 102005012851 A1 bei einem Co- axialventil bereits vorgeschlagen worden, den Ventilsitz in axialer Bewe- gungsrichtung des hohlen Ventilteiles verschiebbar zu lagern und dabei mit dem im hohlen Ventilteil unter Druck stehenden Medium den Ventilsitz in Richtung des hohlen Ventilteils mit diesem Druck zu beaufschlagen; allein ist für die dahingehende Lösung ein Verbindungskanal vorzusehen, der den Ventil-Hohlinnenraum mit der Rückseite des Ventilsitzes verbindet, um demgemäß zu gewährleisten, dass der Ventilsitz des Ventilschließteils stets in Richtung des hohlen Ventilteiles druckbeaufschlagt ist. Um ein Zusetzen und Verschmutzen dieses Verbindungskanals aufgrund von Verunreinigungen in dem zu steuernden Fluid jedoch sicher zu vermeiden, sind Zusatzausrüstungen notwendig, wie ein anzusteuerndes Membranschließteil für das zeitweise Verschließen des Verbindungskanals oder ein Filter, der in den Kanal eingesetzt ist. Ausgehend von diesem Stand der Technik l iegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in kostengünstiger und funktionssicherer Weise eine Ventilvorrichtung zu schaffen, die ein zu hartes Aufschlagen des hohlen Ventilteils auf das Ventil-Schl ießteil verhindert und dennoch ein schnel les Ansprechverhalten ermöglicht, sowie sicherstel lt, dass es aufgrund von Druckschwankungen im Betrieb nicht zu einem unerwünschten Öffnen der Ventilvorrichtung kommen kann. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 .

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zumindest eine Strömungsleiteinrichtung vorhanden ist, die eine zumindest teilweise Richtungsumkehr im Strömungsweg für das aus dem Ventilteil austretende Fluid bewirkt, sobald dieses eine geöffnete Position einnimmt, ist sichergestel lt, dass der während des Zufahrens des hohlen Ventilteils beim Schl ießen der Ventilvorrichtung abnehmende Abstand zwischen dem Ventilteil und dem Ventil-Schl ießteil gleichzeitig zu einer Reduzierung von schädl ichen Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverlusten führt, so dass Druckstöße oder Schl ießschläge wirksam verhindert sind. Insbesondere kommt es aufgrund der Richtungsumkehr auch nicht mehr zu strömungsbedingten Ansaugeffekten, die ansonsten die Kavitation und die genannten Schließschläge begünstigen. Dergestalt lässt sich die Einsatzdauer solcher Ventilvorrichtungen deutl ich erhöhen, ohne dass deren Ansprechverhalten verschlechtert ist. Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Ventil im Bedarfsfall schnel l schalten.

Ferner ist es für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Coaxial- ventile überraschend, dass er durch die geschaffene Richtungsumkehr im Strömungsweg mittels der erfindungsgemäßen Strömungsleiteinrichtung erreicht, dass selbst bei Druckschwankungen auf der Fluid-Ein- oder Ausgangsseite der Ventilvorrichtung es nicht mehr zu einem unerwünschten Öffnen der Ventilvorrichtung kommt, indem das hohle Ventilteil in der Schließstellung eben sicher am Ventil-Schließteil verbleibt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist vorgesehen, dass in Richtung des Strömungsweges für das Fluid, das sich an die eine Strömungsleiteinrichtung zumindest eine weitere Strömungsleiteinrichtung in Hintereinanderfolge anschließt, die die von der einen Strömungsleiteinrichtung bewirkte Richtungsumkehr im Strömungsweg, um zumindest teilweise eine weitere Richtungsumkehr derart ergänzt, dass vorzugsweise nach Durchlaufen der beiden Richtungsumkehren für das Fluid die im Ventilteil überwiegend vorhandene geradlinige Fluid- Strömungsrichtung nach Durchlaufen der beiden Strömungsleiteinrichtun- gen wieder erhalten ist. Dergestalt ist gegenüber den bekannten Lösungen bei geöffneter Ventilvorrichtung ein deutlich verlängerter Strömungsweg über die beiden Leiteinrichtungen erhalten, was bei gleichem zeitlichem Durchfluss einer vorgebbaren Fluidmenge zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit führt, was der gewünschten aktiven Schließlagen- dämpfung entgegen kommt.

Bei einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist vorgesehen, dass die eine Strömungsleiteinrichtung aus Teilen des Ventilteils und des Ventil-Schließteils gebildet ist, die im Rahmen der Richtungsumkehr insoweit den Strömungsweg für das aus dem Ventilteil in seiner geöffneten Position austretende Fluid begrenzen.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass die weitere Strömungsleiteinrichtung aus Teilen der einen Strömungsleiteinrichtung gebildet ist sowie aus einer Führungseinrichtung, die bevorzugt aus Wandteilen des Ventilgehäu- ses, gebildet ist. Dergestalt kann mit an sich bereits ohnehin vorhandenen Ventilkomponenten im Ventilaufbau die jeweilige Strömungsleitung mit Strömungsumkehr realisiert werden, was Kosten reduzieren hilft, und aufgrund der geringen Anzahl an bereits vorhandenen Baukomponenten ist die Funktionssicher- heiterhöht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist vorgesehen, dass die beiden Strömungsleiteinrichtungen unter Bildung einer Gesamt-Strömungsleiteinrichtung mindestens eine gemeinsame Ebene miteinander aufspannen, die jeweils durch die Längsachse des Ventilteils verläuft und in der der Strömungsweg des Fluids eine Wellenform ausbildet. Die vorzugsweise sinusförmig verlaufende Welle bildet über den gesamten Querschnitt der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ein ringförmiges Wellenband aus, das eine ungestörte Strömung impliziert, so dass Energieverluste im Betrieb vermieden sind.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die beiden Strömungsleiteinrichtungen zumindest teilweise aus Wandteilen von Ventilteil, Ventil-Schließteil und Führungseinrichtung gebildet sind, die in konzentrischer Anordnung zueinander ringförmige Strömungsräume zwischen Ventilteil und Ventil- Schließteil sowie zwischen diesem Schließteil und der Führungseinrichtung begrenzen. Die derart gebildeten diskreten Strömungsräume erlauben den ungestörten Aufbau der Wellenform im Strömungsbetrieb der Ventilvorrichtung.

Dadurch, dass das Ventil-Schließteil im Gegensatz zu bekannten Lösungen (DE 102005012851 A1) stationär im Ventilgehäuse angeordnet ist und eine Schließplatte aus vorzugsweise elastomerem Material aufweist, gegen die das Ventilteil in seiner geschlossenen Position unter der Wirkung eines Energiespeichers als einem Teil der Betätigungseinrichtung bei unbestrom- tem Betätigungsmagneten als einem weiteren Teil der Betätigungseinrich- tung in dichtender Weise in Anlage gebracht ist, ergibt sich ein konstruktiv einfacher Aufbau mit wenig bewegbaren Ventilkomponenten, was der Funktionssicherheit zugute kommt. Auch ist die Wartung vereinfacht und die am Ventil-Schließteil angeordnete Schließplatte lässt sich im Bedarfsfall, also beispielsweise bei Verschleiß, ohne weiteres gegen ein Neuteil tauschen. Da die bevorzugt aus elastome- rem Material aufgebaute Schließplatte gegenüber bestimmten Medien eine Unverträglichkeit aufweisen kann, ist insoweit auch je nach Fluid- oder Medieneinsatz eine Schließplatte gegen eine robustere Schließplatte ohne Weiteres tauschbar.

Dadurch, dass bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in der vollständig geöffneten Position des Ventil- teils ein Magnetanker des Betätigungsmagneten unter Freilassen eines

Trennspaltes als magnetische Trennung auf Block gegen einen Polkern der Betätigungseinrichtung gefahren ist und dass dabei das Ventilteil in seiner axialen Verfahrrichtung außer Eingriff mit dem Ventil-Schließteil gelangt und die einander zugewandten Stirnseiten von Ventilteil und Ventil- Schließteil einen axialen Abstand zueinander aufweisen, ist über die Wahl des Abstandes zwischen Ventilteil und Ventil-Schließteil auch die Möglichkeit eröffnet, die magnetische Trennung über die Größe des Luftspaltes bedarfsgerecht einzustellen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist vorgesehen, dass bei der geschlossenen Position des Ventilteils dessen freie Stirnseite in der Art einer Steuerkante unter Bildung des einen Strömungsraumes in einer ringförmigen Steuerkante einer anderen Art des Ventil-Schließteils umfasst ist. Die beiden Steuerkanten lassen sich zueinander nicht nur optimal einstellen und im Hinblick auf ihren jeweils stirnseitigen Zugang gut fertigen, was eine Höhen-, Tiefen- und Win- keleinstellung mit einschließt, sondern lassen sich auch einfach und kostengünstig herstellen.

Weiter ist für den Betrieb der Ventilvorrichtung vorteilhaft, dass bei zuse- hends geöffneter Position des Ventilteils dessen freie Stirnseite unter Vergrößerung des einen Strömungsraumes sich in axialer Richtung von der Schließplatte des Ventil-Schließteils entfernt und dass in der voll geöffneten Stellung des Ventilteils dessen eine freie Stirnseite bündig mit der Führungseinrichtung abschließt, die den weiteren Strömungsraum mitbegrenzt. Im Betrieb der Ventilvorrichtung stabilisieren die beiden Strömungsräume mit ihrer jeweiligen Fluidfüllung die Verfahrbewegungen von Ventilteil zu Ventil-Schließteil mit der Maßgabe, dass Instabilitäten im Betrieb nicht auftreten können. Der bereits angesprochene wellenförmige Strömungsverlauf wird weiter dadurch begünstigt und stabilisiert, dass die jeweilige ringförmige Steuerkante durch eine konisch geneigte Ringfläche am Ventilteil und/oder am Ventil-Schließteil an deren jeweils freiem Ende mitbegrenzt ist und dass die Ringfläche des Ventil-Schließteils in Richtung des Fluidauslasses und die andere Ringfläche des Ventilteils in Richtung des Fluideinlasses geneigt ist.

Bei einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist das Ventil-Schließteil in dem Ventilgehäuse zwischen Gehäuseteilen desselben, vorzugsweise klemmend, aufgenommen, die eine Art Torus mitbegrenzen, der durch den weiteren Strömungsraum mitgebildet ist, der sich vorzugsweise stetig erweiternd an den sonstigen Torusraum anschließt. Durch die Ausgestaltung einer Strömungskammer in der Art eines Torus sind die Fluiddurchlässe im Übergang von Ventilteil zu Ventil- Schließteil nebst Fluidausgang der Vorrichtung vergleichmäßigt mit der Fol- ge, dass im Rahmen der derart erreichten laminaren Strömung Kavitation bildende Turbulenzen ausgeschlossen sind. Vorteilhafterweise durchgreift dabei das Ventil-Schließteil den Torus und weist dabei an einem Ringflansch angeordnete Durchlässe auf, die beidseitig in den Torus einmünden, der ausgangsseitig in Richtung Fluidauslass der Ventilvorrichtung führt. Da bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung sich eine Vielzahl von Gleichteilen, auch unter Verwendung von unterschiedlichen Dichtmaterialien, einsetzen lässt, sind dergestalt die Fertigungskosten gegenüber bekannten Lösungen entsprechend reduziert. Hierzu trägt auch mit bei, dass das Ventil-Schließteil grundsätzlich als Drehteil ausgebildet im Umfang von nur vier Bauteilen zusammensetzbar ist, und zwar in Form einer Dichtung für einen Dichteinsatz, der in einer Sitzaufnahme des Ventil-Schließteils mittels eines Befestigungsmittels, wie einer einzelnen Feststellschraube, festlegbar ist. Die Dichtung ist dabei durch die elastomere Schließplatte gebildet und der Dichteinsatz selbst ist ein eigenständiges Bauteil, das die Steuerkante des Ventil-Schließteils führt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Dabei zeigt die

Fig. 1 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt der Ventilvorrichtung mit einem in seiner geschlossenen Position angeordneten Ventilteil;

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößert und abgebrochen gezeichneten, schematisch vereinfachten Längsschnitt eines freien Endbereiches der Ventilvorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt eines Ventil- Schließteiles der Ventilvorrichtung nach den Fig. 1 und 2; Fig. 4 eine perspektivische Schrägansicht auf das Ventil-Schließteil der

Ventilvorrichtung aus Fig. 3. Die Fig.1 zeigt einen schematisch vereinfachten Längsschnitt der Ventilvorrichtung, die ein Ventilgehäuse 4 aufweist, in dem längsverfahrbar ein hohles, zylindrisches Ventilteil 6 geführt ist. In Fig.1 ist das Ventilteil 6, unter Einwirkung eines Energiespeichers 8 in Form einer Druckfeder als einem Teil einer Betätigungseinrichtung 8, 14, in einer geschlossenen Position in Anlage mit einem Ventil-Schließteil 10 gezeigt, in der dieses den Fluidweg durch die Ventilvorrichtung hindurch zwischen einem Fluid- eingang E und einem Fluidausgang A entlang eines vorgebbaren Strömungsweges für ein Fluid, wie Hydraulikmedium (Öl), sperrt.

In zumindest einer, in den Figuren nicht näher dargestellten, geöffneten Position, in der das Ventilteil 6, von einer Magnet-Betätigungseinrichtung 14 als einem weiteren Teil der Betätigungseinrichtung 8, 14 angesteuert, in seiner axialen Verfahrrichtung entgegen der Wirkung der Druckfeder 8 au- ßer Eingriff mit dem Ventil-Schließteil 6 gelangt und von diesem abhebt, wird der Fluidweg durch die Ventilvorrichtung hindurch zwischen dem Fluideingang E und dem Fluidausgang A entlang des vorgebbaren Strömungsweges für das Fluid freigegeben. In dieser geöffneten Position des Ventilteils 6 weisen die einander zugewandten Stirnseiten 42, 46 von Ven- tilteil 6 und Ventil-Schließteil 10 einen axialen Abstand zueinander auf.

Die in Fig.1 gezeigte Magnet-Betätigungseinrichtung 14 umfasst einen be- strombaren Betätigungsmagneten 16, der in üblicher und daher nicht mehr näher beschriebener Art und Weise eine Spulenwicklung 47 aufweist, die über ein Steckerteil von außen her bestrombar ist. Des Weiteren ist ein längsverfahrbarer Magnetanker 18 vorhanden, der unter unmittelbarer Anlage und fest mit dem Ventilteil 6 verbunden, direkt auf dieses einwirkt. Wird die Spulenwicklung 47 bestromt, verfährt - in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen - der Magnetanker 18 aus seinem in Fig.1 gezeigten un- bestromten Zustand der Spulenwicklung 47 nach links und verfährt das Ventilteil 6 gleichermaßen nach links, entgegen der Wirkung des Energie- Speichers 8 in Form einer Druckfeder. In der vollständig geöffneten Position des Ventilteils 6 ist der Magnetanker 18 des Betätigungsmagneten 16 unter Freilassen eines Trennspaltes 20, der als gestuft ausgebildete magnetische Trennung für den Betätigungsmagneten 16 dient, auf Block gegen einen Polkern 22 der Betätigungseinrichtung 14, 8 gefahren.

Wie in Fig.2 gezeigt, ist das Ventil-Schließteil 10 in dem Ventilgehäuse 4 zwischen Gehäuseteilen 24 desselben, vorzugsweise klemmend, aufgenommen und dort stationär angeordnet. Die Gehäuseteile 24 begrenzen innerhalb des Ventilgehäuses 4 eine Art Torus 26 mit, den das Ventil- Schließteil 10 durchgreift und der ausgangsseitig in Richtung des Fluidaus- lasses A führt. Das Ventil-Schließteil 10 weist, wie in Fig.4 gezeigt, an einem Ringflansch 28 angeordnete Durchlässe 30 auf, die beidseitig in den Torus 26 einmünden und vorzugsweise auf einer Kreisbahn verlaufen, und eine in Fig.3 gezeigte Schließplatte 32 aus vorzugsweise elastomerem Material auf, gegen die das Ventilteil 6 in seiner geschlossenen Position unter der Wirkung des Energiespeichers 8 bei unbestromtem Betätigungsmagneten 16 in dichtender Weise in Anlage gebracht ist. Wie Fig.2 weiter zeigt, weist die Ventilvorrichtung eine Strömungsleiteinrichtung 34 auf, die eine Richtungsumkehr um 180° im Strömungseg für das aus dem Ventilteil 6 austretende Fluid bewirkt, sobald dieses eine entsprechend geöffnete Position einnimmt, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Die eine Strömungsleiteinrichtung 34 ist im Wesentlichen aus Teilen des Ventilteils 6 und des Ventil-Schließteils 10 gebildet, die im Rahmen der Richtungsumkehr insoweit den Strömungsweg für das aus dem Ventilteil 6 in seiner geöffneten Position austretende Fluid begrenzen.

In Richtung des Strömungsweges für das Fluid schließt sich an die eine Strömungsleiteinrichtung 34 zumindest eine in Fig.2 gezeigte weitere Strömungsleiteinrichtung 36 an, die die von der einen Strömungsleitein- richtung 34 bewirkte Richtungsumkehr im Strömungsweg, um zumindest teilweise eine weitere Richtungsumkehr um wiederum 180° derart ergänzt, dass nach Durchlaufen der beiden Richtungsumkehren für das Fluid die im Ventilteil 6 überwiegend vorhandene geradlinige Fluid-Strömungsrichtung nach Durchlaufen der beiden Strömungleiteinrichtungen 34, 36 wieder in Richtung des Fluidausganges A erhalten ist. Die weitere Strömungsleiteinrichtung 36 ist aus Teilen der einen Strömungsleiteinrichtung 34 gebildet sowie aus einer Führungseinrichtung 38 aus Wandteilen des Ventilgehäuses 4, die den Torus 26 mitbegrenzen.

Die eine Strömungsleiteinrichtung 34 und die weitere Strömungsleiteinrichtung 36 spannen unter Bildung einer Gesamt-Strömungsleiteinrichtung mindestens eine gemeinsame, in der Figurenebene liegende fiktive Ebene miteinander auf, die jeweils durch die Längsachse L des Ventilteils 6 ver- läuft und in der der Strömungsweg des Fluides eine Wellenform ausbildet. Die beiden Strömungsleiteinrichtungen 34, 36 sind zumindest teilweise aus Wandteilen von Ventilteil 6, Ventil-Schließteil 10 und Führungseinrichtung 38 gebildet, die in konzentrischer Anordnung zueinander ringförmige Strömungsräume 40 zwischen Ventilteil 6 und Ventil-Schließteil 10 sowie zwischen diesem Ventil-Schließteil 10 und der Führungseinrichtung 38 begrenzen. Insoweit bilden auch die fiktiven Ebenen und die Wellenform in sich geschlossene, ringförmige dreidimensionale Räume aus.

Wie Fig.2 zeigt, ist bei der geschlossenen Position des Ventilteils 6 dessen freie Stirnseite 42 in der Art einer ringförmigen Steuerkante 43 unter Bildung eines Strömungsraumes 44 von einer ringförmigen Steuerkante 45 einer anderen Art des Ventil-Schließteils 10 umfasst, die an deren freien Stirnseite 46 ausgebildet ist. Wie Fig.3 zeigt, ist die ringförmige Steuerkante 45 am Ventil-Schließteil 10 durch eine konische Ringfläche 64, die in Rich- tung des Fluidauslasses A geneigt ist, an deren freiem Ende mitbegrenzt. Wie Fig.2 zeigt, ist die ringförmige Steuerkante 43 des Ventilteils 6 durch eine andere konische Ringfläche 62 am Ventilteil 6, die ist in Richtung des Fluideinlasses E geneigt ist, an deren freiem Ende mitbegrenzt. Wie in den Figuren nicht näher dargestellt, entfernt sich bei zusehends geöffneter Position des Ventilteils 6 dessen freie Stirnseite 42 unter Vergrößerung des ei- nen Strömungsraumes 44 in axialer Richtung von der Schließplatte 32 des Ventil-Schließteils 10 weg. In der voll geöffneten Stellung des Ventilteils 6 schließt dessen eine freie Stirnseite 42 bündig mit der Führungseinrichtung 38 ab, die einen weiteren Strömungsraum 48 mitbegrenzt. Der Torus 26 bildet den weiteren Strömungsraum 48 mit, der sich vorzugsweise stetig erweiternd an den sonstigen Torusraum 66 anschließt.

Wie Fig. 3 zeigt, weist das Ventil-Schließteil 10 des Weiteren einen zylindrischen, als Drehteil ausgebildeten Dichteinsatz 50 mit einem endseitigen Boden 60, durch den sich eine Durchführung erstreckt, und eine Dich- tungsaufnahme 52 auf. In dem Dichteinsatz 50 ist die Schließplatte 32 aufgenommen. Der Innendurchmesser des Dichteinsatzes 50 ist an seiner kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser des Ventilteiles 6. Die Dichtungsaufnahme 52 weist eine mit einem Innengewinde versehene Sacklochbohrung 54 zum Eindrehen einer Feststellschraube 56 auf, mittels der, insbesondere mit ihrem Schraubenkopf an der Schließplatte 32 angreifend und sich durch Durchführungen der Schließplatte 32 und des Dichteinsatzes 50 erstreckend, die Schließplatte 32 und der Dichteinsatz 50 an der Dichtungsaufnahme 52 festlegbar sind. Der in Richtung des Fluideinlasses E gerichtete Randbereich des Dichteinsatzes 50, der über die Sehl ieß- platte 32 in Richtung des Ventilteiles 6 hervorsteht, bildet die ringförmige Steuerkante 45 des Ventil-Schließteiles 10.

Die der Innenseite des Dichteinsatzes 50 zugewandte, die Steuerkante 45 des Ventil-Schließteiles 10 mitbegrenzende Innenwandung, verläuft, in ei- nem Längsschnitt betrachtet, wie in Fig. 3 gezeigt, von dem einen Ende 58 des Dichteinsatzes 50 in Richtung des bodenseitigen anderen Endes 60 zu- nächst geneigt zur Längsachse L des Ventil-Schließteils 10, insbesondere läuft konisch zu, in einem Winkel α zwischen 8 und 18 Grad, bevorzugt von 13 Grad. An den geneigten Verlauf schließt sich in Richtung des anderen Endes 60 ein neigungsfreier Verlauf parallel zur Längsachse L des Ven- til-Schließteils 10 an, an dem der Dichteinsatz 50 seinen geringsten Innendurchmesser aufweist. Das Verhältnis zwischen geneigtem Verlauf und neigungsfreiem Verlauf beträgt zwischen 10 : 1 und 10: 5, vorzugsweise 10 : 3. Nach dem neigungsfreien Verlauf der Steuerkante 45 erweitert sich Innendurchmesser der Innenwandung des Dichteinsatzes 50 sprungartig. Im Bereich dieser Innendurchmessererweiterung ist die Schließplatte 32 derart angeordnet, dass die Steuerkante 45 des Dichteinsatzes 50 an ihrem der Schließplatte 32 zugewandten Ende die Schließplatte 32 in Richtung der Längsachse L des Ventil-Schließteiles 10 in der Art einer Nase übersteht. Die der Innenseite des Ventilteils 6 zugewandte, die Steuerkante 43 des Ventilteiles 6 mitbegrenzende Innenwandung, verläuft, in einem Längsschnitt, wie in Fig.2 gezeigt, von der Stirnseite 42 des Ventilteils 6 in Richtung seiner anderen Stirnseite geneigt zur Längsachse L des Ventilteils 6, insbesondere läuft konisch zu, in einem Winkel ß zwischen 30 und 40 Grad, bevorzugt von 35 Grad.

Die Dichtungsaufnahme 52 läuft zur Strömungsführung des Fluides auf ihrer dem Dichteinsatz 50 abwandten Seite und der dem Fluidauslass A zugewandten Seite dabei teilweise konisch zu.

Im Folgenden wird der Strömungsweg eines durch das Ventil hindurch strömendes Fluides zwischen dem Fluideingang E und dem Fluidausgang A beschrieben: Ist das Ventilschließteil 10 in einer seiner geöffneten Positionen angeordnet, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist, strömt das Fluid in einem ers- ten Schritt ausgehend von dem Fluideingang E im Wesentlichen geradlinig durch das hohle Ventilteil 6 hindurch. In einem zweiten Schritt durchströmt das Fluid die eine Strömungsleiteinrichtung 34, durch die eine Richtungsumkehr von 180° im Strömungsweg bewirkt wird, und direkt im Anschluss in einem dritten Schritt die weitere Strömungsleiteinrichtung 36, durch die eine weitere Richtungsumkehr wiederum von 180° im Strömungsweg bewirkt wird. Dabei passiert das Fluid den einen Strömungsraum 44 und gelangt durch diesen in den weiteren Strömungsraum 48 im Torus 26, in dem das Ventil-Schließteil 10 stationär angeordnet ist. In einem vierten Schritt durchströmt das Fluid die Durchlässe 30 im Ringflansch 28 des Ventil- Schließteils 10 und gelangt in den sonstigen Torusraum 66. In einem letzten Schritt durchströmt das Fluid den Fluidausgang A im Wesentlichen geradlinig. Wird die Ventilvorrichtung geöffnet; entfernt sich also das hohlzylindrische Ventilteil 6 mit seiner freien Stirnseite von der Stirnseite des im Gehäuse 4 stationär angeordneten Ventil-Schließteils 10, tritt das Fluid aus dem Ventilteil 6 aus und wird in angedrosselter Weise um 90° nach außen radial umgelenkt entlang der Schließplatte 32 des Ventil-Schließteils 10 geführt. An- schließend trifft es noch bei reduzierter Geschwindigkeit auf die Innenseite des Dichteinsatzes 50 und dank der einen Strömungsleiteinrichtung 34 mit der nach außen weisenden Steuerkante 45 des Ventil-Schließteils 10 kommt es zu der bereits beschriebenen Umlenkung oder Richtungsumkehr des Fluids um 180°. Bei gering geöffneter Ventilposition erfolgt die dahinge- hende Fluidströmung in stark angedrosselter Weise, was die Stabilität der Fluidführung erhöht. Neben der ersten Richtungsumkehr über die Steuerkante 43 des Ventilteils 6 kommt es zu einer weiteren Richtungsumkehr in der entgegengesetzten Richtung über die weitere Strömungsleiteinrichtung 36 mit der Steuerkante 45 des Ventil-Schließteils in Richtung Fluidausgang A der Ventilvorrichtung. Auch hier kommt es zu einer weiteren Androsse- lung zu Beginn des Öffnungsvorgangs, was die Dynamik beim Öffnen der Ventilvorrichtung verringert. Bei Weiteröffnen des Ventilteils 6 nimmt die Drosselung über die beiden Strömungsleiteinrichtungen 34, 36 als Gesamt- Strömungsleiteinrichtung der Ventilvorrichtung ab und die Fluidgeschwin- digkeit nimmt zu. Dabei sind dann die Fluidströme am Fluideingang E und am Fluidausgang A der Ventilvorrichtung parallel gerichtet, so dass Strömungsverluste nicht zu turbulenten Strömungsverläufen innerhalb der Filtervorrichtung führen können, was ansonsten Kavitation begünstigt, die insbesondere am Ventil-Schließteil 10 auftritt. Die bereits beschriebene Androsselung des Fluidstroms während des Öffnungsvorgangs ist dergestalt auch in umgekehrter Richtung beim Schließen der Ventilvorrichtung vorhanden, so dass das Ventilteil 6 nur gedämpft in Anlage mit dem Ventil- Schließteil 10 kommt, was die gefürchteten Schließschläge vermeiden hilft. Durch die beiden Strömungsleiteinrichtungen 34, 36 ist auch erreicht, dass das Ventilteil 6 unabhängig von etwaigen Druckschwankungen am Flu id- eingang E oder am Fluidausgang A in der geschlossenen Position (s. Fig. 1 ) gehalten bleibt, da insbesondere die weitere Strömungsleiteinrichtung 36 mit der Steuerkante 45 vermeiden hilft, dass solche Druckschwankungen unabgeschirmt an der Stirnseite des Ventilteils 6 angreifen können. Zur Stabilisierung der Schließposition für das Ventilteil 6 trägt auch mit bei, dass dieses mit seiner Steuerkante 43 in das elastomere Material der Schließplatte 32 in dichtender Weise unter Bildung einer Ringanlage eintaucht. Da insoweit die Steuerflächen des Ventilteils 6 vor einem ungewollten Fluidan- griff geschützt sind, ist es dann auch gar nicht mehr notwendig, den einen Energiespeicher in Form der Druckfeder 8 besonders stark oder steif auszu- gestalten, was sich ansonsten nachteilig auf die Gesamt-Energiebilanz der Ventilvorrichtung auswirken könnte, da dann ein stärkerer Betätigungsmagnet 1 6 notwendig ist, um den Magnetanker 18 mit dem Ventilteil 6 entgegen der Wirkung der Druckfeder 8 verfahren zu können. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

. Ventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse (4), in dem längs- verfahrbar ein hohles Ventilteil (6) geführt ist, das von einer Betätigungseinrichtung (8, 14) angesteuert in mindestens einer geöffneten Position den Fluidweg durch das Ventil hindurch zwischen einem Fluideingang (E) und einem Fluidausgang (A) entlang eines vorgebbaren Strömungsweges für ein Fluid freigibt und in einer geschlossenen Position diesen Fluidweg sperrt, bei der das Ventilteil (6) in Anlage mit einem Ventil-Schließteil (10) ist, von dem es in der jeweils geöffneten Position abhebt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Strömungsleiteinrichtung (34) vorhanden ist, die eine zumindest teilweise Richtungsumkehr im Strömungsweg für das aus dem Ventilteil (6) austretende Fluid bewirkt, sobald dieses eine geöffnete Position einnimmt.

Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Strömungsweges für das Fluid sich an die eine Strömungsleiteinrichtung (34) zumindest eine weitere Strömungsleiteinrichtung (36) in Hintereinanderfolge anschließt, die die von der einen Strömungsleiteinrichtung (34) bewirkte Richtungsumkehr im Strömungsweg, um zumindest teilweise eine weitere Richtungsumkehr derart ergänzt, dass vorzugsweise nach Durchlaufen der beiden Richtungsumkehren für das Fluid die im Ventilteil (6) überwiegend vorhandene geradlinige Fluid-Strömungsrichtung nach Durchlaufen der beiden Strömungsleiteinrichtungen (34, 36) wieder erhalten ist. 3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Strömungsleiteinrichtung (34) aus Teilen des Ventilteils (6) und des Ventil-Schließteils (10) gebildet ist, die im Rahmen der Richtungsumkehr insoweit den Strömungsweg für das aus dem Ventilteil (6) in seiner geöffneten Position austretende Fluid begrenzen.

Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Strömungsleiteinrichtung (36) aus Teilen der einen Strömungsleiteinrichtung (34) gebildet ist sowie aus einer Führungseinrichtung (38), die bevorzugt aus Wandteilen des Ventilgehäuses (4), gebildet ist.

Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungsleiteinrichtungen (34, 36) unter Bildung einer Gesamt-Strömungsleiteinrichtung mindestens eine gemeinsame Ebene miteinander aufspannen, die jeweils durch die Längsachse (L) des Ventilteils (6) verläuft und in der der Strömungsweg des Fluids eine Wellenform ausbildet.

Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungsleiteinrichtungen (34, 36) zumindest teilweise aus Wandteilen von Ventilteil (6), Ventil- Schließteil (10) und Führungseinrichtung (38) gebildet sind, die in konzentrischer Anordnung zueinander ringförmige Strömungsräume (40) zwischen Ventilteil (6) und Ventil-Schließteil (10) sowie zwischen diesem Schließteil (10) und der Führungseinrichtung (38) begrenzen.

Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil-Schließteil (10) stationär im Ventilgehäuse (4) angeordnet ist und eine Schließplatte (32) aus vorzugsweise elastomerem Material aufweist, gegen die das Ventilteil (6) in seiner geschlossenen Position unter der Wirkung eines Energiespeichers (8) als einem Teil der Betätigungseinrichtung (8, 14) bei unbestromtem Betätigungsmagneten (1 6) als einem weiteren Teil der Betätigungseinrichtung (8, 14) in dichtender Weise in Anlage gebracht ist.

8. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der vollständig geöffneten Position des Ventilteils (6) ein Magnetanker (1 8) des Betätigungsmagneten (1 6) unter Freilassen eines Trennspaltes (20) auf Block gegen einen Polkern (22) der Betätigungseinrichtung (8, 14) gefahren ist und dass dabei das Ventilteil (6) in seiner axialen Verfahrrichtung außer Eingriff mit dem Ventil-Schl ießteil (10) gelangt und die einander zugewandten Stirnseiten von Ventilteil (42) und Ventil-Schl ießteil (1 0) einen axialen Abstand zueinander aufweisen.

9. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der geschlossenen Position des Ventilteils (6) dessen freie Stirnseite (42) in der Art einer Steuerkante (43) unter Bildung des einen Strömungsraumes (44) von einer ringförmigen Steuerkante (45) einer anderen Art des Ventil-Schl ießteils (10) um- fasst ist.

1 0. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zusehends geöffneter Position des Ventilteils (6) dessen freie Stirnseite (42) unter Vergrößerung des einen Strömungsraumes (44) sich in axiale Richtung von der Schl ießplatte (32) des Ventil-Schl ießteils (10) entfernt.

1 1 .Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der vol l geöffneten Stel lung des Ventilteils (1 0) dessen eine freie Stirnseite (42) bündig mit der Führungseinrichtung (38) abschl ießt, die den weiteren Strömungsraum (48) mitbegrenzt.

12. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige ringförmige Steuerkante (43, 45) durch eine konisch geneigte Ringfläche (62, 64) am Ventilteil (6) und/oder am Ventil-Schließteil (10) an deren jeweils freiem Ende mitbegrenzt ist und dass die Ringfläche (64) des Ventil-Schließteils (10) in Richtung des Fluidauslasses (A) und die andere Ringfläche (62) des Ventilteils (6) in Richtung des Fluideinlasses (E) geneigt ist.

13. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil-Schließteil (6) in dem Ventilgehäuse (4) zwischen Gehäuseteilen (24) desselben, vorzugsweise klemmend, aufgenommen ist, die eine ArtTorus (26) mitbegrenzen, der durch den weiteren Strömungsraum (48) mitgebildet ist, der sich vorzugsweise stetig erweiternd an den sonstigen Torusraum (66) anschließt.

14. Ventilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil-Schließteil (10) den Torus (26) durchgreift und an einem Ringflansch (28) angeordnete Durchlässe (30) aufweist, die beidseitig in den Torus (26) einmünden, der aus- gangsseitig in Richtung Fluidauslass (A) führt.