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Die Erfindung betrifft ein Drosselventil, mit einem in Achsrichtung einer Hauptachse in unterschiedlichen Drosselstellungen positionierbaren Drosselkörper, der Bestandteil eines im Bereich einer Vorderseite einer zu der Hauptachse koaxialen Befestigungshülse angeordneten Ventilgliedes ist, und mit einem axial verstellbaren Einstellglied, das zur Vorgabe der Drosselstellungen des Drosselkörpers durch die Hülsenöffnung der Befestigungshülse hindurch auf die Rückseite des Ventilgliedes einwirken kann.
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Ein Drosselventil dieser Art findet sich in einem Pneumatikzylinder der Anmelderin, der in der Veröffentlichung „Normzylinder DNC, ISO 15552” der Anmelderin, Ausgabe 2009/08, Seiten 9 und 14 abgebildet ist. Das Drosselventil verfügt hier über ein von einem Zylinderdeckel gebildetes Ventilgehäuse mit einer Aufnahmebohrung, in die ein einen Drosselkörper aufweisendes Ventilglied nach Art eines Kolbens verschiebbar eingesetzt ist. Eine in die Aufnahmebohrung eingepresste Befestigungshülse hält das Ventilglied trotz des auf ihn einwirkenden Fluiddruckes in der Aufnahmebohrung zurück. Die gewünschte Drosselungsintensität kann mittels eines als Schraube ausgebildeten Einstellgliedes vorgegeben werden, das in die Befestigungshülse eingeschraubt ist und durch deren zentrale Hülsenöffnung hindurch auf die Rückseite des Ventilgliedes einwirken kann. In Abhängigkeit von der Einschraubtiefe des Einstellgliedes nimmt das der Befestigungshülse axial vorgelagerte Ventilglied unterschiedliche Drosselstellungen ein. Um ein Entweichen von Druckmedium zu verhindern, ist das Ventilglied am Außenumfang mit einem Dichtungsring versehen, der unter Abdichtung gleitverschieblich an der Wandung der Aufnahmebohrung anliegt.
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Bedingt dadurch, dass zur Variation der Drosselstellungen eine gewisse axiale Gewindelänge erforderlich ist und es zusätzlich einer gewissen axialen Länge der Aufnahmebohrung bedarf, um in jeder Drosselstellung einen Dichtkontakt zwischen dem Dichtungsring des Ventilgliedes und der Wandung der Aufnahmebohrung zu gewährleisten, verfügt das bekannte Drosselventil über eine gewisse Mindestbaulänge, die sich kaum unterschreiten lässt. Den Einsatzmöglichkeiten des Drosselventiles sind somit Grenzen gesetzt, wenn nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht. Mit vergleichbaren Verhältnissen ist man bei dem in der
DE 10 2005 032 853 B3 illustrierten Drosselventil konfrontiert.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompakt bauendes und dennoch kostengünstig herstellbares Drosselventil zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ventilglied eine biegeflexible, gasdichte Aufhängungsmembran aufweist, die einerseits an der Befestigungshülse fixiert ist und andererseits den Drosselkörper trägt, derart, dass sie beim Verändern der Drosselstellung des Drosselkörpers eine elastische Verformung erfährt.
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In Abkehr vom Stand der Technik wird der verstellbare Drosselkörper somit nicht von einem dynamisch abzudichtenden Kolbenelement getragen, sondern von einer elastisch verformbaren Aufhängungsmembran des Ventilgliedes. Die Aufhängungsmembran gewährleistet die zur Variation der Drosselstellung erforderliche axiale Beweglichkeit des Drosselkörpers und bewirkt gleichzeitig eine Abdichtung des dem Ventilglied vorgelagerten Bereiches zur Hülsenöffnung hin, wobei durch die bezüglich der Befestigungshülse ortsfeste Fixierung der Aufhängungsmembran ausschließlich eine statische Abdichtung realisiert werden kann, die zum einen kaum einem Verschleiß unterliegt und zum anderen nicht der Bereitstellung einer Gegendichtfläche großer axialer Länge bedarf. Somit ermöglicht das Drosselventil aufgrund der besonderen Ausgestaltung der aus der Befestigungshülse und dem Ventilglied bestehenden Baueinheit die Verwirklichung eines kostengünstigen Drosselventils mit kompakten Abmessungen.
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Das Drosselventil kann entweder als eigenständiges Ventil ausgebildet sein oder kann auch ein integrierter Bestandteil eines fluidtechnischen Gerätes sein, beispielsweise eines fluidbetätigten Arbeitszylinders. In dem letztgenannten Fall kann ein Abschnitt des Gehäuses des fluidtechnischen Gerätes die Funktion eines die Baueinheit aus Befestigungshülse und Ventilglied aufnehmenden Ventilgehäuses übernehmen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Besonders einfach ist die Herstellung des Ventilgliedes, wenn der Drosselkörper und die Aufhängungsmembran einstückig miteinander ausgebildet sind und vorzugsweise auch aus ein und demselben Material bestehen. Alternativ hierzu können der Drosselkörper und die Aufhängungsmembran auch als gesonderte Bauteile ausgebildet sein, die durch geeignete Verbindungstechniken aneinander fixiert sind. Die beiden Bauteile können beispielsweise stoffschlüssig aneinander befestigt sein, beispielsweise durch Verkleben. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine Formschlussverbindung möglich, beispielsweise dahingehend, dass der Drosselkörper mit einer am Außenumfang ausgebildeten Nut in die ringförmig konturierte Aufhängungsmembran eingeknöpft ist.
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Drosselkörper und Aufhängungsmembran können auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. So kann die Aufhängungsmembran beispielsweise aus einem gummielastischen Material gefertigt sein, während der Drosselkörper aus einem harten Kunststoffmaterial oder aus Metall besteht.
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Zur Fixierung an der Befestigungshülse verfügt das Ventilglied zweckmäßigerweise über einen die Aufhängungsmembran tragenden Halteabschnitt. Vorzugsweise ist der Halteabschnitt einstückig mit der Aufhängungsmembran verbunden und besteht insbesondere aus dem gleichen Material wie die Aufhängungsmembran. Wenn der Halteabschnitt in vorteilhafter Weise aus einem gummielastischen Material besteht, kann er auch ohne stoffschlüssige Verbindung eine fluiddichte Abdichtung bezüglich der Befestigungshülse und/oder bezüglich einer die Befestigungshülse und das Ventilglied aufnehmenden Aufnahmebohrung verwendet werden. Der Halteabschnitt kann in diesem Fall also eine Dichtung bilden.
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Vorzugsweise ist der Halteabschnitt ringförmig ausgebildet und auf den vorderen Endabschnitt der Befestigungshülse aufgesetzt und vorzugsweise aufgerastet. Der Halteabschnitt kann einen Haltewulst bzw. Haltevorsprung aufweisen, der formschlüssig in eine Haltevertiefung am Außenumfang der Befestigungshülse eingreift.
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Ein zweckmäßiger Aufbau des Drosselventils verfügt über ein Ventilgehäuse, in dem eine zu einer Außenfläche des Gehäuses ausmündende Aufnahmebohrung ausgebildet ist, in die die Befestigungshülse zusammen mit dem an ihr befestigten Ventilglied mit ihrer Vorderseite voraus eingesetzt ist. Vorzugsweise durch Einpressen, alternativ aber auch durch andere Maßnahmen, kann eine axiale Fixierung der Befestigungshülse bezüglich des Ventilgehäuses in der Längsrichtung der Aufnahmebohrung erreicht werden. Auf diese Weise hält die Befestigungshülse das Ventilglied zuverlässig im Innern der Aufnahmebohrung fest. Der innere Endabschnitt der Aufnahmebohrung fungiert als Ventilkammer, in die das Ventilglied mit zumindest ihrem Drosselkörper hineinragt und in die wenigstens zwei zur Führung des zu drosselnden Fluides dienende Fluidkanäle einmünden. Eine dieser Kanalmündungen liegt dabei dem Drosselkörper zweckmäßigerweise in Achsrichtung der Hauptachse gegenüber, so dass ein Verändern der Drosselstellung eine Veränderung des axialen Abstandes zwischen dem Drosselkörper und der axial gegenüberliegenden Kanalmündung zur Folge hat, mit dem Resultat einer Variation des freigegebenen Strömungsquerschnittes.
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Das zur Betätigung des Drosselkörpers dienende Einstellglied ist zweckmäßigerweise ein Schraubglied, das um seine Längsachse verdreht wird, um eine axiale Verlagerung in Richtung zum Drosselkörper oder von dem Drosselkörper weggerichtet hervorzurufen. In diesem Zusammenhang kann die Befestigungshülse ein Innengewinde aufweisen, in das das Einstellglied eingeschraubt ist. Für besonders kleine Ventilabmessungen kann das Einstellglied auch lediglich mit einem Beaufschlagungsfortsatz in die Befestigungshülse hineinragen, wobei es axial außerhalb der Befestigungshülse unmittelbar mit der Wandung einer die Befestigungshülse aufnehmenden Aufnahmebohrung eines Ventilgehäuses in Gewindeeingriff steht. Somit können die Gewindeabmessungen unabhängig davon gewählt werden, welche Abmessungen für die eigentliche Drosselungsfunktion angemessen sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Drosselventils in einem Längsschnitt, wobei das Ventilglied aus einer einstückigen Komponente besteht,
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2 das Drosselventil aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
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3 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform des Drosselventils, das sich von demjenigen der 1 und 2 durch einen zweiteiligen Aufbau des Ventilgliedes unterscheidet,
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4 das Drosselventil aus 3 in einer Explosionsdarstellung,
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5 wiederum im Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel des Drosselventils, wobei das Ventilglied einen einstückigen Aufbau hat, verglichen mit dem Drosselventil der 1 und 2 das Einstellglied jedoch nicht in die Befestigungshülse, sondern in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist,
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6 das Drosselventil aus 5 in einer Explosionsdarstellung,
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7 ein viertes Ausführungsbeispiel des Drosselventils im Längsschnitt, dessen Unterschied zur Bauform der
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5 und 6 im mehrteiligen Aufbau des Ventilgliedes liegt, und
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8 eine Explosionsdarstellung des Drosselventils aus 7.
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Soweit im Einzelfall keine andere Aussage getroffen wird, gelten die nachfolgenden Ausführungen für sämtliche Ausführungsbeispiele des in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichneten Drosselventils.
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Das Drosselventil 1 verfügt über ein Gehäuse 2, in dem eine sich in Achsrichtung einer Hauptachse 3 erstreckende Aufnahmebohrung 4 ausgebildet ist, die axial außen zu einer Außenfläche 5 des Gehäuses 2 ausmündet. Die Aufnahmebohrung 4 ist nach Art einer Sacklochbohrung ausgeführt und endet axial innen mit einer nach axial außen weisenden Grundfläche 6.
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In die Aufnahmebohrung 4 ist von axial außen her unter Abdichtung einer Grundeinheit 7 eingesetzt. Sie begrenzt zusammen mit dem inneren Längenabschnitt der Aufnahmebohrung 4 eine Ventilkammer 8. In die Ventilkammer 8 münden ein erster und zweiter Fluidkanal 12, 13, die sich in dem Gehäuse 2 erstrecken.
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Die Kanalmündung 14 des zweiten Fluidkanals 13 befindet sich in der Grundfläche 6 und ist koaxial zu der Hauptachse 3 ausgerichtet. Die Kanalmündung 15 des ersten Fluidkanals 12 mündet an beliebig anderer Stelle in die Ventilkammer 8 ein, vorzugsweise, wie abgebildet, an der radial orientierten peripheren Mantelfläche 16 der Aufnahmebohrung 4.
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Bevorzugt ist der erste Fluidkanal 12 ein Eingangskanal, durch den hindurch im Betrieb des Drosselventils 1 ein Druckmedium in die Ventilkammer 8 gemäß Pfeil 17 einströmt. Der zweite Fluidkanal 13 ist in diesem Fall ein Ausgangskanal, durch den hindurch das Fluid aus der Ventilkammer 8 gemäß Pfeil 18 wieder austritt.
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Das Drosselventil 1 bewirkt eine Drosselung des strömenden Fluides, so dass die Strömungsrate und/oder der Druck des gemäß Pfeil 18 austretenden Druckmediums geringer ist als diejenige bzw. derjenige des gemäß Pfeil 17 eintretenden Druckmediums. Als Druckmedium kommt insbesondere Druckluft zur Anwendung, wenngleich das Drosselventil 1 auch mit anderen Gasen oder mit Flüssigkeiten betrieben werden kann.
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Die Grundeinheit 7 besteht aus einem als Befestigungshülse 22 bezeichneten Hülsenkörper und einem an der Befestigungshülse 22 befestigten, je nach Ausführungsbeispiel ein- oder mehrteiligen Ventilglied 23. Das Ventilglied 23 ist an einer der Grundfläche 6 zugewandten Vorderseite der in Achsrichtung der Hauptachse 3 ausgerichteten Befestigungshülse 22 fixiert.
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Die Befestigungshülse 22 und das Ventilglied 23 werden vor dem Einsetzen in die Aufnahmebohrung 4 zu der Grundeinheit 7 zusammengefügt. Diese Grundeinheit 7 wird dann, mit dem Ventilglied 23 voraus, in die Aufnahmebohrung 4 eingesetzt. Dabei dient die Befestigungshülse 22 zur axial, also in Achsrichtung der Hauptachse 3 unbeweglichen Fixierung der Grundeinheit 7 bezüglich dem Ventilgehäuse 2.
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Zur axial unbeweglichen Fixierung der Grundeinheit 7 im Ventilgehäuse 2 könnte die Befestigungshülse 22 in die Aufnahmebohrung 4 verdrehsicher eingeschraubt sein oder könnte ohne radiales Verspannen bis zu einem Anschlag eingesteckt und durch zusätzliche Sicherungsmaßnahmen fixiert sein. Solche zusätzlichen Sicherungsmaßnahmen könnten in einem Verstemmen, das heißt plastischen Verformen des Randbereiches des Ventilgehäuses 2 bestehen, der die der Außenfläche 5 zugewandte äußere Öffnung 24 der Aufnahmebohrung 4 umgrenzt.
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Abweichend von diesen Ausführungsbeispielen ist die Befestigungshülse 22 bei allen abgebildeten Ausführungsbeispielen in die Aufnahmebohrung 4 eingepresst, so dass sie zweckmäßigerweise ausschließlich kraftschlüssig in der Aufnahmebohrung 4 fixiert ist. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Aufnahmebohrung 4 zweckmäßigerweise einen kreisrunden Querschnitt hat, ebenso wie die Befestigungshülse 22.
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Durch das Einpressen in die Aufnahmeführung 4 ergibt sich ohne zusätzliche Maßnahmen eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Außenumfang der Befestigungshülse 22 und der Mantelfläche 16 der Aufnahmebohrung 4. Somit kann auf zusätzliche Abdichtmaßnahmen an dieser Stelle verzichtet werden.
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Die Befestigungshülse 22 ist in der axialen Richtung zentral von einer bevorzugt kanalförmigen Hülsenöffnung 25 durchsetzt. Diese Hülsenöffnung 25 ist an der der Grundfläche 6 zugewandten Vorderseite der Befestigungshülse 22 durch das Ventilglied 23 fluiddicht von der Ventilkammer 8 abgetrennt. Somit kann kein Druckmedium aus der Ventilkammer 8 über die äußere Öffnung 24 aus dem Ventilgehäuse austreten.
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Das Ventilglied 23 setzt sich aus mehreren funktionell unterschiedlichen Abschnitten zusammen, die je nach Ausgestaltung von separaten oder von einstückig miteinander verbundenen Komponenten gebildet sein können.
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Ein erster Abschnitt des Ventilgliedes 23 ist von einem Drosselkörper 26 gebildet, der ausgehend vom vorderen Endbereich der Befestigungshülse 22 nach Art eines Axialvorsprunges in die Ventilkammer 8 hineinragt. Dieser Drosselkörper 26 ist gemäß Doppelpfeil 27 relativ zur Befestigungshülse 22 und somit auch relativ zum Ventilgehäuse 2 in Achsrichtung der Hauptachse 3 bewegbar und kann dadurch in unterschiedlichen, nachfolgend als Drosselstellungen bezeichneten Relativpositionen bezüglich der Kanalmündung 14 positioniert werden. Der Drosselkörper 26 ist koaxial zu dieser Kanalmündung 14 ausgerichtet, wobei sein von der Befestigungshülse 22 wegweisender vorderer Endbereich einen geringeren Querschnitt aufweist als die Kanalmündung 14. Ausgehend vom vorderen Endbereich vergrößert sich jedoch der Querschnitt des Drosselkörpers 26 in Richtung zur Befestigungshülse 22, was beispielsweise kegelig oder auch wie abgebildet im Rahmen einer gekrümmten Außenkontur stattfinden kann.
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In den schon angesprochenen Drosselstellungen kann der Drosselkörper 26 mehr oder weniger weit von der Kanalmündung 14 beabstandet und/oder mehr oder weniger weit durch die Kanalmündung 14 hindurch in den zweiten Fluidkanal 13 eingetaucht sein. In Abhängigkeit von der auf diese Weise gewählten Drosselstellung ergeben sich unterschiedliche freie Strömungsquerschnitte zwischen dem Drosselkörper 26 und dem zweiten Fluidkanal 13, so dass dem gemäß Pfeilen 17 und 18 durch das Drosselventil 1 hindurchströmenden Druckmedium unterschiedliche Strömungsquerschnitte zur Verfügung gestellt werden können, die ein Maß für die aktuelle Drosselungsintensität sind.
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Damit der Drosselkörper 26 die Positionierbewegung 27 ausführen kann, ist er unter Zwischenschaltung eines als Aufhängungsmembran 28 bezeichneten, membranartig ausgebildeten zweiten Abschnittes des Ventilgliedes 23 beweglich an der Befestigungshülse 22 aufgehängt. Die Aufhängungsmembran 28 verfügt über biegeflexible Eigenschaften, insbesondere gummielastischer Art, und ist darüber hinaus gasundurchlässig ausgebildet.
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Die Aufhängungsmembran 28 ihrerseits ist über einen als Halteabschnitt 29 bezeichneten dritten Abschnitt des Ventilgliedes 23 an der Befestigungshülse 22 angebracht.
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Mit anderen Worten ist also das Ventilglied 23 unter Mitwirkung des Halteabschnittes 29 derart an der Befestigungshülse 22 fixiert, dass die Aufhängungsmembran 28 diesbezüglich verformbar ist und eine Auslenkung des Drosselkörpers 26 zwecks Ausführung der Positionierbewegung 27 möglich ist.
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Durch die Aufhängungsmembran 28 ist der Drosselkörper 26 in Richtung einer nicht ausgelenkten Grundstellung vorgespannt, in der er weitestmöglich axial an die Befestigungshülse 22 herangefahren ist. Diese Grundstellung des Drosselkörpers 26 ist in allen Abbildungen in durchgezogenen Linien gezeigt. In der Grundstellung ist die erzielbare Drosselungsintensität minimal oder gleich Null.
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Die Drosselungsintensität nimmt zu, je weiter der Drosselkörper 26 axial von der bezüglich dem Ventilgehäuse 2 ortsfesten Befestigungshülse 22 in Richtung zu der Kanalmündung 14 verlagert worden ist. Diese axiale Verlagerung lässt sich mittels eines Einstellgliedes 32 bewirken, das durch die Hülsenöffnung 25 hindurch auf die der äußeren Öffnung 24 zugewandte Rückseite 33 des Drosselkörpers 26 einwirken kann.
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Zweckmäßigerweise verfügt der Drosselkörper 26 an seiner Rückseite 33 über einen der Hülsenöffnung 25 zugewandten und zweckmäßigerweise in die Hülsenöffnung 25 hineinragenden Beaufschlagungsvorsprung 34, auf den das Einstellglied 32 axial mit einer Stützkraft einwirken kann.
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Wird das Einstellglied 32 axial nach vorne in Richtung zum Ventilglied 23 verlagert, drückt es mit einer vorderen Stirnfläche 35 auf den Beaufschlagungsvorsprung 34 und schiebt den Drosselkörper 26 vor sich her, wobei die Aufhängungsmembran 28 eine elastische Verformung erfährt und dabei beispielsweise auch gedehnt werden kann.
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Durch die elastische Verformung baut sich eine Rückstellkraft in der Aufhängungsmembran 28 auf, durch die der Drosselkörper 26 wieder in Richtung der Grundstellung zurückgezogen wird, wenn man das Einstellglied 32 in die vom Ventilglied 23 entgegengesetzte Richtung nach axial außen verstellt.
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In 1 ist gestrichelt ein möglicher Zustand gezeigt, bei dem der Drosselkörper 26 durch Beaufschlagung seitens des Einstellgliedes 32 aus der Grundstellung in eine eine höhere Drosselungsintensität bewirkende Drosselstellung verlagert worden ist. Der Drosselkörper 26 kann hierbei ein Stück weit durch die Kanalmündung 14 hindurch in den zweiten Fluidkanal 13 eintauchen.
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Die Aufnahmebohrung 4 kann spanabhebend oder auch durch jedes andere Herstellungsverfahren, beispielsweise durch Spritzgießen des Ventilgehäuses 2, hergestellt sein.
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Der Halteabschnitt 29 ist zweckmäßigerweise einstückig mit der Aufhängungsmembran 28 verbunden und besteht zweckmäßigerweise auch aus dem gleichen Material. Vorzugsweise bestehen der Halteabschnitt 29 und die Aufhängungsmembran 28 aus Gummi oder einem sonstigen Material mit gummielastischen Eigenschaften.
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Der Drosselkörper 26 kann ebenfalls einstückig mit der Aufhängungsmembran 28 verbunden sein und besteht in diesem Fall zweckmäßigerweise aus dem gleichen Material wie diese. Eine solche Ausführungsform, bei der das Ventilglied 23 insgesamt ein einstückiger Körper ist, ist bei den beiden in 1 und 2 sowie 5 und 6 illustrierten Drosselventilen 1 verwirklicht. Abweichend hiervon zeigen die 3 und 4 sowie 7 und 8 jeweils ein Drosselventil 1, bei dem der Drosselkörper 26 und die Aufhängungsmembran 28 als aneinander befestigte, gesonderte Bauteile ausgebildet sind.
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Gemäß den 3 und 4 sowie 7 und 8 sind der Drosselkörper 26 und die Aufhängungsmembran 28 separate hergestellte Komponenten, die nach der Fertigung zur Bildung des Ventilgliedes 23 zusammengefügt wurden. Beispielhaft verfügt der Drosselkörper 26 über einen den Beaufschlagungsvorsprung 34 bildenden rückseitigen Endabschnitt, dessen Querschnitt geringer ist als der sich zur Vorderseite daran anschließende, als Drosselabschnitt 36 bezeichenbare Längenabschnitt des Drosselkörpers 26, so dass im Übergangsbereich eine ringförmige, axial orientierte Anschlagschulter 37 ausgebildet ist. Die Aufhängungsmembran 28 umgrenzt eine zentrale Durchbrechung 38, in die der Drosselkörper 26 mit seinem Beaufschlagungsvorsprung 34 eingesteckt ist, so dass die Aufhängungsmembran 28 an der Anschlagschulter 37 anliegt. Durch in der Zeichnung nicht weiter abgebildeten Klebstoff sind die genannten Komponenten stoffschlüssig miteinander verbunden. Sie könnten auch miteinander verschweißt sein.
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Eine besonders vorteilhafte Art einer gegenseitigen formschlüssigen Fixierung ist in 7 und 8 gestrichelt illustriert. Hier verfügt der Drosselkörper 26 im Übergangsbereich zwischen dem Drosselabschnitt 36 und dem Beaufschlagungsvorsprung 34 über eine nach radial außen hin offene Ringnut 42, in die die ringförmige Aufhängungsmembran 28 mit ihrem inneren Rand eintaucht, indem hier der Durchmesser der zentralen Durchbrechung 38 kleiner gewählt ist als derjenige des Beaufschlagungsvorsprunges 34. Drosselkörper 26 und Aufhängungsmembran 28 sind hier also quasi ineinander eingeknöpft.
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Es ist möglich, den Drosselkörper 26 und die Aufhängungsmembran 28 entweder nur stoffschlüssig oder nur formschlüssig oder sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig miteinander zu verbinden. Die separate Ausgestaltung der beiden Komponenten hat jedenfalls den Vorteil, dass sie sehr einfach funktionsspezifisch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden können. So lässt sich die Aufhängungsmembran 28 und der zweckmäßigerweise einstückig damit verbundene Halteabschnitt 29 beispielsweise aus gummielastischem Material herstellen, während für den Drosselkörper 26 ein härteres bzw. starres Material gewählt wird, beispielsweise Metall oder ein harter Kunststoff.
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Es besteht auch die Möglichkeit, das Ventilglied 23 als Mehrkomponenten-Spritzgießteil herzustellen, bei dem wenigstens zwei der drei Abschnitte 26, 28, 29 durch Spritzgießen aneinander angeformt sind.
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Es besteht auch die Möglichkeit, den Halteabschnitt 29 aus einem anderen Material als der von dem Halteabschnitt 29 getragenen Aufhängungsmembran 28 herzustellen. Der Halteabschnitt 29 könnte beispielsweise ein starrer Körper sein, an dem die bevorzugt gummielastische Aufhängungsmembran 28 stoffschlüssig und/oder formschlüssig fixiert ist.
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Auch für die Art der Befestigung des Ventilgliedes 23 an der Befestigungshülse 22 stehen mehrere vorteilhafte Möglichkeiten offen.
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Allen Ausführungsbeispielen ist eine formschlüssige Verbindung zwischen Ventilglied 23 und Befestigungshülse 22 gemeinsam. Der Halteabschnitt 29 ist ring- oder hülsenartig gestaltet und umgreift den vorderen Endabschnitt der Befestigungshülse 22 an ihrem vorderen Endabschnitt in konzentrischer Weise. Mit anderen Worten taucht die Befestigungshülse 22 mit einem im Durchmesser reduzierten vorderen Endabschnitt 45 in den Halteabschnitt 29 ein. Die Stirnfläche des vorderen Endabschnittes 45 bildet eine Abstützfläche für die Aufhängungsmembran 28 zur Vorgabe ihrer Grundstellung. Mit axialem Abstand zum Ansatzbereich der Aufhängungsmembran 28 ist der Halteabschnitt 29 mit einem umlaufenden, nach radial innen vorstehenden Haltevorsprung 44 ausgestattet, der in eine bevorzugt als Ringnut ausgebildete, am Außenumfang des vorderen Endabschnittes 45 der Befestigungshülse 22 angeordnete Haltevertiefung 46 eingreift. Auf diese Weise ist das Ventilglied unter Bildung der Grundeinheit 7 im Bereich ihres Halteabschnittes 29 axial unbeweglich an der Befestigungshülse 22 fixiert.
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Besteht der Halteabschnitt 29 aus einem gummielastischen Material, lässt er sich zur Bildung der Grundeinheit 7 problemlos auf den vorderen Endabschnitt 45 der Befestigungshülse 22 aufknöpfen.
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Die formschlüssige Verbindung kann durch eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung unterstützt werden. Selbige kann beispielsweise durch Verkleben realisiert werden oder aber dadurch, dass man das Ventilglied 23 mit seinem Halteabschnitt 29 durch Spritzgießen an der Befestigungshülse 22 anbringt. Dies lässt sich beispielsweise in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren kostengünstig realisieren.
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Das Ventilglied 23 kann auch unter gänzlichem Verzicht auf eine Formschlussverbindung ausschließlich stoffschlüssig mit der Befestigungshülse 22 verbunden sein, beispielsweise durch Ankleben, Anschweißen oder Anspritzen.
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Das Ventilglied 23 verfügt zweckmäßigerweise über eine konzentrisch umlaufende ringförmige Dichtung 47 mit einer nach radial außen orientierten umlaufenden Dichtfläche 48. Bei allen Ausführungsbespielen ist die Dichtung 47 unmittelbar von dem ringförmigen Halteabschnitt 29 gebildet, dessen Außenfläche 43 die Dichtfläche 48 definiert. Die Dichtung 47 bzw. der Halteabschnitt 29 liegen bei in die Aufnahmebohrung 4 eingesetzter Grundeinheit 7 mit ihrer Dichtfläche 48 bzw. Außenfläche 43 unter radialer Vorspannung an der peripheren Mantelfläche 16 der Aufnahmebohrung 4 an und bewirken somit eine fluiddichte Abdichtung der Ventilkammer 8 gegenüber der Umgebung.
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Um den erwähnten Dichteffekt zu erzielen, verfügt der Halteabschnitt 29 vor dem Einsetzen in die Aufnahmebohrung 4 zweckmäßigerweise einen diesbezüglich etwas größeren Außendurchmesser, so dass beim Einsetzen eine radiale Verpressung mit entsprechend guter Dichtwirkung hervorgerufen wird.
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Wenn die Befestigungshülse 22 fluiddicht in die Aufnahmebohrung 4 eingepresst ist, liegt der Hauptzweck der Dichtung 47 darin, zu verhindern, dass das Ventilglied 23 umströmt wird und ein Leckagestrom eventuell nach Passierendes Ventilgliedes 23 durch die Hülsenöffnung 25 hindurch zur Atmosphäre entweicht. Ist das Ventilglied 23 allerdings stoffschlüssig und zugleich fluiddicht an der Befestigungshülse 22 fixiert, kann auf die zusätzliche Dichtfunktion des Halteabschnittes 29 auch verzichtet werden. Die Dichtfunktion kann jedoch bei allen Ausführungsbeispielen eine verbesserte Leckagesicherheit bewirken.
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Das Einstellglied 32 ist zweckmäßigerweise als Schraubglied ausgebildet, dessen durch einen Doppelpfeil angedeutete axiale Einstellbewegung 52 durch Verdrehen gemäß Doppelpfeil 51 um die Hauptachse 3 relativ zu der Befestigungshülse 22 hervorgerufen werden kann. Bei allen Ausführungsbeispielen verfügt es zu diesem Zweck über ein Außengewinde 53, das mit eifern zu der Hauptachse 3 koaxialen Innengewinde 54 in Schraubeingriff steht.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 befindet sich das Innengewinde 54 in der Hülsenöffnung 25. Das Einstellglied 32 ist also koaxial in die Befestigungshülse 22 eingeschraubt. Die axiale Länge des Einstellgliedes 32 ist hierbei insbesondere so gewählt, dass es axial außen nicht über die Befestigungshülse 22 vorsteht und insbesondere zur Gänze in der Hülsenöffnung 25 aufgenommen ist. Das Einstellglied 32 ist hier beispielsweise nach Art einer Madenschraube ausgeführt. An seiner nach axial außen orientierten rückseitigen Stirnfläche verfügt das Einstellglied 32 über einen geeignet geformten Betätigungsabschnitt 55, an dem sich von axial außen her ein Schraubwerkzeug bequem ansetzen lässt.
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Die Ausgestaltung des Einstellgliedes 32 gemäß 1 bis 4 hat den Vorteil, dass am Ventilgehäuse 2 selbst kein Gewinde benötigt wird und eine einfache, gewindelose Aufnahmebohrung 4 ausreicht, um die gewünschte Funktionalität zu erzielen.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 5 bis 8 wird der Drosselkörper 26 bzw. dessen Beaufschlagungsvorsprung 34 zwar auch aus der Hülsenöffnung 25 heraus durch das Einstellglied 32 beaufschlagt. Allerdings befindet sich das Innengewinde 54 hier nicht an der Befestigungshülse 22, sondern am Innenumfang eines sich nach axial außen hin an die Befestigungshülse 22 anschließenden äußeren Längenabschnittes 56 der Aufnahmebohrung 4. Da die Befestigungshülse 22 hierbei kein Innengewinde benötigt und exemplarisch auch keines aufweist, kann sie wesentlich kürzer ausfallen und vor allem auch einen sehr kleinen Außendurchmesser aufweisen. Letzteres begünstigt die Realisierung sehr kleiner Abmessungen der Grundeinheit 7 und die Nutzung zur Drosselung bei geringen Nennweiten.
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Da das Innengewinde 54 hier kein Bestandteil der Befestigungshülse 22 ist, lässt es sich problemlos mit einem Durchmesser ausführen, der ausreichend groß ist, um die gewünschte Festigkeit zu gewährleisten. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, den das Innengewinde 54 aufweisenden äußeren Längenabschnitt 56 der Aufnahmebohrung 4 mit einem Durchmesser zu versehen, der größer ist als derjenige desjenigen Längenabschnittes der Aufnahmebohrung 4, in dem die Grundeinheit 7 sitzt.
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Exemplarisch verfügt das Einstellglied 32 beim Ausführungsbeispiel der 5 bis 8 über einen mit dem Außengewinde 53 versehenen Betätigungskopf 57 und einen sich axial in Richtung zum Ventilglied 23 daran anschließenden, insbesondere stößelartigen Beaufschlagungsfortsatz 58, der axial beweglich in die Hülsenöffnung 25 eintaucht und bis vor die Rückseite 33 des Drosselkörpers 26 bzw. dessen Beaufschlagungsvorsprung 34 ragt.
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Auch der Betätigungskopf 57 kann an seiner äußeren Stirnfläche mit einem ein Ansetzen eines Schraubwerkzeuges ermöglichenden Betätigungsabschnitt 55 ausgestattet sein.
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Prinzipiell könnte das Einstellglied 32 auch als ohne Drehbewegung axial verstellbares Bauteil ausgeführt sein.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist das Einstellglied 32 für manuelle Betätigung ausgelegt. Möglich wäre allerdings auch eine Ausgestaltung zur Betätigung mittels Fremdkraft, beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch. Letzteres würde insbesondere auch eine Fernbetätigung begünstigen.
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Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das Einstellglied 32 lediglich als Schubglied fungiert, das lediglich drückende, jedoch keine ziehenden Kräfte auf den Drosselkörper 26 ausüben kann. Zum Positionieren des Drosselkörpers 26 liegt es nur lose an der Rückseite 33 des Drosselkörpers 26 an. Das Verstellen in Richtung der Grundstellung beim Zurückbewegen des Einstellgliedes 32 wird durch die elastische Rückstellkraft der Aufhängungsmembran 28 und/oder den im Innern der Ventilkammer 8 herrschenden Fluiddruck hervorgerufen. Es wäre jedoch abweichend hiervon auch möglich, das Einstellglied 32 dahingehend antriebsmäßig mit dem Drosselkörper 26 zu koppeln, das es sowohl Schubkräfte als auch Zugkräfte auf den Drosselkörper 26 übertragen kann.
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Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass auf eine unter Umständen nur aufwendig zu realisierende Ausdrehsicherung für das Einstellglied 32 verzichtet werden kann. Selbst wenn das Einstellglied 32 versehentlich zu weit herausgedreht werden sollte, kann es durch den in der Ventilkammer 8 herrschenden Druck nicht herausgestoßen werden. Durch das Ventilglied 23 ist der axial außerhalb des Ventilgliedes 23 liegende Bereich der Aufnahmebohrung 4 fluiddicht von der Ventilkammer 8 abgeschottet. Das Ventilglied 23 seinerseits wird durch die Befestigungshülse 22 zurückgehalten und an einem Entweichen gehindert.
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Das Ventilgehäuse 2 kann als Gehäuse eines individuellen Drosselventils 1 ausgebildet sein. Dieses Drosselventil 1 kann dann beispielsweise in den Verlauf einer Fluidleitung eingeschaltet werden oder kann an einem fluidtechnischen Gerät befestigt werden, dahingehend, dass der zweite Fluidkanal 13 mit einem internen Kanal des fluidtechnischen Gerätes kommuniziert und an dem ersten Fluidkanal 12 ein zu einer Druckquelle führender Druckmittelschlauch anschließbar ist. Andererseits kann das Drosselventil 1 jedoch auch dahingehend unmittelbar in ein fluidtechnisches Gerät integriert sein, dass das Ventilgehäuse 2 von einer Komponente, insbesondere einer Gehäusekomponente des fluidtechnischen Gerätes gebildet ist. Auf diese Weise kann auf ein eigenständiges Ventilgehäuse 2 verzichtet werden. Beispielsweise ist das Ventilgehäuse von einem Abschlussdeckel eines fluidbetätigten Linearantriebes gebildet, bei dem das integrierte Drosselventil zur Endlagendämpfung und/oder zur Geschwindigkeitsregulierung verwendet wird.
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Die Befestigungshülse 22 besteht bei allen Ausführungsbeispielen aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminiummaterial. Sie könnte allerdings auch anders aufgebaut sein, beispielsweise aus Kunststoffmaterial.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005032853 B3 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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