DE19801613A1 - Valve with nozzle arrangement with main body and through opening - Google Patents
Valve with nozzle arrangement with main body and through openingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einer Düseneinrichtung, die einen an einem Grundkörper angeordneten Düsenkörper mit ei ner durchgehenden Düsenöffnung aufweist, wobei an der eingangs seitigen Mündung der Düsenöffnung im Betrieb ein unter einem Eingangsdruck stehendes fluidisches Druckmedium ansteht und der ausgangsseitigen Mündung ein mit dieser zusammenarbeitendes Ventilglied zugeordnet ist.The invention relates to a valve with a nozzle device, the one arranged on a base body with egg ner has a continuous nozzle opening, at the beginning side mouth of the nozzle opening in operation one under one Fluidic pressure medium standing at the inlet pressure and the a muzzle cooperating with the outlet Valve element is assigned.
Ventile enthalten regelmäßig eine Düseneinrichtung, die über einen Düsenkörper mit einer durchgehenden Düsenöffnung verfügt, wobei der Düsenöffnung ausgangsseitig ein Ventilglied zugeord net ist, um das Hindurchströmen des Druckmediums durch die Dü senöffnung zu beeinflussen. Bei sogenannten Schaltventilen ist die ausgangsseitige Mündung der Düsenöffnung mit einem Ventil sitz umgeben, dem ein elektrisch betätigbares Ventilglied ge genüberliegt, das bei einem als Öffner ausgebildeten Ventil normalerweise eine Schließstellung einnimmt, in der es durch Federkraft am Düsenkörper anliegt und die Düsenöffnung ver schließt. Die Federkraft kann beispielsweise von einer separa ten Federeinrichtung oder, wenn das Ventilglied von einem pie zo-elektrischen Biegewandler gebildet ist, vom vorgespannten Ventilglied selbst geliefert werden.Valves regularly contain a nozzle device that over has a nozzle body with a continuous nozzle opening, a valve member being associated on the outlet side of the nozzle opening is net to the flow of the pressure medium through the Dü to influence the opening of the sen. With so-called switching valves the outlet mouth of the nozzle opening with a valve Surround the seat, which is an electrically actuated valve member ge is opposite that in a valve designed as an opener normally occupies a closed position in which it passes through Spring force is applied to the nozzle body and ver the nozzle opening closes. The spring force can be, for example, from a separa ten spring device or if the valve member by a pie zo-electric bending transducer is formed by the prestressed Valve element can be supplied by yourself.
In der Schließstellung des Ventils ist das Ventilglied vom ein gangsseitig anstehenden Druckmedium, beispielsweise Druckluft, beaufschlagt. Je höher der Eingangsdruck ist, desto stärker ist die daraus resultierende Fluidkraft, die durch die Düsenöffnung hindurch in Öffnungsrichtung auf das Ventilglied einwirkt. Bei einem optimal ausgelegten Ventil wird daher der Betätigungsme chanismus möglichst genau an den zu erwartenden Versorgungs druck angepaßt. Dies hat allerdings zur Folge, daß für unter schiedliche Versorgungs- bzw. Eingangsdrücke auch unterschied liche Ventiltypen benötigt werden, was einen großen herstel lungstechnischen und logistischen Aufwand erfordert. Meist geht man daher den Weg, das Ventil dadurch für unterschiedliche Ver sorgungsdrücke geeignet zu machen, daß man sich bei der Ausle gung der die Schließkraft liefernden Federeinrichtung am größ ten möglichen Versorgungsdruck orientiert. Entsprechend groß ist dann aber auch der übrige Teil des Betätigungsmechanismus auszulegen, beispielsweise eines Elektromagneten, was insgesamt zu großen Abmessungen und einer hohen Leistungsaufnahme führt, und zwar auch dann, wenn das Ventil aufgrund gegebener Umstände mit einem nur geringem Versorgungsdruck betrieben wird.In the closed position of the valve, the valve member is on pressure medium present on the outlet side, for example compressed air, acted upon. The higher the inlet pressure, the stronger the resulting fluid force through the nozzle opening acts in the opening direction on the valve member. At An optimally designed valve is therefore the actuation meter mechanism as closely as possible to the expected care pressure adjusted. However, this has the consequence that for under different supply and inlet pressures also differed valve types are needed, which is a large manufac technical and logistical effort required. Mostly works one therefore the way, the valve for different Ver to make care pressures suitable that one is at the Ausle of the spring device delivering the closing force is the largest oriented possible supply pressure. Correspondingly large is then the rest of the actuating mechanism to interpret, for example an electromagnet, what overall leads to large dimensions and high power consumption, even if the valve due to circumstances is operated with only a low supply pressure.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich bei einfachem Aufbau und angemessener Leistungsaufnahme für den Betrieb mit unterschiedlichen Versorgungsdrücken eignet. It is therefore the object of the present invention to provide a valve of the type mentioned at the beginning, which is easy Structure and adequate power consumption for operation with different supply pressures.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Düsenkörper wenigstens teilweise elastisch verformbar ausgebildet und so angeordnet ist, daß neben der eingangsseitigen Mündung liegende Flächenabschnitte des Düsenkörpers vom eingangsseitig anstehen den Druckmedium beaufschlagt werden, wobei der Düsenkörper in Abhängigkeit von der Höhe des Eingangsdruckes eine mehr oder weniger starke elastische Verformung erfährt, bei der mit an steigendem Eingangsdruck eine zumindest partielle Verformung des Düsenkörpers in Richtung des Ventilgliedes und/oder eine Verringerung des Querschnittes der Düsenöffnung auftritt.To solve this problem it is provided that the nozzle body formed at least partially elastically deformable and so is arranged that lying next to the entrance-side mouth Face sections of the nozzle body from the input side the pressure medium are acted upon, the nozzle body in Depending on the level of the inlet pressure one more or undergoes less strong elastic deformation, with the at an increasing at least partial deformation of the nozzle body in the direction of the valve member and / or a Reduction in the cross section of the nozzle opening occurs.
Auf diese Weise liegt ein Ventil vor, das sich in Bezug auf die für das Ventilglied notwendigen Schließkräfte selbsttätig an den als Eingangsdruck anliegenden Versorgungsdruck anpaßt. Die Anpassung wird durch eine Verformung des wenigstens teilweise elastisch verformbar ausgebildeten Düsenkörpers herbeigeführt, an dem das Druckmedium nicht nur im Bereich der eingangsseiti gen Mündung ansteht, sondern auch an Flächenabschnitten, die seitlich neben der eingangsseitigen Mündung liegen, so daß das Druckmedium eine gezielte Druckkraft auf den Düsenkörper aus übt. Diese Druckkraft führt je nach Einleitung dazu, daß sich der Düsenkörper vorzugsweise partiell in Richtung des Ventil gliedes verlagert und/oder eine Verringerung des durch die Dü senöffnung bereitgestellten Strömungsquerschnittes erfolgt.In this way there is a valve that is in relation to the necessary closing forces for the valve member automatically adjusts the supply pressure as the inlet pressure. The Adjustment is at least partially caused by a deformation of the elastically deformable nozzle body, where the print medium is not only in the area of the input side queues at the mouth, but also on surface sections that lie to the side of the mouth at the entrance, so that the Pressure medium a targeted pressure force on the nozzle body practices. Depending on the introduction, this pressure force leads to the fact that the nozzle body preferably partially in the direction of the valve member shifted and / or a reduction in through the Dü flow opening provided.
Liegt beispielsweise das Ventilglied in der Schließstellung an der ausgangsseitigen Mündung des Düsenkörpers an, so kann eine Erhöhung des Eingangsdruckes zu einer Verlagerung der betref fenden Zone des Düsenkörpers in Richtung des Ventilgliedes füh ren, wobei das Ventilglied ebenfalls entgegen der es beauf schlagenden Federkraft ausgelenkt wird, so daß sich die Vor spannung und somit die Schließkraft erhöht. Das Ventilglied wird dann verstärkt in die Schließstellung gedrückt und kann dem höheren Eingangsdruck standhalten.For example, the valve member is in the closed position the outlet-side mouth of the nozzle body, so a Increase the inlet pressure to relocate the Lead zone of the nozzle body in the direction of the valve member ren, wherein the valve member also against it striking spring force is deflected so that the front tension and thus the closing force increases. The valve member is then increasingly pushed into the closed position and can withstand the higher inlet pressure.
Alternativ kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die aus einem höheren Eingangsdruck resultierende Verformung des Düsenkörpers eine Verengung des Querschnittes der Düsenöffnung hervorruft. Dadurch reduziert sich die wirksame Fläche, mit der das Druckmedium auf das Ventilglied einwirkt und somit auch die das Ventilglied in Öffnungsrichtung beaufschlagende Fluidkraft. Unabhängig von der Höhe des anstehenden Eingangsdruckes kann daher mit einer gleichbleibenden Schließkraft gearbeitet wer den.Alternatively, the arrangement can also be such that the Deformation resulting from a higher inlet pressure Nozzle body a narrowing of the cross section of the nozzle opening evokes. This reduces the effective area with which the pressure medium acts on the valve member and thus also the fluid force acting on the valve member in the opening direction. Regardless of the level of the incoming pressure, can therefore who worked with a constant closing force the.
Es ist auch ohne weiteres möglich, die Ausgestaltung und Anord nung des Düsenkörpers so zu treffen, daß sich die beiden vorer wähnten Effekte überlagern und insbesondere gleichzeitig auf treten.It is also easily possible to design and arrange tion of the nozzle body so that the two in front overlay the above-mentioned effects and in particular at the same time to step.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the invention are in the Unteran sayings listed.
Um zu erreichen, daß sich der Düsenkörper um so weiter in Rich tung des Ventilgliedes verformt, je höher der anstehende Ein gangsdruck ist, sieht man am Düsenkörper zweckmäßigerweise eine die eingangsseitige Mündung umgebende insbesondere kreisring förmige Ringfläche vor, die dem Eingangsdruck ausgesetzt ist, wobei sich die Ringfläche zweckmäßigerweise unmittelbar in Durchmesserrichtung bzw. radial an die eingangsseitige Mündung anschließt. Dies kann man beispielsweise dadurch realisieren, daß man den zum Düsenkörper führenden, mit dem Versorgungsdruck beaufschlagten Eingangskanal mit einer größeren Querschnitts fläche versieht als die Düsenöffnung. Die Differenz der Flächen des Eingangskanals und der Düsenöffnung ergibt eine Differenz fläche, aus der sich in Verbindung mit dem einwirkenden Versor gungsdruck die zusätzliche Kraft ergibt, mit welcher der Düsen körper verformt wird.In order to make the nozzle body so rich in Rich device deformed, the higher the pending input is current pressure, one expediently sees one on the nozzle body the circular ring surrounding the mouth on the inlet side shaped annular surface that is exposed to the inlet pressure, the ring surface expediently directly in Diameter direction or radially to the mouth on the input side connects. This can be achieved, for example, by that the one leading to the nozzle body, with the supply pressure acted upon input channel with a larger cross section area than the nozzle opening. The difference of the areas of the input channel and the nozzle opening results in a difference area from which in connection with the acting supplier pressure gives the additional force with which of the nozzles body is deformed.
Um zu erreichen, daß sich der Querschnitt der Düsenöffnung um so mehr verringert, je größer der anstehende Eingangsdruck ist, sieht man im Bereich der eingangsseitigen Fläche des Düsenkör pers zweckmäßigerweise eine oder mehrere Unterteilungswände vor, die mehrere zum Beispiel konzentrisch zueinander angeord nete Zonen voneinander abteilen, welche vom Eingangsdruck be aufschlagt sind. Eine zentrale Zone hat dabei zweckmäßigerweise den gleichen Querschnitt wie die Düsenöffnung im Bereich der eingangsseitigen Mündung und ist fluchtend zu dieser angeord net. Eine davon abgeteilte weitere Zone kann ringförmig ausge bildet sein, so daß der darin anstehende Eingangsdruck eine am Düsenkörper vorgesehene Ringfläche beaufschlagt, die die ein gangsseitige Mündung mit radialem Abstand konzentrisch umgibt. Auch hier verläuft bei Druckbeaufschlagung die Hauptverfor mungsrichtung längs der Düsenöffnung, führt jedoch wegen der mit Abstand zur eingangsseitigen Mündung angeordneten Kraft einleitungszone zu einer radial nach innen gerichteten Kraft komponente, die eine Verengung des Düsenquerschnittes ins besondere im Bereich der ausgangsseitigen Mündung bewirkt.To achieve that the cross section of the nozzle opening around the greater the incoming pressure is, can be seen in the area of the inlet side of the nozzle body pers expediently one or more partition walls before, the several arranged for example concentrically to each other Divide nete zones from each other, which are from the inlet pressure are opened. A central zone has expediently the same cross section as the nozzle opening in the area of inlet-side mouth and is aligned with this net. A further zone divided off from it can ring out be formed, so that the incoming pressure is a Nozzle body provided annular surface which the one concentrically surrounds the mouth on the aisle side with a radial distance. Here, too, the main process takes place when pressure is applied direction along the nozzle opening, but leads because of force arranged at a distance from the mouth on the inlet side introduction zone to a radially inward force component that narrows the nozzle cross-section into especially in the area of the exit-side mouth.
Um optimale Verformungseigenschaften für den Düsenkörper zu er halten, empfiehlt es sich, seine elastischen Bereiche und, bei bevorzugter vollständiger elastischer Ausgestaltung, den Düsen körper insgesamt aus Material mit gummielastischen Eigenschaf ten auszubilden, beispielsweise aus Elastomermaterial oder aus natürlichem oder synthetischem Kautschukmaterial, beispiels weise NBR-Material (Nitrile-Butadiene-Rubber).To achieve optimal deformation properties for the nozzle body hold, it is recommended to use its elastic areas and, at preferred complete elastic configuration, the nozzles body made entirely of material with rubber-elastic properties training, for example from elastomer material or natural or synthetic rubber material, for example wise NBR material (Nitrile-Butadiene-Rubber).
Es ist noch zu erwähnen, daß die Erfindung nicht nur bei kreis förmiger Geometrie der Anordnung zur Anwendung gelangen kann, sondern auch bei beliebiger anderer Formgebung, beispielsweise einer ovalen oder elliptischen Ausgestaltung des Düsenkörpers.It should also be mentioned that the invention is not only in the circle shaped geometry of the arrangement can be used, but also with any other shape, for example an oval or elliptical configuration of the nozzle body.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich nung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention based on the accompanying drawing tion explained in more detail. In this show:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils am Beispiel eines nur in den hier inter essierenden Teilen im Längsschnitt dargestellten Piezoventils, Fig. 1 shows a first embodiment of the valve according to the invention the example of a just in the inter here essierenden parts shown in longitudinal section piezo valve,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ventil aus Fig. 1 mit Blick gemäß Pfeil II im Bereich der Düse ohne Darstellung des von einem Biegewandler gebilde ten Ventilgliedes, und Fig. 2 is a plan view of the valve of FIG. 1 with a view according to arrow II in the region of the nozzle without showing the valve member formed by a bending transducer, and
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Ventils im Längsschnitt, wiederum im Bereich der Düsenein richtung, wobei ein konventionell, beispiels weise mittels eines Elektromagneten betätigtes Ventilglied vorgesehen ist. Fig. 3 shows a further embodiment of the valve in longitudinal section, again in the area of the Düsenein direction, a conventional, for example by means of an electromagnet actuated valve member is provided.
Die beiden in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellten Ven tile 1, 1' verfügen jeweils über einen Grundkörper 2, der meist gleichzeitig das Ventilgehäuse bildet. In dem Grundkörper 2 ist ein Eingangskanal 3 ausgebildet, der mit einer nicht näher dar gestellten fluidischen und insbesondere pneumatischen Druckmit telquelle verbindbar ist, so daß im Betrieb des Ventils 1, 1' an dem Eingangskanal 3 ein fluidisches Druckmedium ansteht. Das Druckmedium steht unter einem vorgegebenen Versorgungsdruck, der in dem Eingangskanal 3 als Eingangsdruck wirkt.The two Ven tiles 1 , 1 'shown in detail in the drawing each have a base body 2 , which usually forms the valve housing at the same time. In the base body 2 , an input channel 3 is formed, which can be connected to a fluidic and in particular pneumatic Druckmit telquelle not shown, so that during operation of the valve 1 , 1 'at the input channel 3, a fluid pressure medium is present. The pressure medium is under a predetermined supply pressure, which acts as an inlet pressure in the inlet channel 3 .
An den Eingangskanal 3 schließt sich eine die Verbindung zum Innern des Ventils herstellende Ventileintrittsöffnung an, die als Düsenöffnung 4 bezeichnet sei, da sie meist über einen nur geringen Querschnitt verfügt. Die Düsenöffnung 4 ist in einem fest mit dem Grundkörper 2 verbundenen und vorzugsweise separa ten Körper ausgebildet, der als Düsenkörper 5 bezeichnet sei und zu einer Düseneinrichtung 9 gehört. Er bildet praktisch eine den Eingangskanal 3 überdeckende Wand, die von der Düsen öffnung 4 durchsetzt ist. Die Längsachse 6 der Düsenöffnung 4 fällt zweckmäßigerweise mit der Längsachse des vorausgehenden Endabschnittes des Eingangskanals 3 zusammen. The inlet channel 3 is followed by a valve inlet opening which connects to the interior of the valve and which is referred to as the nozzle opening 4 , since it usually has only a small cross section. The nozzle opening 4 is formed in a body which is fixedly connected to the base body 2 and is preferably separate, which is referred to as the nozzle body 5 and belongs to a nozzle device 9 . It practically forms a wall covering the inlet channel 3 , which is penetrated by the nozzle opening 4 . The longitudinal axis 6 of the nozzle opening 4 expediently coincides with the longitudinal axis of the preceding end section of the inlet channel 3 .
Die Düsenöffnung 4 hat eine dem Eingangskanal 3 zugewandte ein gangsseitige Mündung 7. Ihrer axial entgegengesetzten, vom Ein gangskanal 3 wegweisenden ausgangsseitigen Mündung 8 ist ein Ventilglied 12 zugeordnet, das eine der ausgangsseitigen Mün dung 8 gegenüberliegende Verschlußpartie 13 aufweist.The nozzle opening 4 has a mouth 7 on the aisle side facing the inlet channel 3 . Her axially opposite, from the one input channel 3 pioneering outlet 8 is assigned a valve member 12 which has a mouth 8 of the outlet 8 opposite closure portion 13 .
Das Ventil gemäß Fig. 1 und 2 ist als Piezoventil ausgebil det. Sein Ventilglied 12 umfaßt einen stabähnlichen piezo-elek trischen Biegewandler 14, der in an sich bekannter Weise mit einem Ende 15 am Grundkörper 2 festgelegt ist und mit seinem die Verschlußpartie 13 aufweisenden entgegengesetzten freien Endbereich 16 über die ausgangsseitige Mündung 8 ragt. Die ein seitige Einspannung ist so gewählt, daß der Biegewandler 14 im unbetätigten Zustand mit seiner Verschlußpartie 13 unter Vor spannung an dem die ausgangsseitige Mündung 8 umschließenden Rand des Düsenkörpers 5 anliegt und die Düsenöffnung 4 dadurch verschließt. Es handelt sich also um ein als Öffner ausgebilde tes, normalerweise geschlossenes Ventil. In Fig. 1 ist in durchgezogenen Linien eine Schließstellung dargestellt. Zum Öffnen des Ventils wird in an sich bekannter Weise eine Span nung an den mehrschichtigen Biegewandler 14 angelegt, so daß er sich vom Düsenkörper 5 weg krümmt, wobei er von der ausgangs seitigen Mündung 8 abhebt und die Düsenöffnung 4 zur Durchströ mung vorgibt. Die Vorspannkraft bzw. Schließkraft des Biege wandlers 14 ist eine Federkraft, die aufgrund der federelas tischen Eigenschaften des in der Schließstellung verformten Biegewandlers 14 auftritt. The valve according to Fig. 1 and 2 det ausgebil as a piezoelectric valve. Its valve member 12 comprises a rod-like piezo-electric bending transducer 14 which is fixed in a manner known per se with one end 15 on the base body 2 and with its closure part 13 having the opposite free end region 16 which projects beyond the outlet-side mouth 8 . The one-sided clamping is chosen so that the bending transducer 14 in the unactuated state with its closure section 13 under tension on which the outlet-side mouth 8 encloses the edge of the nozzle body 5 and thereby closes the nozzle opening 4 . It is a normally closed valve designed as an opener. In Fig. 1, a closed position is shown in solid lines. To open the valve, a voltage is applied to the multilayer bending transducer 14 in a manner known per se, so that it bends away from the nozzle body 5 , lifting off from the outlet-side mouth 8 and specifying the nozzle opening 4 for flow-through. The biasing force or closing force of the bending actuator 14 is a spring force, which occurs due to the properties of the deformed federelas tables in the closed position of the bending transducer fourteenth
Bei dem Ventil 1' der Fig. 3 handelt es sich um ein Magnetven til, das einen nicht näher dargestellten Elektromagneten auf weist, dessen Anker das Ventilglied 12 bildet oder mit diesem in Wirkverbindung steht. Eine schematisch angedeutete Federein richtung 17 beaufschlagt das Ventilglied 12 ebenfalls in Schließrichtung 18, so daß dieses in der unbetätigten Ausgangs stellung durch Federkraft in die in Fig. 3 strichpunktiert angedeutete Schließstellung 22 gedrückt wird, in der die Ver schlußpartie 13 die ausgangsseitige Mündung 8 unter Anlage am Düsenkörper 5 dicht abdeckt.In the valve 1 'of FIG. 3 is it is a Magnetven til, which comprises a solenoid, not shown, whose armature forms or the valve member 12 is in operative connection therewith. A schematically indicated Federein device 17 acts on the valve member 12 also in the closing direction 18 , so that this is pressed in the unactuated output position by spring force into the closed position 22 indicated by dash-dotted lines in Fig. 3, in which the closing part 13 the outlet mouth 8 under plant on the nozzle body 5 covers tightly.
Zum Umschalten in die Offenstellung wird bei dem Ventil 1' ge mäß Fig. 3 der Elektromagnet durch Anlegen einer Spannung er regt, so daß das Ventilglied 12 entgegen der Schließkraft der Federeinrichtung 17 von der ausgangsseitigen Mündung 8 abgeho ben und in die in durchgezogenen Linien gezeigte Offenstellung verlagert wird, so daß das Druckmedium vom Eingangskanal 3 durch die Düsenöffnung 4 hindurch in die sich anschließende Ventilkammer 23 einströmen kann.To switch to the open position in the valve 1 'according to FIG. 3, the electromagnet is energized by applying a voltage, so that the valve member 12 is lifted against the closing force of the spring device 17 from the outlet-side mouth 8 and shown in the solid lines Open position is shifted so that the pressure medium can flow from the inlet channel 3 through the nozzle opening 4 into the subsequent valve chamber 23 .
Die Betätigungsarten der beiden Ventile 1, 1' sind nur exempla risch erwähnt und könnten auch auf andere Weise verwirklicht werden oder untereinander ausgetauscht werden. Auch könnte an dem Biegewandler eine zusätzliche Federeinrichtung angreifen, um die Schließkraft zu unterstützen oder allein zu liefern.The types of actuation of the two valves 1 , 1 'are only mentioned exemplarily and could also be realized in other ways or exchanged with one another. An additional spring device could also act on the bending transducer in order to support the closing force or to deliver it alone.
Der Düsenkörper 5 des Ausführungsbeispiels ist scheibenähnlich flach ausgebildet und mit seinem äußeren umlaufenden Rand 24 an dem Grundkörper 2 festgelegt. Der Grundkörper 2 kann hierzu eine Ausnehmung 25 aufweisen, in der der Rand 24 fest einge spannt ist. Der Düsenkörper 5 kann am Grundkörper 2 durch Kle bung festgelegt sein.The nozzle body 5 of the exemplary embodiment has a flat, disc-like design and is fixed to the base body 2 with its outer circumferential edge 24 . For this purpose, the base body 2 can have a recess 25 in which the edge 24 is firmly clamped. The nozzle body 5 can be fixed on the base body 2 by adhesive.
Der Düsenkörper 5 ist desweiteren wenigstens teilweise ela stisch verformbar ausgebildet, wobei er bei den Ausführungsbei spielen jeweils insgesamt als elastischer Körper ausgeführt ist und aus Material mit gummielastischen Eigenschaften besteht. Er kann beispielsweise aus Elastomermaterial oder Gummimaterial bestehen, beim Ausführungsbeispiel besteht er aus synthetischem Nitril-Kautschuk bzw. NBR-Material.The nozzle body 5 is further at least partially designed to be deformable ela-stically, it being designed as an elastic body in each exemplary embodiment and made of material with rubber-elastic properties. It can consist, for example, of elastomer material or rubber material, in the exemplary embodiment it consists of synthetic nitrile rubber or NBR material.
Beide Ventile 1, 1' sind auf der Eingangsseite des Düsenkörpers 5 so ausgebildet, daß neben der eingangsseitigen Mündung 7 lie gende Flächenabschnitte des Düsenkörpers 5 von dem im Eingangs kanal 3 anstehenden Druckmedium beaufschlagt werden. Dem zu strömenden Druckmedium steht daher eine vom Düsenkörper 5 ge bildete Staufläche entgegen, auf die das Druckmedium außerhalb der Düsenöffnung 4 in zur Längsachse 6 insbesondere paralleler Richtung einwirkt. Infolge der Gummielastizität des Dichtkör pers 5 wird dieser dabei entsprechend der Höhe des Eingangs druckes mehr oder weniger weit reversibel verformt. Diese Ver formung bewirkt, daß ohne Veränderung der Federkonstante des Biegewandlers 14 und/oder der Federeinrichtung 17 unabhängig von der Höhe des anstehenden Eingangsdruckes eine ausreichende, stets sicher schließende und dennoch nicht überdimensionierte Schließkraft vorliegt. Both valves 1 , 1 'are formed on the input side of the nozzle body 5 so that in addition to the inlet-side mouth 7 lying surface sections of the nozzle body 5 are acted upon by the pressure medium in the input channel 3 . The pressure medium to be flowed is therefore opposed to a storage area formed by the nozzle body 5 , on which the pressure medium acts outside the nozzle opening 4 in a direction parallel to the longitudinal axis 6 in particular. As a result of the rubber elasticity of the sealing body 5 , this is deformed more or less reversibly according to the level of the inlet pressure. This deformation causes that without changing the spring constant of the bending transducer 14 and / or the spring device 17, regardless of the level of the incoming pressure, there is a sufficient, always securely closing, but not oversized closing force.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist die Anordnung so getroffen, daß sich mit ansteigendem Eingangsdruck eine par tielle Verformung des Düsenkörpers 5 in Richtung des Ventil gliedes 12 ergibt. In Fig. 1 ist der bei einem relativ niedri gen Eingangsdruck vorhandene, unverformte Verformungszustand des Düsenkörpers 5 in durchgezogenen Linien gezeigt. Strich punktiert bei 26 ist ein Verformungszustand des Düsenkörpers 5 bei erhöhtem Eingangsdruck eingezeichnet. Der Düsenkörper 5 ist dabei in Richtung zur Ventilkammer 23 bzw. zur Verschlußpartie 13 ausgebaucht, wobei sich sein die Düsenöffnung 4 umgebender zentraler Bereich 27 axial ein Stück weit in Richtung der Ver schlußpartie 13 verlagert und letztere in die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Stellung 28 ausgelenkt hat. Das Ventilglied 12 nimmt dann zwar weiterhin die Schließstellung ein, doch liegt es infolge der Auslenkung und der dadurch re sultierenden höheren Federkraft mit einer größeren Schließkraft am Düsenkörper 5 an. Somit ist das Ventilglied 12 in der Lage, trotz eines erhöhten Eingangsdruckes und einer daraus resultie renden höheren fluidischen Öffnungskraft die notwendige Dicht heit zum Verschließen der Düsenöffnung 4 zu gewährleisten. Von Vorteil ist dabei die stufenlose Anpassung der Schließkraft an den jeweils herrschenden Eingangsdruck, da der Verformungsgrad des Düsenkörpers 5 umso größer ist je höher der anliegende Ein gangsdruck ist.In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the arrangement is such that there is a partial deformation of the nozzle body 5 in the direction of the valve member 12 with increasing inlet pressure. In Fig. 1, the undeformed deformation state of the nozzle body 5 present at a relatively low inlet pressure is shown in solid lines. Dash-dotted lines at 26 show a state of deformation of the nozzle body 5 at an increased inlet pressure. The nozzle body 5 is bulged in the direction of the valve chamber 23 or the closure part 13 , its central area 27 surrounding the nozzle opening 4 being axially displaced a little in the direction of the closure part 13 and the latter in the position 28 indicated by dash-dotted lines in FIG. 1 has deflected. The valve member 12 then adopts the closed position, but it is due to the deflection and the resultant higher spring force with a greater closing force on the nozzle body 5 . Thus, the valve member 12 is able to ensure the necessary tightness for closing the nozzle opening 4 despite an increased inlet pressure and a resulting higher fluidic opening force. The continuous adjustment of the closing force to the prevailing inlet pressure is advantageous, since the degree of deformation of the nozzle body 5 is greater the higher the applied inlet pressure.
Um den Effekt des sich zentral ausbeulenden Düsenkörpers 5 zu erhalten, ist der Eingangskanal 3 zumindest in dem dem Düsen körper 5 benachbarten Endabschnitt mit einem im Vergleich zur Düsenöffnung 4 größeren Querschnitt ausgeführt. Infolge der mit Bezug zur Düsenöffnung 4 koaxialen Anordnung liegt somit an der dem Eingangskanal 3 zugewandten Grundfläche 32 eine sich radial unmittelbar an die eingangsseitige Mündung 7 anschließende und diese konzentrisch umgebende Ringfläche 33 vor, die von dem im Eingangskanal 3 anstehenden Druckmedium beaufschlagt wird. Mit den radial weiter außen liegenden Flächenabschnitten 34 der Grundfläche 32 liegt der Grundkörper 2 beim Ausführungsbeispiel flächig am Grundkörper 2 an und kann mit diesem beispielsweise durch Verkleben fest verbunden sein, so daß sie dem Eingangs druck nicht ausgesetzt sind.In order to obtain the effect of the centrally bulging nozzle body 5 , the inlet channel 3 is designed at least in the end section adjacent to the nozzle body 5 with a larger cross section than the nozzle opening 4 . As a result of the arrangement which is coaxial with respect to the nozzle opening 4, there is therefore on the base surface 32 facing the inlet channel 3 a ring surface 33 which adjoins and concentrically surrounds the mouth 7 on the inlet side and is concentrically surrounded by the pressure medium present in the inlet channel 3 . With the radially outer surface portions 34 of the base 32 of the base body 2 is in the exemplary embodiment flat on the base body 2 and can be with this example fixedly connected by gluing, so that they are not exposed to the pressure input.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 basiert der erfindungsge mäße Effekt darauf, daß mit zunehmenden Eingangsdruck durch die Verformung des Düsenkörpers 5 eine zunehmende Verringerung des Querschnittes der Düsenöffnung 4 auftritt. Dadurch reduziert sich bei in Schließstellung 22 befindlichem Ventilglied 12 die vom Druckmedium beaufschlagte Fläche der Verschlußpartie 13, was eine Reduzierung der in Öffnungsrichtung auf das Ventil glied 12 einwirkenden Fluidkraft nach sich zieht.In the embodiment of FIG. 3, the effect according to the invention is based on the fact that with increasing inlet pressure due to the deformation of the nozzle body 5, an increasing reduction in the cross section of the nozzle opening 4 occurs. Characterized the applied pressure from the medium surface of the closure part 13, which is a reduction of the link in the opening direction on the valve 12 acting fluid power entails reduced at is in the closed position of valve member 22 12th
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sieht die konstruktive Realisierung wiederum eine radial außerhalb der eingangsseiti gen Mündung 7 liegende Ringfläche 33' an der Grundfläche 32 vor, die vom Eingangsdruck beaufschlagt wird. Allerdings ist die Ringfläche 33' mit radialem Abstand zur eingangsseitigen Mündung 7 angeordnet. Dadurch wird der Düsenkörper 5 in einem radial außerhalb der Düsenöffnung 4 liegenden, letztere konzen trisch umschließenden Bereich 35 mit zunehmendem Eingangsdruck in Richtung zum Ventilglied 12 axial verformt, wobei eine ra dial nach innen gerichtete Verformungskomponente überlagert ist, die zu einer Verengung des Durchmessers der Düsenöffnung 4 führt. Der verformte Zustand ist strichpunktiert bei 26' ange deutet.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the constructive implementation in turn provides an annular surface 33 ′ lying radially outside the inlet 7 on the inlet side, on the base surface 32 , which is acted upon by the inlet pressure. However, the annular surface 33 'is arranged at a radial distance from the mouth 7 on the inlet side. As a result, the nozzle body 5 is axially deformed in a radially outside the nozzle opening 4 , the latter concentrically enclosing region 35 with increasing inlet pressure in the direction of the valve member 12 , a ra dial inwardly directed deformation component being superimposed, which leads to a narrowing of the diameter of the nozzle opening 4 leads. The deformed state is indicated by dash-dotted lines at 26 '.
Ausgehend von einer im unverformten Zustand zylindrischen Dü senöffnung 4 ergibt sich beim Ausführungsbeispiel mit größer werdendem Eingangsdruck eine Verformung der Kontur der Düsen öffnung 4 zu einer aus Fig. 3 strichpunktiert hervorgehenden konischen Form 36, wobei sich der Querschnitt ausgehend von der eingangsseitigen Mündung 7 in Richtung zur ausgangsseitigen Mündung 8 allmählich verringert und der geringste Querschnitt insbesondere im Bereich der ausgangsseitigen Mündung 8 vor liegt.Starting from a nozzle opening 4 which is cylindrical in the undeformed state, in the exemplary embodiment with increasing inlet pressure there is a deformation of the contour of the nozzle opening 4 to form a conical shape 36 which is shown in dash-dotted lines in FIG. 3, the cross section starting from the inlet-side mouth 7 in the direction to the outlet-side mouth 8 gradually reduced and the smallest cross-section, in particular in the region of the outlet-side mouth 8 , is present.
Um die die eingangsseitige Mündung 7 mit Abstand umgebende Ringfläche 33' zu realisieren, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 der sich an die Grundfläche 32 des Düsenkörpers 5 an schließende Endabschnitt des Eingangskanals 3 durch eine fest mit dem Grundkörper 2 verbundene Unterteilungswand 37 in zwei vom Eingangsdruck beaufschlagte Zonen 38 unterteilt. Die Unter teilungswand 37 hat ringförmige Gestalt und ist koaxial zur Dü senöffnung 4 angeordnet, wobei ihr Innendurchmesser demjenigen der Düsenöffnung 4 entspricht und fluchtend in die Düsenöffnung 4 übergeht. Der Außendurchmesser der Unterteilungswand 37 ist geringer als der Innendurchmesser des die Unterteilungswand 37 enthaltenden Endabschnittes des Eingangskanals 3. Die Untertei lungswand 37 definiert daher eine unmittelbar in die Düsenöff nung 4 übergehende zentrale Zone 38' und eine radial zwischen der Unterteilungswand 37 und der umgebenden Wand des Grundkör pers 2 angeordnete ringförmige Zone 38''. Über die zentrale Zone 38, 38' wird somit nur die Düsenöffnung 4 beaufschlagt, so daß praktisch keine axialen Kräfte auf den Düsenkörper 5 ausgeübt werden. Im Bereich der ringförmigen Zone 38'' hingegen bewirkt der Eingangsdruck eine axial gerichtete Beaufschlagung der zu geordneten Ringfläche 33'.In order to realize the annular surface 33 'surrounding the inlet-side mouth 7 at a distance, in the exemplary embodiment of FIG. 3 the end section of the inlet channel 3, which closes on the base surface 32 of the nozzle body 5 , is divided into two by a partition wall 37 firmly connected to the base body 2 Zones 38 acted upon by inlet pressure. The partition wall 37 has an annular shape and is arranged coaxially to the nozzle opening 4 , its inner diameter corresponding to that of the nozzle opening 4 and merging into the nozzle opening 4 . The outer diameter of the partition wall 37 is smaller than the inner diameter of the end section of the input channel 3 containing the partition wall 37 . The dividing wall 37 therefore defines a central zone 38 'which merges directly into the nozzle opening 4 and a radially arranged annular zone 38 ''between the dividing wall 37 and the surrounding wall of the basic body 2 . Only the nozzle opening 4 is thus acted upon via the central zone 38 , 38 ', so that practically no axial forces are exerted on the nozzle body 5 . In the area of the annular zone 38 ″, on the other hand, the inlet pressure brings about an axially directed action on the assigned ring surface 33 ′.
Im Kontaktbereich zwischen dem Düsenkörper 5 und der zugeordne ten Stirnseite der Unterteilungswand 37 liegt zweckmäßigerweise eine feste Verbindung vor, beispielsweise eine Klebeverbindung. Die Fixierung der Unterteilungswand 37 innerhalb des Eingangs kanals 3 erfolgt beispielsweise mittels einzelner sich radial zwischen dem Grundkörper 2 und der Unterteilungswand 37 er streckender Haltearme 42.In the contact area between the nozzle body 5 and the associated end face of the partition wall 37, there is expediently a fixed connection, for example an adhesive connection. The subdivision wall 37 is fixed within the input channel 3 , for example by means of individual holding arms 42 extending radially between the base body 2 and the subdivision wall 37 .
Die in Fig. 1 und 3 eingezeichneten Pfeile 43 geben die Druckbeaufschlagung durch den Eingangsdruck wieder.The arrows 43 shown in FIGS. 1 and 3 represent the pressurization caused by the inlet pressure.
Es versteht sich, daß sich die Anordnung ohne weiteres so tref fen läßt, daß die beiden Effekte der axialen Verformung bzw. Verlagerung des Düsenkörpers 5 und des sich verringernden Quer schnittes der Düsenöffnung 4 gleichzeitig überlagert oder nach einander auftreten.It is understood that the arrangement can be so easily Tref fen that the two effects of axial deformation or displacement of the nozzle body 5 and the decreasing cross section of the nozzle opening 4 overlap or occur one after the other.
Bei beiden Ausführungsformen liegt eine durch Druck elastisch verformbare Düse zur automatischen Regulierung der notwendigen Düsen-Verschlußkraft vor. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 erfolgt dabei ein definiertes elastisches Verformen ei ner Düse durch den Versorgungsdruck. Die Hauptverformungsrich tung verläuft längs der Düsenöffnung 4 und die Verformung gleicht einem Ausbeulen des Düsenkörpers 5. Wird diese Verfor mung ganz oder teilweise durch das anliegende Ventilglied 12 verhindert, so erhält man eine von der Größe des Versorgungs druckes bzw. des Eingangsdruckes abhängige Zusatzkraft. Diese preßt den Düsenkörper und das Ventilglied stärker gegeneinander und wirkt damit gegen die im Öffnungsquerschnitt der Düsenöff nung 4 größer gewordene Druckkraft.In both embodiments there is a nozzle which can be elastically deformed by pressure for the automatic regulation of the necessary nozzle closing force. In the embodiment of FIGS. 1 and 2 there is a defined elastic deformation of a nozzle by the supply pressure. The Hauptverformungsrich device runs along the nozzle opening 4 and the deformation is like a bulge of the nozzle body 5th If all or part of this deformation is prevented by the adjacent valve member 12 , one obtains an additional force which is dependent on the size of the supply pressure or the inlet pressure. This presses the nozzle body and the valve member more strongly against each other and thus acts against the opening force in the opening cross-section of the Düsenöff 4 4 increased pressure force.
Würde man wie bisher einen starren Düsenkörper 5 verwenden, müßte das Ventilglied 12 gegen den größten möglichen Eingangs druck mechanisch vorgespannt werden bzw. die Vorspannung des Ventilgliedes 12 auf diese Bedingung ausgelegt werden. Dies beispielsweise durch elastisches Vorspannen des Biegewandlers 14 oder durch Einsatz einer zusätzlichen Federeinrichtung. Würde das Ventil mit geringem Druck betrieben, ergäbe sich durch die Überdimensionierung eine Verschwendung an zur Verfü gung stehender Schließkraft und bereitgestelltem Öffnungsweg. Mit einer sich dem Eingangsdruck anpassenden Düse reguliert sich die mechanische Vorspannung des Ventilgliedes hingegen au tomatisch. Auch bei hohem Versorgungsdruck ist eine ausrei chende Schließkraft gegeben und bei geringerem Versorgungsdruck kann im Vergleich zu einem starren Düsenkörper wegen der gerin geren Federvorspannung ein größerer Öffnungsspalt in der Offen stellung zur Verfügung gestellt werden.Would you use a rigid nozzle body 5 as before, the valve member 12 would have to be mechanically pretensioned against the greatest possible input pressure or the pretension of the valve member 12 should be designed for this condition. This can be done, for example, by elastically prestressing the bending transducer 14 or by using an additional spring device. If the valve were operated at low pressure, the oversizing would result in a waste of the closing force available and the opening path provided. By contrast, with a nozzle that adapts to the inlet pressure, the mechanical preload of the valve element is automatically regulated. Even at high supply pressure, there is sufficient closing force and, at a lower supply pressure, a larger opening gap can be made available in the open position compared to a rigid nozzle body due to the lower spring preload.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 findet eine elastische Verformung des Düsenquerschnittes durch den Versorgungsdruck statt. Wird am Düsenkörper der Eingangsdruck erhöht, verengt sich aufgrund des besonderen Aufbaues der Düseneinrichtung 9 die Düsenöffnung 4. Durch die Verengung des Querschnittes verringert sich die druckbeaufschlagte Fläche des Ventilgliedes 12, und die Kraft, die benötigt wird, um die Düsenöffnung 4 zu verschließen, bleibt je nach Ausprägung des Düsenkörpers 5 beinahe konstant.In the embodiment of FIG. 3 there is an elastic deformation of the nozzle cross section by the supply pressure. If the inlet pressure at the nozzle body is increased, the nozzle opening 4 narrows due to the special structure of the nozzle device 9 . Due to the narrowing of the cross section, the pressurized area of the valve member 12 is reduced, and the force required to close the nozzle opening 4 remains almost constant, depending on the configuration of the nozzle body 5 .
Die Härte des zur Realisierung des Düsenkörpers 5 verwendeten elastischen Materials kann beispielsweise im Bereich von 80 Shore liegen. Der Grundkörper 2, an dem der Düsenkörper 5 festgelegt ist, ist im Vergleich dazu als steifer, starrer Kör per anzusehen.The hardness of the elastic material used to produce the nozzle body 5 can be, for example, in the range of 80 Shore. The base body 2 , on which the nozzle body 5 is fixed, is to be regarded as a stiff, rigid body by comparison.
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