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Patent Searching and Data


Title:
ADJUSTABLE THROTTLE ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/207733
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an adjustable throttle element (10), in particular for supplying air to or removing air from a pneumatic drive of an actuator valve. The invention is characterized by a throttle housing (12), which comprises an air feed channel (14), an air discharge channel (16), and a valve seat (18) that is formed in the flow channel between the air feed and air discharge channel (14, 16), and by a valve element (20), which has a valve section (22) that is designed to correspond to the valve seat (18), is adjustably mounted in the throttle housing (12), and can be moved between a completely open and completely closed position, wherein the valve element (22) has a passage bore (24), via which the air feed channel (14) is connected to a chamber (26) when the valve element (20) is closed, said air feed channel being fluidically connected to the air discharge channel (16) via the chamber (26). The passage bore (24) discharge region which opens into the chamber (26) is designed as a throttle channel (28), and the fluidically communicating connection between the chamber (26) and the air discharge channel (16) is designed as a thread-type throttle (30) which acts between the valve element (20) and the chamber (26).

Inventors:
PITTELKOW MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/058463
Publication Date:
October 06, 2022
Filing Date:
March 30, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SAMSON AG (DE)
International Classes:
F16K47/06
Foreign References:
US2532019A1950-11-28
DE29620122U11997-01-09
DE3006994A11981-09-10
DE102006014476B32007-07-19
DE102007000143A12008-09-18
Attorney, Agent or Firm:
PUSCHMANN BORCHERT KAISER KLETTNER PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
P at e n t a n s p r ü c h e

1. Einstellbares Drosselelement (10), insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eines Stellventils, gekennzeichnet durch ein Drosselgehäuse (12) mit einem Luftzuführkanal (14) und einem Luftabführkanal (16) und einem im Strömungskanal zwischen Luftzuführ- und Luftabführkanal (14, 16) ausgebildeten Ventilsitz (18), sowie ein Ventilelement (20), das ein korrespondierend zum Ventilsitz (18) ausgebildetes Ventilglied (22) aufweist und das verstellbar im Drosselgehäuse (12) gelagert ist und zwischen einer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position verfahrbar ist, wobei das Ventilelement (22) eine Durchgangsbohrung (24) aufweist, über die in geschlossener Position des Ventilelements (20), der Luftzuführkanal (14) mit einer Kammer (26) und über die Kammer (26) mit dem Luftabführkanal (16) fluidisch kommunizierend verbunden ist, wobei der in die Kammer (26) mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung (24) als ein Drosselkanal (28) ausgebildet ist und die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer (26) und dem Luftabführkanal (16) als eine zwischen Ventilelement (20) und Kammer (26) wirksame Gewindedrossel (30) ausgebildet ist.

2. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkanal (28) eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser (d) < 0,15 mm aufweist.

3. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) in Strömungsrichtung (S) betrachtet ein dem Eintrittsbereich zur Durchgangsbohrung (24) vorgeschaltetes Filterelement (36) aufweist.

4. Einstellbares Drosselelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzuführkanal (14) und Luftabführkanal (16) versetzt zueinander angeordnet sind und dass das Ventilelement (20) in Bezug zu den Kanälen (14, 16) orthogonal ausgerichtet im Drosselgehäuse (12) angeordnet ist.

5. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) drehtest und axial verschieblich im Drosselgehäuse (12) gelagert ist und dass im Drosselgehäuse (12) eine fluchtend zum Ventilelement (20) ausgerichtete, in Strömungsrichtung (S) betrachtet dem Ventilelement (20) nachgeschaltete Einstellhülse (32) angeordnet ist, sodass die Kammer (26) zwischen Ventilelement (20) und der Einstellhülse (32) ausgebildet ist, wobei die Einstellhülse (32) in axialer Richtung fest und drehbar im Drosselgehäuse (12) gelagert ist, und wobei die Einstellhülse (32) ein Innengewinde und das Ventilelement (20) ein dazu korrespondierend ausgebildetes Außengewinde aufweisen, über die Einstellhülse (32) und Ventilelement (20) in Form einer Gewindedrossel (30) miteinander in Eingriff stehen.

6. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) über eine zwischen Drosselgehäuse (12) und Einstellhülse (32) wirksame Dichtung (34) fluiddicht im Drosselgehäuse (12) gelagert ist.

7. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) einen gehäuseaußenseitig zugänglichen Antrieb aufweist.

8. Einstellbares Drosselelement (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, der Antrieb in Form eines Schlitzes (38) ausgebildet ist.

9. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) eine außenseitig umlaufende Rastfläche (40) aufweist und dass im Drosselgehäuse (12) ein federvorgespanntes Rastelement (42) angeordnet ist, wobei das Rastelement (42) eine komplementär zur Rastfläche (40) ausgebildetes Gegenkontur aufweist und über die Rastfläche (40) mit der Einstellhülse (32) in Eingriff steht.

10. Einstellbares Drosselelement (10) nach Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) mehrteilig ausgebildet ist und ein das Filterelement (36) aufweisendes erstes Ventilelementbauteil (20-1), ein das Außengewinde der Gewindedrossel (30) aufweisendes zweites Ventilelementbauteil (20-2) und ein den Drosselkanal (28) aufweisendes drittes Ventilelementbauteil (20-3) umfasst.

11. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) über eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind.

12. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelementbauteil (20-1) ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil (20- 2) ein dazu korrespondierend ausgebildetes Innengewinde aufweist, über die erstes und zweites Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) miteinander verschraubbar sind.

13. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (22) sich vom ersten Ventilelementbauteil (20-1) zum zweiten Ventilelementbauteil (20-2) hin erstreckend ausgebildet ist, wobei im ringspaltförmigen Kontaktbereich zwischen ersten und zweiten Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) eine Dichtung (44) angeordnet ist.

14. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventilelementbauteil (20-3) als eine eine interne Bohrung mit einem Durchmesser (d) < 0,15 mm aufweisende Steindrossel ausgebildet.

15. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steindrossel in der Durchgangsbohrung (24) im zweiten Ventilelementbauteil (20-2) angeordnet ist.

16. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steindrossel und kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Ventilelementbauteil (20-2) verbunden ist.

17. Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage, umfassend ein Stellventil mit einem bewegbar angeordneten Ventilglied zum Regulieren eines Prozessfluids, einen pneumatischen Antrieb zum Bewegen des Ventilglieds sowie ein Drosselelement (10) zum Be- und Entlüften des pneumatischen Antriebs, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.

Description:
Einstellbares Drosselelement

Die Erfindung betrifft ein einstellbares Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils gemäß dem Anspruch 1.

Es ist bekannt Drosselelemente zum Belüften bzw. Entlüften von einfach wirkenden pneumatischen Antrieben zu verwenden. Solche Antriebe werden z.B. zu Betätigung von Stellventile genutzt. Zum Ansteuern dieser Antriebe kommen Stellungsregler oder Magnetventile zum Einsatz. Zum Verfahren eines Antriebs wird eine Zuluftquelle mittels z.B. Stellungsregler bzw. Magnetventil freigegeben und die Druckluft gelangt in den Druckraum des Antriebs. Der Druckraum expandiert gegen eine Federvorspannung und das an eine Antriebsstange gekoppelte Ventilglied verändert die Lage zum Freigeben oder Verschließen des Durchlasses eines Stellventils zur Regulierung von Prozessfluid. Zum Verfahren des Ventilglieds in die ursprüngliche Lage wird die Zuluftquelle verschlossen und die Druckluft im Druckraum des Antriebes an die Atmosphäre freigesetzt. Aufgrund der Federvorspannung des Druckraumes gelangt die Druckluft in die Atmosphäre und das Ventilglied bewegt sich in die ursprüngliche Position.

Aus der DE 2006 014476 B3 ist ein Drosselelement bekannt, das in Form einer Gewindedrossel ausgebildet ist. Das Drosselelement besteht aus einer mit einem Innengewinde versehenen Hülse und einer in dieser schraubenden, mit einem Außengewinde versehenen Stange, wobei das Spiel zwischen der Flankenspitze der beiden Gewinde und dem Grund der beiden Gewinde die Drosselstrecke bildet.

Ein weiteres verstellbares Drosselelement ist in der DE 10 2007 000 143 A1 offenbart. Das Drosselelement zeichnet sich dadurch aus, dass ein- oder mehrteiliger Drosselkörper in eine Bohrung eines Trägers eingesetzt ist und eine Drosselstrecke ausbildet. Die Drosselstrecke verläuft dabei zwischen der Bohrungswand und der Außenwand des Drosselkörpers und besteht aus mindestens einem gewundenen Drosselkanal. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einstellbares Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eines Stellventils, anzugeben, welches in der Lage ist neben großer Durchflussmengen auch sehr kleine Durchflussmengen präzise einzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 16 bilden vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen einstellbaren Drosselelements.

Das erfindungsgemäße einstellbare Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils, zeichnet sich dadurch aus, dass das Drosselelement ein Drosselgehäuse aufweist, das einen Luftzuführkanal und einen Luftabführkanal sowie einen im Strömungskanal zwischen Luftzuführ- und Luftabführkanal ausgebildeten Ventilsitz umfasst und in dem ein Ventilelement, das ein korrespondierend zum Ventilsitz ausgebildetes Ventilglied aufweist, verstellbar gelagert ist und zwischen einer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position verfahrbar ist. Ferner weist das Ventilelement eine Durchgangsbohrung auf, über die in geschlossener Position des Ventilelements der Luftzuführkanal mit einer Kammer und über die Kammer mit dem Luftabführkanal fluidisch kommunizierend verbunden ist, wobei der in die Kammer mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung als ein Drosselkanal ausgebildet ist und die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer und dem Luftabführkanal als eine zwischen dem Ventilelement und der Kammer wirksame Gewindedrossel ausgebildet ist.

Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die obige Formulierung, nämlich dass die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer und dem Luftabführkanal als eine zwischen dem Ventilelement und der Kammer wirksame Gewindedrossel ausgebildet ist, so zu verstehen ist, dass das Ventilelement und die Kammer über ein Gewinde in schraubenden in Eingriff miteinander stehen. D.h., die Drosselstrecke der Gewindedrossel ist durch das Spiel zwischen dem ventilelementseitigen und kammerseitigen Gewinde, also dem Spiel zwischen Flankenspitze der beiden Gewinde und dem Spiel zwischen dem Grund der beiden Gewinde gebildet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung, nämlich Vorsehen des Ventilsitzes/Ventilglieds als eine erste Drosselstufe, des als Festdrossel wirkenden Drosselkanals als eine zweite Drosselstufe sowie eine als Gewindedrossel ausgebildete dritte Drosselstufe, erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr mitels des Drosselelements sehr große Durchflussmengen als auch sehr kleine Durchflüsse präzise eingestellt werden können:

So ist es nunmehr möglich über die erste Drosselstufe, also das den Ventilsitz aufweisende Ventilsitzelement sowie dem im Drosselgehäuse ausgebildeten korrespondierenden Ventilsitz, sehr große Durchflüsse zu realisieren, da in der offenen Position die Zuluft fast ungehindert in den pneumatischen Antrieb des Stellventils gelangen kann. D.h. der Antrieb kann mit der maximalen Geschwindigkeit befüllt werden. Die Verfahrenszeit des Stellventils ist maximal.

In der geschlossenen Position ist zwar kein Durchfluss für die Zuluft über die erste Drosselstufe mehr möglich, jedoch kann durch die als Festdrossel ausgebildete zweite Drosselstufe, also die in das Ventilelement eingebrachte Durchgangsbohrung und deren als Drosselkanal ausgebildeter Austrittsbereich, ein stark reduzierter Anteil der Zuluft in die Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dahinter angeordnete Kammer entweichen. Weiter gelangt diese reduzierte Druckluft in die als Gewindedrossel ausgebildete drite Drosselstufe und von dort zum Luftaustrittskanal. Über eine entsprechende Einstellung der dritten Drosselstufe, also Einstellung der in Eingriff stehende Gewindelänge, ist eine Feinjustage ermöglicht, d.h. es kann eine minimale Geschwindigkeit im Verfahren des pneumatischen Antriebs eingestellt werden.

Vorteilhaft ist zudem, dass - da das Bauteil Ventilelement das einzige Einstellelement darstellt - es nunmehr möglich ist, durch Verfahren eines einzigen Bauteils, nämlich des Ventilelements, einerseits sehr große Durchflussmengen als auch sehr kleine Durchflussmengen präzise justieren zu können.

Um eine ausreichende Drosselwirkung der zweiten Drosselstufe zu gewährleisten, weist der Drosselkanal eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser d < 0,15mm auf. Bevorzugt ist der Durchmesser d so gewählt, dass für diesen gilt:

0,1mm < Durchmesser d < 0,15mm.

Um ein Verstopfen der Drosselöffnung möglichst zu vermeiden bzw. möglichst unempfindlich gegenüber Verschmutzungen der Zuluft zu sein, weist das Ventilelement in Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet ein dem Eintritsbereich zur Durchgangsbohrung vorgeschaltetes Filterelement auf. Vorzugsweise sind der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal versetzt zueinander, d.h., nicht fluchtend, angeordnet, wobei das Ventilsitzelement in Bezug zu den Kanälen orthogonal ausgerichtet im Drosselgehäuse angeordnet ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des einstellbaren Drosselelements sieht vor, dass das Ventilelement drehfest und linear verschieblich im Drosselgehäuse gelagert ist und dass im Drosselgehäuse eine fluchtend zum Ventilelement ausgerichtete, in Strömungsrichtung bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dem Ventilelement nachgeschaltete Einstellhülse angeordnet ist, sodass die Kammer zwischen Ventilelement und der Einstellhülse ausgebildet ist. Dabei ist die Einstellhülse in axialer Richtung fest und drehbar im Gehäuse gelagert, wobei die Einstellhülse ein Innengewinde und das Ventilelement ein dazu korrespondierend ausgebildetes Außengewinde aufweisen, über die die Bauteile Einstellhülse und Ventilelement in Form einer Gewindedrossel miteinander in Eingriff stehen. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass nunmehr durch eine Drehung der Einstellhülse das Ventilelement auf eine einfache Art und Weise verfahren werden kann.

Um ein unerwünschter Austritt von Druckluft über den Spalt zwischen Drosselgehäuse und Einstellhülse zur Atmosphäre zu vermeiden, ist im Drosselgehäuse eine Dichtung angeordnet, über die die Einstellhülse fluiddicht im Drosselgehäuse gelagert ist.

Vorzugsweise weist dabei die Einstellhülse einen gehäuseaußenseitig gut zugänglichen Antrieb auf, über den eine Drehung der Einstellhülse und damit eine Justierung des Ventilelements ermöglicht ist. Besonders bevorzugt ist dabei der Antrieb in Form eines Schlitzes ausgebildet, sodass mittels eines einfachen Schraubendrehes, d.h. ohne spezielle Werkzeuge/Flandhabungsmittel, eine Verstellung der Einstellhülse vorgenommen werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des einstellbaren Drosselelements zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Einstellhülse eine außenseitig umlaufende Rastfläche aufweist und dass im Drosselgehäuse ein federvorgespanntes Rastelement angeordnet ist, wobei das Rastelement eine komplementär zu Rastfläche ausgebildete Gegenkontur aufweist, über die das Rastelement mit der Rastfläche der Einstellhülse in Eingriff steht. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass ein ungewolltes Verstellen der Einstellhülse und damit der Drosseleinstellung verhindert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilelement mehrteilig ausgebildet und umfasst ein das Filterelement aufweisendes erstes Ventilelementbauteil, ein das Außengewinde der Gewindedrossel aufweisendes zweites Ventilelementbauteil sowie ein den Drosselkanal aufweisendes drittes Ventilelementbauteil. Die mehrteilige Ausgestaltung erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine konstruktiv einfache Gestaltung des Ventilelements ermöglicht ist.

Bevorzugt sind dabei das erste und das zweite Ventilelementbauteil über eine Schraubverbindung miteinander verbunden. Gemäß einer konkreten Ausführungsform weist hierzu das erste Ventilelementbauteil ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil ein dazu korrespondierend ausgebildetes Innengewinde auf, über die erstes und zweites Ventilelementbauteil miteinander verschraubbar sind.

Eine besonders vorteilhaft Ausführungsform sieht dabei vor, dass der Ventilsitz sich ausgehend vom ersten Ventilelementbauteil zum zweiten Ventilelementbauteil hin erstreckend ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das zum Ventilsitz komplementäre Ventilglied erstreckt sich über zwei Bauteile nämlich das erste Ventilelementbauteil und das zweite Ventilelementbauteil. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass bei kompakter Bauform hierdurch über einen langen linearen Verfahrweg ein Dichtsitz zwischen Ventilsitz und Ventilglied ermöglicht ist und damit auch ein großer Verstellweg der Gewindedrossel zur Feinjustierung zur Verfügung gestellt ist. Zur Vermeidung eines unerwünschten Austritts von Druckluft ist dabei im ringspaltförmigen Kontaktbereich zwischen ersten und zweiten Ventilelementbauteil eine Dichtung angeordnet.

Bevorzugt ist das dritte Ventilelementbauteil als eine in der Durchgangsbohrungen im zweiten Ventilelementbauteil angeordnete Steindrossel ausgebildet, die eine interne Bohrung mit einem Durchmesser d < 0,15mm, insbesondere einen Durchmesser d = 0,12 mm, aufweist. Wie erste Versuche gezeigt haben, ist die Verwendung einer Steindrossel mit einem internen Bohrungsdurchmesser von d= 0,12 mm in Verbindung mit der nachgeschalteten dritten Drosselstufe ausreichend, um eine ausreichende Drosselwirkung zu gewährleisten, sodass auf kleinere Bohrungsdurchmesser in der Steindrossel, die in der Herstellung um ein Vielfaches teurer wären und die trotz Vorsehen eines entsprechenden Filterelements im Eintrittsbereich des Ventilelements zum Verschmutzen bzw. Festsetzen neigen würden, verzichtet werden kann. Somit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass neben einer kostengünstigen Ausgestaltung des einstellbaren Drosselelements, das Drosselelement zudem unempfindlich gegenüber Verschmutzungen der Zuluft ist.

Bevorzugt ist dabei die Steindrossel kraft-und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Ventilelementbauteil verbunden. Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde ein Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 17 angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem neben einer Schnellentlüftung des pneumatischen Antriebs auch eine Feinjustierung des pneumatischen Antriebs ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 17 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

In bekannter Art und Weise umfasst das Stellgerät ein Stellventil mit einem bewegbar angeordneten Ventilglied zum Regulieren eines Prozessfluids, einen pneumatischen Antrieb zu Bewegen des Ventilglieds sowie ein Drosselelement zum Be- und Entlüften des pneumatischen Antriebs.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass das Drosselelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.

Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Drosselelement lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Stellgerät übertragen, sodass mit diesem die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes einstellbares Drosselelement;

Fig. 2 eine Schnitdarstellung des Drosselelements aus Fig.1 gemäß A-A in einer Ansicht schräg von vorne; Fig. 3 eine Seitenansicht des Schnittes A-A aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, wobei sich das Ventilelement in geschlossener Position befindet und bei der Gewindedrossel die geringste Drosselstrecke gestellt ist;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes A-A aus Fig. 2 bei geschlossener

Ventilelementposition, wobei eine im Vergleich zu Fig. 3 größere Drosselstrecke eingestellt ist, und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Drosselelements aus Fig.1 gemäß B-B in einer Ansicht schräg von von oben.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes einstellbares Drosselelement zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils.

Wie aus Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich, umfasst das Drosselelement 10 ein Drosselgehäuse 12 mit einem Luftzuführkanal 14 und einem in versetzt dazu angeordneten Luftabführkanal 16 sowie einen im Strömungskanal zwischen Luftzuführkanal 14 und Luftabführkanal 16 ausgebildeten Ventilsitz 18, vgl. Fig. 4. Auf die Darstellung einer z. B. über ein Magnetventil schaltbaren, am Luftzuführkanal 14 anzuschließenden Zuluftquelle sowie ein an den Luftabführkanal 16 anzuschließenden pneumatischen Antrieb des Stellventils wurde vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

Wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zeigen, umfasst das Drosselelement 10 ferner ein orthogonal zu den beiden Kanälen 14, 16 ausgerichtetes Ventilelement 20. Das Ventilelement 20 ist dabei drehfest und in Erstreckungsrichtung des Ventilelements 20 betrachtet verstellbar, d.h., linear verfahrbar, im Drosselgehäuse 12 gelagert und weist ein korrespondierend zum Ventilsitz 18 ausgebildetes Ventilglied 22 auf. D.h., das Ventilelement 20 ist zwischen der in Fig. 3 dargestellten vollständig geschlossenen Position durch eine entsprechende lineare Verfahrbewegung, vorliegend gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 durch eine nach rechts gerichtete Verfahrbewegung, in eine vollständig geöffnete Position verfahrbar.

Die Verdrehsicherung ist vorliegend durch eine am Ventilelement 20 ausgebildete Zunge 21 und eine korrespondierend dazu im Drosselgehäuse 12 eingebrachte Nut 13 realisiert.

Der im Drosselgehäuse 12 ausgebildeten Ventilsitz 18 und das damit zusammenwirkende Ventilglied 22 des Ventilelements 20 bilden somit eine erste Drosselstufe, mittels der sehr große Durchflüsse zu realisieren sind, da in der offenen Position die Zuluft über den Luftzuführkanal 14 fast ungehindert in den Luftabführkanal 16 und von dort in den pneumatischen Antrieb des Stellventils gelangen kann. D.h., in der geöffneten Position kann der nachgeschaltete pneumatischen Antrieb mit maximaler Geschwindigkeit befüllt werden und die Verfahrzeit des Stellventils ist maximal. Es sind auch beliebige Zwischenstellungen des Ventilelements 20 und damit des Ventilglied 22 zum Ventilsitz 18 mit reduzierten Durchflussmengen einstellbar.

Zur Feinjustage der Durchflussmenge weist das Drosselelement 10 eine zweite und dritte Drosselstufe auf, die nachfolgend genauer beschrieben werden.

Wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zu entnehmen ist, ist das Ventilelement 20 als ein Hohlteil ausgebildet, mit anderen Worten das Ventilelement 20 weist eine Durchgangsbohrung 24 auf, über die in geschlossener Position des Ventilelements 20, der Luftzuführkanal 14 mit einer, in Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dem Ventilelement 20 nachgeschalteten Kammer 26 fluidisch kommunizierend verbunden ist. Der in die Kammer 26 mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung 24 ist dabei als ein als Festdrossel wirkender Drosselkanal 28 ausgebildet und weist eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser d=0,12mm auf und bildet die zweite Drosselstufe.

Über eine weitere fluidisch kommunizierende Verbindung steht Kammer 26 ihrerseits mit dem Luftabführkanal 16 in Wirkverbindung. Diese ist als eine verstellbare Gewindedrossel 30 ausgebildet und bildet somit die dritte Drosselstufe.

Die die dritte Drosselstufe bildende Gewindedrossel 30 ist dabei zwischen einer im Drosselgehäuse 12 angeordneten Einstellhülse 32 und dem Ventilelement 20 ausgebildet, vgl. Fig. 3 und Fig. 4. Hierzu ist die Einstellhülse 32 axial fest und drehbar im Drosselgehäuse 12 gelagert und steht über ein Innengewinde mit einem am Ventilelement 20 ausgebildeten korrespondierenden Außengewinde in schraubenden Eingriff.

Die Einstellhülse 32 ist dabei gegenüber dem Drosselgehäuse 12 über eine Dichtung 34, vorliegend in Form eines O Rings, abgedichtet, sodass keine Zuluft in die Atmosphäre gelangen kann.

Befindet sich nun - wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt - das Ventilelement 20 in geschlossener Position, d.h. kein Durchfluss über die erste Drosselstufe, kann über den als Festdrossel ausgebildeten Drosselkanal 28, also die zweite Drosselstufe, lediglich ein stark reduzierter Anteil der Zuluft in die Kammer 26 und von dort über die Gewindedrossel 30, also die drite Drosselstufe, zum Luftaustritskanal 16 gelangen. Durch eine entsprechende Drehbewegung der Einstellhülse 32 und der damit bedingten linearen Bewegung des Ventilelements 20, kann nunmehr die Gewindeeingriffslänge zwischen Ventilelement 20 und Einstellhülse 32 und damit die wirksame Drosselstrecke der Gewindedrossel 30 zur Feinjustierung kleinster Durchflussmengen gezielt bzw. sehr präzise eingestellt werden.

Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, weist die Einstellhülse 32 einen gehäuseaußenseitig gut zugänglichen Antrieb, hier in Form eines Verdrehschlitzes 38 auf. Somit kann mittels eines Schraubendrehers die Drehbewegung der Einstellhülse 32 und damit ein lineares Verfahren des Ventilelements 20 auf eine einfache Art und Weise vorgenommen werden.

Um ein ungewolltes Verstellen der Einstellhülse 32 und damit der gewählten Drosselstellung zu verhindern, weist die Einstellhülse 32 eine außenseitig umlaufende Rastfläche 40 auf und im Drosselgehäuse 12 ist ein federvorgespanntes, eine komplementär zur Rastfläche 40 ausgebildete Gegenkontur aufweisendes Rastelement 42 angeordnet, welches mit der Rastfläche 40 der Einstellhülse 32 in Eingriff steht, vgl. Fig. 5.

Vorliegend ist, wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zu entnehmen ist, das Ventilelement 20 mehrteilig ausgebildet und umfasst ein das Filterelement 36 aufweisendes erstes Ventilelementbauteil 20-1, ein das Außengewinde der Gewindedrossel 30 tragendes zweites Ventilelementbauteil 20-2 sowie ein den Drosselkanal 28 aufweisendes und somit die drite Drosselstufe bildendes drittes Ventilelementbauteil 20-3.

Das erste und erste Ventilelementbauteil 20-1 und 20-2 sind vorliegend mittels einer Schraubverbindung fest miteinander verbunden. Hierzu weist das erste Ventilelementbauteil 20-1 ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil 20-2 ein korrespondierend dazu ausgebildetes Innengewinde auf, sodass die beiden Bauteile fest miteinander verschraubbar sind. Wie Fig. 3 und Fig.

4 zu entnehmen ist, sind dabei das erste und zweite Ventilelementbauteil 20-1, 20-2 über eine Dichtung, hier in Form eines O-Rings 44, abgedichtet, sodass keine Zuluft über den Spalt zwischen den beiden Bauteilen in die Durchgangsbohrung 24 gelangen kann.

Das dritte Ventilelementbauteil 20-3 ist - wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zeigen - im Ventilelementbauteil 20-2 angeordnet und mit diesem stoffschlüssig verbunden. Vorliegend ist das dritte Ventilelementbauteil 20-3 als eine eine interne Bohrung mit dem Durchmesser d=012mm aufweisende Steindrossel ausgebildet.

Bezugszeichenliste

10 Drosselelement

12 Drosselgehäuse

13 Nut

14 Luftzuführkanal

16 Luftabführkanal

18 Ventilsitz

20 Ventilelement

20-1 erstes Ventilelementbauteil

20-2 zweites Ventilelementbauteil

20-3 drittes Ventilelementbauteil

21 Zunge

22 Ventilglied

24 Durchgangsbohrung

26 Kammer

28 Drosselkanal

30 Gewindedrossel

32 Einstellhülse

34 O-Ring-Dichtung

36 Filterelement

38 Schlitz

40 Rastfläche

42 Rastelement

44 O-Ring-Dichtung

S Strömungsrichtung