Die Erfindung betrifft ein bistabiles Fluidventil.

In den meisten hydraulischen Systemen werden Wege- oder Sperrventile eingesetzt, um den Fluidvolumenstrom umzukehren oder zu unterbrechen. Zur Steuerung des Ventils sind eine eigene Aktorik, Leistungsversorgung und Steuerelektronik notwendig. Werden schnell schaltende Ventile für hohe Ansteuerfrequenzen benötigt, fallen zwangsläufig hohe elektrische Verluste zur Steuerung der Ventile an.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bistabiles Ruidventil bereitzustellen, das baulich einfach ausgebildet ist und aufgrund geringer bewegter Massen reaktionsschnell arbeiten kann.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.

Die obige Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein bistabiies Ruidventil gelöst, welches folgende Merkmale aufweist:

- zwei nebeneinander angeordnete und durch eine Trennwand gegeneinander abgeschlossene Ventilkammern, die jeweils gegenüberliegend eine Einlass- und eine Auslassöffnung aufweisen;

- ein elastisches Streifenelement, das aufgrund von Vorspannung in Längsrichtung S- förmig verformbar ist und beide Ventilkammern durchdringt, im Bereich der Trennwand gelenkig gelagert ist und sich an seinen beiden Enden innen an den Ventilkammern gelenkig abstützt und zwei Stellungen einnehmen kann, in denen dieses entweder die eine oder die andere Auslassöffnung abdichtend verschließt;

- ein Betätigungselement, das am Streifenelement befestigt ist, mittels dessen das Strei- fenelement zwischen den beiden Stellungen umschattbar ist.

Das erfindungsgemäße bistabile Fluidventil zeichnet sich dadurch aus, dass nur ein einziges bewegliches Bauteil sehr geringer Masse in Form des elastischen Streifenelements vorgesehen ist, das daher reaktionsschnell arbeiten kann. Es ist insbesondere geeignet, in den Kopf einer Kolbenpumpe integriert zu werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verschließt das Streifenelement jeweils die Einlassöffnung derjenigen Veniiikammer als Rückschlagventil, bei der in dieser Stellung die zugeordnete Auslassöffnung unverschlossen ist. Somit erfüllt das Ventil sowohl die Funktion als Umschaltventil als auch gleichzeitig die eines Rückschlagventils für den offenen Kanal.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Betätigungselement in der Nähe des mittigen Gelenks am Streifenelement befestigt. Dadurch ist eine einfache Betätigung möglich. Je näher das Betätigungselement am Gelenk liegt, umso größer ist die notwenige Betätigungskraft aber desto geringer der erforderliche Betätigungsweg und umgekehrt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Streifenelement als Metall- streifen ausgebildet. Dadurch lässt sich dieses baulich einfach und wenig verschleißanfäl- lig ausbilden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Streifenelement im Bereich der Abdichtbereiche gegenüber den Auslassöffnungen elastische Dichtungsbe- schichtungen auf, um eine zuverlässige Abdichtung sicherzustellen. Auch ist es von Vorteil, wenn die Dichtflächen für das Streifenelement, also die Ränder der Einlassöffnungen und Auslassöffnungen an die gekrümmte Form des Streifenelements angepasst sind, um einen gleichmäßigen Anpressdruck und damit eine gleichmäßige Abdichtung sicherzustellen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Trennwand aus zwei Dichtungsbändern. Diese Anordnung bildet baulich einfach sowohl eine zuverlässige Abdichtung der beiden Kammern gegeneinander als auch ein besonders einfaches Gelenk für das Streifenelement.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Auslassöffnungen stromab des Fluidventils miteinander verbunden, Bei dieser Ausbildung wird ein Um- schaltventil realisiert, bei der eine der beiden Einlassöffnungen mit dem Ventilauslass verbunden und die andere Einlassöffnung verschlossen ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Einlassöffnungen stromauf des Fluidventils miteinander verbunden. Bei dieser Ausbildung wird ein Umschaltventil realisiert, bei der ein Ventilein!ass alternativ mit der einen oder der anderen Auslassöffnung verbunden und die jeweils andere Ausiassöffnung verschlossen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stützt sich das Streifenelement mindestens einendig an einer Stellschraube zur Einstellung der Vorspannkraft ab. Damit lässt sich das Umschaltverhalten an die Gegebenheiten anpassen, insbesondere die notwendige Kraft zur Umschaltung einstellen.

Vorzugsweise stützt sich das Streifenelement beidendig an zwei Stellschrauben zur Einstellung der Vorspannkraft ab, um bei größeren Stellwegen keine Unsymmetrie des Strei- fenelements zu erzeugen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Streifenelement außer im Abdeckungsbereich der Auslassöffnungen Durchlässe für den Fluiddurchtritt auf. Dadurch wird die Strömung in der offenen Ventilkammer sehr wenig behindert. Die Durchlässe können in Form von Löchern ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, das Streifenelement relativ schmal auszubilden und nur in den Bereichen, wo die Öffnungen zu verdecken sind, zu verbreitern.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dieses in den Kopf einer Kolbenpumpe, insbesondere einer Piezopumpe, integriert. Dies spart Bauraum und es kann auf ein eigenes Wegeventil verzichtet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Aus- führungsbeispiei im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsglei- che Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen;

Figur 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Fluidventils in zwei Stellungen;

Figur 2; eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Fluidventils. In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Fluid- ventils 10a in zwei Stellungen dargestellt. Dieses besteht aus zwei über eine Dichtung 50 voneinander getrennten Ventilkammern 52a, 52b, Beide Ventilkammern 52a, 52b besitzen jeweils eine Einlassöffnung 54a, 54b und eine Auslassöffnung 58a, 56b. Vorzugsweise kommunizieren die beiden Einlassöffnungen 54a, 54b miteinander, was nicht gezeigt ist. im Inneren der beiden Ventilkammern 52a, 52b erstreckt sich ein S-förmiges elastisches Streifenelement 58, das mittig in der Dichtung 50 schwenkbar gelagert ist und sich an den beiden Enden 53 gelenkig an zwei Stellschrauben 60a, 60b abstützt. Die Dichtung 50 bildet also ein Gelenk 51 für das Streifenelement 58.

Das Streifenelement 58 hat die Funktion einer in der Lage veränderlichen Ventilklappe, die mit einer definierten Vorspannkraft auf den Ventilsitz von je einer Auslassöffnung 56a, 56b drückt und diese damit verschließt. Der Flusddruck drückt das Streifenelement 56 gegen den Ventilsitz und erhöht damit die Druckkraft und den Abdichteffekt. Vorzugsweise ist die Situation bei den Einlassöffnungen 54a und 54b identisch. Der Unterschied besteht darin, dass der Fluiddruck das Streifenelement 58 vom Ventilsitz wegdrückt und bei genügender Druckhöhe daran vorbeiströmen kann während eine Rückströmung verhindert wird.

Das Streifenelement 58 ist derart ausgestaltet, dass bei geöffnetem Ventil der Fluidstrom ungehindert an dem Streifenelement 58 vorbei von der Ein- zur Auslassseite vorbeiströmen kann. Dazu ist das Streifenelement 58 auf der Ein- sowie auf der Auslassseite außer In den Abdeckbereichen für die Einlass- 54a, 54b und Auslassöffnungen 56a, 56b mit nicht gezeigten Durchlässen versehen, Damit kann das Fluid weitgehend ungehindert von den Einlassöffnungen 54a, 54b zu den Auslassöffnungen 56a, 56b strömen, wenn sich das Streifenelement 58 in einer Position befindet, wo dieses die Einlassöffnung 54b abdeckt, denn In diesem Fall kann das Fluid das Streifenelement 58 in der Art einer Rückschlagsicherung vom Sitz abheben und daran vorbeiströmen, in der anderen Kammer 52b liegt das Streifenelement 58 jedoch dichtend über der Auslassöffnung 56b und verhindert einen Abfluss von Fluid durch die Auslassöffnung 56b. Von den vier vorhandenen Öffnungen 54a, 54b, 56a, 56b werden bei jeder Stellung je eine Einlass- 54a, 54b und eine Auslassöffnung 56a, 56b abgedeckt. Damit kann der Fluidstrom bei wechselnder Stellung des Streifenelements 58 umgekehrt, werden. Somit erfüllt das Streifenelement 58 die Funktion eines Rückschlagsventils und in Kombination mit der Kolbenpumpe 16 oder anderen pulsierenden Fluidquellen ein Strömungsumkehrventil. Somit erfüllt das Streifenelement 58 die Funktion eines Rückschlagsventils und eines Strömungsumkehrventils. Um das Streifenelement 58 von der in Figur 1 oben gezeigten in die in Figur 1 unten gezeigte Stellung zu bewegen, wird das Streifenelement 58 mittels einer Betätigungseinrich- tung 62 betätigt. Durch eine Krafteinieitung von außen über die Betätigungseinrichtung 62 ist es möglich, das Streifeneiement 58 umschnappen zu lassen und somit beliebig von der einen zur anderen Stellung hin und her zu wechseln. Dadurch wird eine Richtungsänderung des Fluidstroms ermöglicht. In den Figuren ist die Betätigungseinrichtung 62 als Schubstange dargestellt, die transtatorisch im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungs- richtung am Streifenelement 58 angreift. Alternativ ist es auch möglich, die Betätigungseinrichtung 62 als Rotationselement auszubilden, das am mittigen Lagerpunkt angreift, beispielsweise als senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtete Drehachse.

In Figur 1 sind die in den beiden Stellungen möglichen Fiuidströmungen durch Pfeile dargestellt. Rechts in Figur 1 sind Ersatzschaltbilder für die Ventilfunktionen dargestellt, also in der in Figur 1 oben gezeigten Stellung arbeitet die linke Kammer 52a als geschlossenes Ventil während die rechte Kammer 52b als Rückschlagventil arbeitet. Bei der in Figur 1 unten gezeigten Stellung ist es umgekehrt. Mittels der Stellschrauben 60a, 60b kann die Vorspannkraft variiert werden kann, um das Umschnappen oder den Anpressdruck anzupassen. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft für Kolben, insbesondere Piezopum- pen, da F!uidstromgleichrichtung und Fluidstromumkehrung in einem Element erfolgen können.

In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Fluid- ventiis 10b dargestellt, die derjenigen von Figur 1 weitgehend entspricht, im Unterschied zur Ausführung von Figur 1 verwendet diese Ausführung keine Dichtung 54 sondern ein Festkörpergelenk 64. Ansonsten entspricht und arbeitet diese Ausführungsform wie die in Figur 1 beschriebene.

Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Fluid die Rede ist, so ist damit jedes wettgehend inkompressible Fluid gemeint, vorzugsweise Hydraulikfiüssigkeit. Bezu gszeichenliste

10 a, b Fluidventil

50 Dichtung

51 Gelenk

52 a, b Vent ilkammer

54 a, b Einlassöffnung

56 a, b Auslassöffnung

58 Streifene!ement

60 a, b Stellschrauben

62 Betätigungseinrichtung

64 Fesfkörpergelenk