Die Erfindung betrifft ein Regelventil, insbesondere ein elektrisch gesteuertes Regelventil.

Aus der JP 2006-348 962 A ist ein motorbetriebenes Ventil bekannt. Dieses Ventil umfasst ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung. Dazwischenliegend ist ein Regulierraum vorgesehen. Innerhalb des Regulierraumes ist ein Ventilschließglied auf- und abbewegbar angesteuert. Zur Ansteuerung einer Hubbewegung des Ventilschließgliedes ist ein elektrischer Antrieb vorgesehen. Dieser umfasst einen feststehend angeordneten Stator sowie einen innerhalb einer Trennkappe angeordneten Rotor, der durch den Stator rotierend angetrieben ist. Innerhalb der Trennkappe ist ein Spindelantrieb bestehend aus einer Spindel und einer Spindelmutter vorgesehen. Die Spindel, welche den Rotor aufnimmt, ist in der Trennkappe rotierend aber ortsfest gelagert. Die Spindelmutter, welche in einem ortsfesten Führungsstück axial geführt ist, nimmt die Spindel auf, wodurch die Drehbewegung des Rotors und der Spindel in einer axialen Bewegung übersetzt wird. Zur Begrenzung der Hubbewegung des Ventilschließgliedes ist ein feststehend zum Regulierraum vorgesehenes Federelement vorgesehen, welches das Führungsstück außen umgibt. Entlang den Windungen des Federelementes ist ein Anschlagelement rotierend zum Federelement vorgesehen. Dieses Anschlagelement ist fest mit dem Führungsstück verbunden. Am oberen und unteren Ende des Federelementes ist ein Anschlag vorgesehen. Dadurch wird die Auf- und Abbewegung des Anschlagelementes bezüglich des gesamten Hubweges beschränkt, indem die rotierende Bewegung des Rotors beim Erreichen der Anschläge gestoppt wird.

Aus der CN 101 769 389 A ist ebenfalls ein Regelventil bekannt. Dieses Regelventil weist ebenfalls einen elektrischen Antrieb auf, der einen feststehenden Stator und innerhalb einer Trennkappe ein durch den Stator drehbar antreibbaren Rotor aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spindel fest mit dem Rotor verbunden ist, so dass bei einer Rotationsbewegung der Rotor zusammen mit der Spindel auf- und abbewegt wird. Die Hubbewegung des Rotors und der Spindel wird durch ein analoges Federelement mit einem oberen und unteren Anschlag sowie einem darin geführten Anschlagelement wie bei dem zuvor zitierten Stand der Technik begrenzt.

Diese Hubbegrenzung weist den Nachteil auf, dass es zwischen dem Anschlagelement und den Windungen des Federelementes während der Auf- und Abbewegung zu erhöhter Reibung kommen kann. Zudem ist eine exakte Ausrichtung des oberen und unteren Anschlags am Ende einer jeden Windung aufgrund von Temperatureinflüssen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil zu schaffen, welches einen sicheren Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Regelventil, insbesondere ein elektrisch steuerbares Regelventil gelöst, welches ein Gehäuse umfasst, in welchem ein Ventilschließglied vorgesehen ist, welches in einer Schließposition einen Ventilsitz schließt und in eine Arbeitsposition von dem Ventilsitz abgehoben ist. Eine Antriebseinrichtung zur Steuerung einer Hubbewegung des Ventilschließgliedes umfasst einen elektrisch ansteuerbaren Motor, der einen Stator und einen durch den Stator rotierend antreibbaren Rotor umfasst. Der Stator ist feststehend zum Gehäuse vorgesehen und der Rotor innerhalb einer Trennkappe angeordnet, welche an dem Gehäuse befestigt ist und vorzugsweise das Gehäuse nach außen schließt. Ein Spindelantrieb, bestehend aus einer Spindelmutter und einer Spindel, ist zur Ansteuerung einer Hubbewegung des Ventilschließgliedes vorgesehen. Zwischen dem Spindelantrieb und dem Rotor ist ein Kugelspindelantrieb vorgesehen bzw. wirkt der Kugelspindelantrieb. Dieser Kugelspindelantrieb weist den Vorteil auf, dass zumindest ein oberer und/oder ein unterer Endanschlag an dem Kugelspindelantrieb oder durch den Kugelspindelantrieb ausgebildet werden kann, um die Verfahrbewegung des Ventilschließgliedes entlang eines Hubweges anzusteuern und die Hubbewegung des Rotors und/oder des Ventilschließgliedes bei einer Fehlansteuerung durch den Motor zu begrenzen.

Der Kugelspindelantrieb für ein solches Regelventil umfasst bevorzugt eine Kugellaufbahn mit einer Steigung zwischen der Spindelmutter und dem Rotor sowie eine entlang der Steigung bewegbare Kugel, welche durch eine Führung geführt ist, wobei die Führung sich zumindest über die gesamte Länge der Kugelumlaufbahn erstreckt. Dieser Kugelspindelantrieb weist somit einen konstruktiv einfachen Aufbau auf. Zum einen kann die Kugel auf und ab entlang der Führung geführt werden. Zum anderen kann die Kugel entlang der Kugelumlaufbahn abgerollt werden. Dadurch sind einfache Kraftverhältnisse und/oder geringe Reibverhältnisse gegeben.

Die Führung des Kugelspindelantriebs kann an einem Innenumfang des Rotors und die Kugelumlaufbahn des Kugelspindelantriebes an einem Außenumfang der Spindelmutter vorgesehen sein. Alternativ kann diese Anordnung auch vertauscht ausgebildet sein.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Längsachse der Führung sich parallel zur Rotationsachse der Kugelumlaufbahn erstreckt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Längsachse der Führung rechtwinklig zu einem Steigungsabschnitt der Kugelumlaufbahn ausgerichtet ist. Bei dieser Anordnung können verbesserte Kraftverhältnisse als bei der zuvor beschriebenen Anordnung gegeben sein.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führung durch eine Kugelführung, vorzugsweise eine Kugelführung mit einer U-förmigen Längsnut ausgebildet ist, welche an der Spindelmutter drehbar gelagert ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Führung an der Spindelmutter und der Einsteckbuchse oder an der Spindelmutter und der Trennkappe drehbar gelagert ist. Diese Kugelführung, welche an der Spindelmutter drehbar gelagert ist, weist den Vorteil auf, dass der Rotor konstruktiv einfach ausgestaltet sein kann und vereinfacht die Montage des Ventils.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kugelführung eine obere und eine untere Lagerstelle aufweist, welche an einem oberen und einem unteren Führungsabschnitt der Spindelmutter gelagert ist. Diese obere und untere Lagerstelle kann entsprechend den oberen und unteren Führungsabschnitt zumindest teilweise umgreifen. Insbesondere kann die Kugelführung an der Spindelmutter drehbar gelagert positioniert werden. Vorteilhafterweise kann die obere Lagerstelle ringförmig ausgebildet sein, welche oben auf den oberen Führungsabschnitt der Spindelmutter aufgesteckt wird. Insbesondere kann die untere Lagerstelle klammerförmig ausgebildet sein, sodass diese auf den unteren Führungsabschnitt der Spindelmutter aufgesteckt werden kann und/oder auf einem weiteren benachbarten Teil gelagert sein. Bevorzugt ist die obere Lagerstelle in der Funktion als ein Radiallager und die untere Lagerstelle in der Funktion als eine Arial-Radiallager ausgebildet.

Die Kugelführung, insbesondere die U-förmige Längsnut, erstreckt sich vorteilhafterweise entlang der gesamten Länge der Kugelumlaufbahn. Dadurch kann die Kugel des Kugelspindelantriebs zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag der Kugelumlaufbahn verfahren werden.

Der Rotor, der mit der Kugelführung zusammenwirkt, weist vorteilhafterweise an seinem Innenumfang einen sich parallel zur Rotationsachse erstreckenden Steg auf, der in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors an dem einen oder dem anderen Schenkel der U-förmigen Längsnut der Kugelführung zur rotierenden Mitnahme der Kugelführung anliegt. Der Aufbau eines solchen Rotors ist vereinfacht. Zudem kann dadurch ermöglicht sein, dass der Rotor mit einer Umdrehung vorzugsweise von weniger als 360°, insbesondere in einem Bereich von 320° bis 359°, angetrieben ist, bevor eine Übertragung der Drehbewegung auf die Spindelmutter über die Kugel erfolgt. Dadurch ist ermöglicht, dass die Länge der Steigung der Kugelumlaufbahn verringert werden kann.

Insbesondere ist durch die Ausgestaltung der Kugelführung und deren drehbarer Lagerung um die Spindelmutter ermöglicht, dass der Rotor eine Länge aufweist, die kürzer als die Länge der Kugelführung ist. Dadurch kann eine Kostenreduzierung erzielt werden, da der Rotor aus einem magnetischen Material, insbesondere Seltene Erden, aufgebaut ist. Zudem kann eine Verringerung des Gewichts des Rotors erzielt werden, wodurch auch die Antriebsmomente bzw. Trägheitskräfte beim Beschleunigen und/oder Abbremsen des Rotors verringert werden können.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Führung des Kugelspindelantriebs durch zwei parallel verlaufende Stege mit einer dazwischen angeordne- ten Nut ausgebildet ist. Die Nut kann einen halbrunden oder auch rechteckigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist der Abstand der Stege nur geringfügig größer oder mit einer Spielpassung zu dem Durchmesser der Kugel ausgebildet.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kugelumlaufbahn eine Ril- lung aufweist, die im Durchmesser dem der Kugel entspricht und vorzugsweise einen Kreisumfang von 120 bis 180° im Querschnitt umfasst. Alternativ kann der Querschnitt der Rillung auch rechteckig sein. Dieser Kreisumfang erfordert lediglich, dass die Kugel sicher in der Kugelumlaufbahn geführt ist. Vorzugsweise ist die Rillung helixförmig ausgebildet.

Diese Kugelumlaufbahn kann aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein. Die Ausgestaltung aus Kunststoff weist den Vorteil auf, dass der Kugelspindelantrieb gewichtssparend ausgebildet sein kann, insbesondere wenn eine Spindelmutter mit der Kugelumlaufbahn aus Kunststoff ausgebildet ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass am oberen und unteren Ende der Kugelumlaufbahn jeweils ein Endanschlag vorgesehen ist. Dadurch kann in einfacher Weise die Rollbewegung der Kugel in der Kugellaufbahn begrenzt und somit auch die Antriebsbewegung für eine Hubbewegung des Ventilschließgliedes stillgesetzt werden.

Bei einer aus Kunststoff ausgebildeten Kugelumlaufbahn kann vorteilhafterweise eine aus einem gegenüber Kunststoff härteren Material ausgebildeter Endanschlag vorgesehen sein. Dieser Endanschlag kann an der Kugelumlaufbahn angepresst, eingepresst, angeklebt oder in Form eines Verbundbauteils ausgebildet sein. Der Endanschlag kann aus Metall bestehen.

Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine in der Höhe platzsparende Anordnung für die Ansteuerung einer Hubbewegung des Ventilschließgliedes geschaffen werden kann. Die Spindelmutter des Spindelantriebes ist bevorzugt drehfest mit dem Gehäuse verbunden, insbesondere mit einer Öffnung des Gehäuses, in welche das Ventilschließglied einsteckbar ist. Die Trennkappe kann abdichtend zur Öffnung des Gehäuses angeordnet werden. Alternativ kann die Trennkappe auch die Öffnung umgreifend an dem Gehäuse vorgesehen sein.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Spindelmutter durch eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung drehfest mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Öffnung des Gehäuses verbunden ist. Dadurch wird zum einen ermöglicht, dass der Rotor gegenüber der Spindelmutter rotierend antreibbar ist und zum anderen kann eine Drehbewegung des Rotors auf die Spindel übertragbar sein, welche innerhalb der Spindelmutter auf- und abbewegbar vorgesehen ist.

Die bevorzugt aus Kunststoff ausgebildete Spindelmutter kann ein metallisches Einlegeteil aufweisen, durch welches dieses mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist. Dieses Einlegeteil kann beispielsweise bei der Herstellung der Spindelmutter durch einen Spritzgussvorgang mit eingebunden sein. Dadurch kann eine metallische Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäuse sowie eine axiale Befestigung der Spindelmutter geschaffen werden und gleichzeitig die gewichtsparende Ausgestaltung der Spindelmutter aus Kunststoff beibehalten bleiben.

Die Spindelmutter des Spindelantriebs weist bevorzugt ein Innengewinde auf, durch welches die Spindel mit einem darin eingreifenden Außengewinde für die Hubbewegung ansteuerbar ist.

Die Drehbewegung der Spindel wird vorteilhafterweise durch eine an dem Rotor angreifenden und fest mit der Spindel verbundenen Übertragungselement angesteuert. Dadurch kann eine einfache Verbindung zwischen dem Rotor und der Spindel geschaffen werden.

Das Gehäuse kann bevorzugt als eine Einschraubbuchse, Einpressbuchse oder eine Einsteckbuchse ausgebildet sein. In der Einsteckbuchse kann ein eingesteckter oder eingepresster Ventilsitz vorgesehen sein. Ein stirnseitiger Endabschnitt der Einsteckbuchse, in welchem der Ventilsitz vorgesehen ist, kann über eine Anschlussöffnung einer Anschlusseinrichtung in einen Durchgang der Anschlusseinrichtung einsetzbar sein. Dieser ermöglicht, dass zum einen eine einfache Herstellung des Gehäuses als Einsteckbuchse ermöglicht ist. Zum anderen kann durch die Einsteckbuchse ermöglicht sein, dass voneinander abweichende Ausgestaltungen des Ventilschließgliedes und/oder des Ventilsitzes und/oder einem Durchgangkanal im Ventilsitz in dieselbe Anschlusseinrichtung einsetzbar sind.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spindel des Spindelantriebes eine Ventilschließgliedaufnahme umfasst, in welche das Ventilschließglied entgegen einer Kraft eines Kraftspeicherelementes eintauchbar ist. Dadurch kann eine thermische Verspannung unterbunden bleiben, die bei einer erhöhten Schließkraft und einem darauffolgenden Erwärmen des Ventilsitzes aufgrund von Umgebungsbedingungen auftreten kann.

In der Ventilschließgliedaufnahme ist das Ventilschließglied bevorzugt drehentkoppelt gelagert ist. Dadurch wird ermöglicht, dass das Ventilschließglied mit einer vordefinierten Schließkraft in dem Ventilsitz anliegt. Dadurch kann eine Beschädigung bei einer Druckkrafterhöhung von dem Ventilschließglied auf den Ventilsitz vermieden werden.

Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Gehäuse, das Ventilschließglied, der Spindelantrieb, der Kugelspindelantrieb und der Rotor und vorzugsweise die Trennkappe als eine Baueinheit in die Anschlusseinrichtung einsetzbar sind. Dadurch kann ein einfacher und schneller Einbau und Zusammenbau eines solchen Regulierventils mit einem elektrischen Antrieb ermöglicht sein. Nach dem Einsetzen dieser Einbaueinheit in die Anschlusseinrichtung ist gegebenenfalls noch das Aufstecken der Trennkappe und dessen Befestigung sowie die Anordnung und Befestigung des Stators an der Anschlusseinrichtung erforderlich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Regelventils ist vorgesehen, dass bei einer Anordnung des Ventilschließgliedes in einer Schließposition und der Kugel des Spindelantriebes an einem oberen Endanschlag der Kugelumlaufbahn sowie bei einem mit einem Rechtsgewinde ausgebildeten Spindelantrieb der Rotor linksdrehend zur Ansteuerung einer Hubbewegung in die Arbeitsposition des Ventilschließgliedes angesteuert ist. Dabei wird zum einen der Rotor relativ zur Spindelmutter nach oben bewegt und zum anderen die Spindel innerhalb der Spindelmutter ebenfalls nach oben bewegt. Zudem bewegen sich die Kugel und die Spindel gegenläufig.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei dem Ventilschließglied in einer Schließposition und der Kugel des Spindelantriebes an einem oberen Endanschlag der Kugelumlaufbahn sowie bei einem mit einem Linksgewinde ausgebildeten Spindelantrieb der Rotor rechtsdrehend zur Ansteuerung der Hubbewegung des Ventilschließgliedes in die Arbeitsposition angesteuert ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Rotor als auch die Spindel relativ zur Spindelmutter nach oben bewegt. Zudem bewegen sich die Kugel und die Spindel gegenläufig.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Regelventils kann vorgesehen sein, dass das Ventilschließglied in einer Schließposition angeordnet ist und die Kugel des Kugelspindelantriebes an einem unteren Endanschlag der Kugelumlaufbahn anliegt und bei einem mit einem Rechtsgewinde ausgebildeten Spindelantrieb der Rotor rechtsdrehend zur Ansteuerung der Hubbewegung des Ventilschließgliedes in die Arbeitsposition angesteuert wird. Die Kugel und die Spindel bewegen sich in gleicher Richtung. Bei dieser Ausführungsform kann ein verkürzter Rotor vorgesehen sein.

Alternativ zu der vorbeschriebenen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Ventilschließglied in einer Schließposition angeordnet ist und die Kugel des Kugelspindelantriebes an einen unteren Endanschlag der Kugelumlaufbahn anliegt und bei einem mit einem Linksgewinde ausgebildeten Spindelantrieb der Rotor linksdrehend zur Ansteuerung der Hubbewegung des Ventilschließgliedes in die Arbeitsposition des Ventilschließgliedes angesteuert wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein verkürzter Rotor vorgesehen sein.

Diese vorstehenden Ausführungsformen zeigen, dass zum einen die Kugel des Kugelspindelantriebes an einem oberen Endanschlag oder an einem unteren Endanschlag bei einer Schließposition des Ventilschließgliedes vorgesehen sein kann und in beiden Fällen eine Hubbewegung des Ventilschließgliedes ansteuerbar ist. Auch kann eine Vertauschung des Spindelantriebs mit einem Rechts- oder Linksgewinde vorgesehen sein.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Regelventils mit einer Antriebseinrichtung,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Regelventils gemäß Figur 1 bei einem nicht dargestellten Stator der Antriebseinrichtung,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht des Regelventils gemäß Figur 1 mit einem Ventilschließglied in einer Schließposition,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht des Regelventils gemäß Figur 1 mit dem Ventilschließglied in einer Arbeitsposition, Figur 5 eine schematische Schnittansicht des Regelventils gemäß Figur 1 mit dem Ventilschließglied in einer Sicherungsposition,

Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Spindelmutter mit einer Kugelumlaufbahn eines Kugelspindelantriebes des Regelventils,

Figur 7 eine perspektivische Schnittansicht eines Rotors mit einer Führung des Kugelspindelantriebes,

Figur 8 eine perspektivische Schnittansicht auf den Kugelspindelantrieb zwischen dem Rotor und der Spindelmutter,

Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform zur Figur 3,

Figur 10 eine schematische Schnittansicht der alternativen Ausführungsform gemäß Figur 9 mit dem Ventilschließglied in einer Sicherungsposition,

Figur 11 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Kugelspindelantriebs des Regelventils,

Figur 12 eine perspektivische Ansicht des Spindelantriebs gemäß Figur 11,

Figur 13 eine perspektivische Ansicht einer Spindelmutter des Spindelantriebs gemäß Figur 11,

Figur 14 eine perspektivische Ansicht einer Kugelführung des Kugelspindelantriebs gemäß Figur 11, und Figur 15 eine perspektivische Schnittansicht eines Rotors für den Kugelspindelantrieb gemäß Figur 11. In Figur 1 ist perspektivisch ein Regelventil 11 dargestellt. Dieses Regelventil 11 ist an einer Anschlusseinrichtung 5 vorgesehen. Das Regelventil 11 umfasst eine Antriebseinrichtung 14. Diese Antriebseinrichtung 14 umfasst einen elektrischen Anschluss 15, insbesondere einen Stecker, der mit einer nicht näher dargestellten Steuerung verbindbar ist. Diese Antriebseinrichtung 14 umfasst einen elektrischen Motor 17, der auch als Trennkappenmotor bezeichnet wird, sowie eine Montageeinrichtung 16, insbesondere einen Befestigungsflansch. Die Antriebseinrichtung 14, insbesondere die Umhausung und der Stator 18, ist bevorzugt mit dem Montageflansch 16 an der Anschlusseinrichtung 5 lösbar befestigt. Dieser Motor 17 umfasst einen in der Umhausung der Antriebseinrichtung 14 feststehend angeordneten Stator 18 sowie einen drehend antreibbaren Rotor 19 (Figur 3). Zwischen dem Stator 18 und dem Rotor 19 ist eine Trennkappe 21 vorgesehen. Diese Trennkappe 21 ist mediendicht zu der Anschlusseinrichtung 5 bzw. zu einer Anschlussöffnung der Anschlusseinrichtung 5 angeordnet.

Die Figur 2 zeigt die Anschlusseinrichtung 5 mit einem daran lösbar befestigten Gehäuse 12 des Regelventils 11 sowie einer an dem Gehäuse 12 befestigten Trennkappe 21. Komponenten des Regelventils 11 sind in die Anschlusseinrichtung 5 eingesetzt und durch die Trennkappe 21 nach außen abgedichtet. Bevorzugt ist die Trennkappe 21 an einem oberen Abschnitt, insbesondere Ringbund, des Gehäuses 12 verlötet oder verschweißt. Der Stator 18 sowie die den Stator 18 aufnehmende Umhausung der Antriebseinrichtung 14 kann darauffolgend an der Anschlusseinrichtung 5 zur Komplettierung des Regelventils 11 montiert werden.

Dieses Regelventil 11 gemäß Figur 1 kann in der Anschlusseinrichtung 5 eines Kältekreislaufs eingesetzt werden, bei welchem beispielsweise das Kältemittel R134a, R1234y oder dergleichen verwendet wird. Auch kann dieses Regelventil 11 für ein Kältemittel CO2 eingesetzt werden. Die Anschlusseinrichtung 5 kann beispielsweise ein innerer Wärmetauscher, ein Chiller oder ein Anschlussblock sein. In Figur 3 ist eine schematische Schnittansicht des Regelventils 11 gemäß Figur 1 dargestellt. Die Anschlusseinrichtung 5 kann beispielsweise aus einem Aluminium bestehen. Insbesondere kann es sich um ein stranggepresstes Profil handeln, so dass die Anschlusseinrichtung 5 durch Ablängung des Profils auf ein Endmaß herstellbar ist. Die Anschlusseinrichtung 5 umfasst eine Zuführöffnung 6 sowie eine Abführöffnung 7, die durch einen Durchgang 8 miteinander verbunden sind. An einer Außenseite der Anschlusseinrichtung 5 ist eine Anschlussöffnung 9 vorgesehen, welche sich in die Anschlusseinrichtung 5 hinein erstreckt und in dem Durchgang 8 endet. Dadurch ist der Durchgang 8 über die Anschlussöffnung 9 von außen zugänglich.

Das Regelventil 11 umfasst ein Gehäuse 12, welches beispielsweise als eine Einschraubbuchse 31 ausgebildet ist. Diese Einschraubbuchse 31 kann zum Einsetzen in die Anschlussöffnung 9 ausgebildet sein. Die Einsteckbuchse 31 wird über ein Dichtelement 13 gegenüber der Anschlussöffnung 9 abgedichtet. In der Einschraubbuchse 31 kann ein Ventilschließglied 43 auf- und abbewegbar vorgesehen sein. Bei einer einfachen Ausgestaltung des Gehäuses 12 bzw. der Einschraubbuchse 31 dient die Einschraubbuchse 31 nur zur Fixierung in der Anschlusseinrichtung 5. Das Ventilschließglied 43 kann einen in dem Durchgang 8 angeordneten oder in dem Durchgang 8 eingepressten Ventilsitz 32 schließen. Das Gehäuse 12 kann, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, einen Endabschnitt aufweisen, welcher eine Einlassöffnung 24 sowie eine Auslassöffnung 26 umfasst, die durch einen Durchgangskanal 27 miteinander verbunden sind. Der Durchgangskanal 27 erstreckt sich innerhalb des Ventilsitzes 32. Zwischen dem Ventilsitz 32 und der Einlassöffnung 24 ist ein Regulierraum 29 vorgesehen.

Diese Einschraubbuchse 31 kann vorzugsweise an einem stirnseitigen Endabschnitt zwischen der Einlassöffnung 24 und der Auslassöffnung 26 außen umlaufend ein Dichtelement 23 aufweisen, so dass der Endabschnitt des Gehäuses 12 gegenüber dem Durchgang 8 abgedichtet ist. Der Ventilsitz 32 in dem Gehäuse 12 kann einteilig in der Einsteckbuchse 31 ausgebildet sein oder als ein Einpressteil ausgebildet sein. Alternativ kann der Ventilsitz 32 auch über ein Schraubgewinde in der Höhe einstellbar in der Einschraubbuchse 31 angeordnet werden.

Das Gehäuse 12 nimmt einen Spindelantrieb 34 auf. Dieser Spindelantrieb 34 ist dem stirnseitigen Endabschnitt des Gehäuses 12, der in die Anschlussöffnung 9 einsteckbar ist, gegenüberliegend angeordnet. Der Spindelantrieb 34 umfasst eine Spindelmutter 36 sowie eine Spindel 37. Zwischen der Spindelmutter 36 und der Spindel 37 wirken ein Innen- und Außengewinde 38, 39 miteinander für eine Relativbewegung der Spindel 37 und Spindelmutter 36. Die Spindel 37 ist um eine Längsachse 35 der Spindelmutter 36 drehbar.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spindelmutter 36 aus Kunststoff ausgebildet ist. Diese Spindelmutter 36 weist ein Einlegeteil 41 auf. Dieses Einlegeteil 41 dient zur axialen Sicherung der Spindel 37 zum Gehäuse 12. Das Einlegeteil 41 ist vorzugsweise metallisch ausgebildet. Dieses Einlegeteil 41 ist drehfest mit einem Abschnitt 42, insbesondere einem Ringabschnitt des Gehäuses 12 bzw. der Einsteckbuchse 31 verbunden. Das Einlegeteil 41 kann als eine Ringscheibe ausgebildet sein. Zur Fixierung an dem Abschnitt 42 kann eine Umbördelung, eine Verschweißung, eine Verpressung, eine Reibschluss, eine Verklebung oder dergleichen vorgesehen sein.

Die Spindel 37 weist an einem unteren zum Ventilsitz 32 weisenden Ende eine Ventilschließgliedaufnahme 44 auf. Durch diese Ventilschließgliedaufnahme 44 ist ein Ventilschließglied in Längsachse der Spindel 37 nachgiebig und/oder drehentkoppelt angeordnet. In der Ventilschließgliedaufnahme 44 ist ein Kraftspeicherelement 45 vorgesehen, welches das Ventilschließglied 43 in eine Ausgangsposition überführt. In dieser Ausgangsposition liegt eine umlaufende Schulter 46 des Ventilschließgliedes 43 an einem Ringbund 47 der Ventilschließgliedaufnahme 44 an. Am oberen Ende der Spindel 37 bzw. dem Ventilschließglied 43 gegenüberliegend ist ein Übertragungselement 51 fixiert. Dieses Übertragungselement 51 stellt eine Verbindung zwischen der Spindel 37 und dem Rotor 19 dar. Dadurch ist der Rotor 19 drehfest mit der Spindel 37 verbunden. Gleichzeitig ist der Rotor 19 durch das Übertragungselement 51 in seiner Position relativ zur Spindel 37 lagefixiert. Sofern die Spindel 37 relativ zur Spindelmutter 36 aufwärts bewegt wird, erfolgt auch eine Aufwärtsbewegung des Rotors 19.

Zwischen dem oberen Ende der Spindel 37 und des Außengewindes 39 der Spindel 37 ist eine Lagerung 40 vorgesehen, durch welche eine Hubbewegung der Spindel 37 relativ zur Spindelmutter 36 geführt ist. Durch diese axiale Führung der Spindel 37 über die Lagerung 40 in der Spindelmutter 36 kann eine Taumelbewegung des Rotors 19 bei dessen Drehbewegung verhindert sein. Dieser ermöglicht ein sehr geringes Spaltmaß zwischen einem Außenumfang des Rotors 19 und der Trennkappe 21. Dadurch kann wiederum eine verbesserte Kraftübertragung von dem Stator 18 auf den Rotor 19 ermöglicht sein.

Zwischen dem Rotor 19 und dem Spindelmutterantrieb 34, insbesondere der Spindelmutter 36, ist ein Kugelspindelantrieb 55 vorgesehen. Dieser Kugelspindelantrieb 55 dient zur Begrenzungeiner Hubbewegung des Ventilschließgliedes 43 aus einer Schließposition 48 gemäß Figur 3 in eine Arbeitsposition 57 gemäß Figur 4 und eine Sicherungsposition 58 gemäß Figur 5. Die Schließposition 48 ist durch einen unteren Endanschlag 66 an der Spindelmutter 36 bestimmt. Die Sicherungsposition 58 ist durch einen oberen Endanschlag 67 an der Spindelmutter 36 bestimmt. Der Kugelspindelantrieb 55 umfasst eine Kugelumlaufbahn 61, welche an einem Außenumfang der Spindelmutter 36 vorgesehen ist. Der Kugelspindelantrieb 55 umfasst eine Kugel 62 sowie eine Führung 63, welche bevorzugt an einem Innenumfang des Rotors 19 vorgesehen ist.

Die Trennkappe 21 umgibt den Rotor 19, den Kugelantrieb 55 , den Spindelmutterantrieb 34 und ist mediendicht an der Einsteckbuchse 31 oder zur Stirnseite der Anschlusseinrichtung 5 fixiert. Eine Umhausung der Antriebseinrichtung 14 weist eine Durchbrechung auf. Innerhalb der Durchbrechung ist die Trennkappe 21 vorgesehen. Der Stator 18 und der Rotor 19 sind somit durch die Trennkappe 21 getrennt. Der Stator 18 und der Rotor 19 sind in etwa auf derselben Höhe vorgesehen. Der Rotor 19 kann aus mehreren Segmenten bestehen, die mit deren Nord- und Südpol abwechselnd und aneinandergereiht positioniert sind. Durch eine Ansteuerung des Stators 18 kann der Rotor 19 in Drehung versetzt werden. Durch eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen des Rotors 19 ist ein Hub des Ventilschließgliedes 43 ansteuerbar.

In der Schließposition 48, in welcher das Ventilschließglied 43 den Ventilsitz 32 schließt, ist gemäß der Ausführungsform in Figur 3 die Kugel 62 an einem unteren Endanschlag 66 anliegend positioniert.

In Figur 4 ist das Ventilschließglied 43 in einer Arbeitsposition 57 übergeführt. Die Arbeitsposition 57 liegt zwischen der Schließposition 48 gemäß Figur 3 und der Sicherungsposition 58 in Figur 5. Durch die Ansteuerung des Motors 17 mit einer vorbestimmten Anzahl an Schritten oder Drehungen wird das Ventilschließglied 43 aus der Schließposition 48 gegenüber dem Ventilsitz 32 abgehoben und gibt den Durchgangskanal 27 frei. Bei einem angesteuerten Öffnungshub des Ventilschließgliedes 43 kann dieses die Arbeitsposition 57 einnehmen. In Figur 5 ist das Ventilschließglied 43 in einer Sicherungsposition 58 dargestellt. Das Ventilschließglied 43 ist in einer Position gegenüber dem Ventilsitz 32 abgehoben. Nach der Ansteuerung der Hubbewegung des Ventilschließgliedes 43 durch den Motor 17 befindet sich die Kugel 62 des Kugelspindelantriebs 61 an einem oberen Endanschlag 67. Die Hubbewegung des Ventilschließgliedes 43 ist in Öffnungsrichtung dadurch begrenzt. Die Sicherungsposition 58 bzw. obere Anschlagsposition wird bei normalem Betrieb nicht eingenommen. Sofern der Motor 18, der durch Antriebsschritte angesteuert wird, einen Schrittverlust erfahren sollte, also seine Position verliert, wird eine Öffnungsbewegung des Ventilschließgliedes 43 durch diese Sicherungsposition 58 begrenzt und das Regelventil 11 bleibt weiter funktionsfähig. Ein solches Regelventil 11 gemäß den Figuren 3 bis 5 kann bezüglich dem Spindelantrieb 34 und dem Kugelspindelantrieb 55 wie folgt ausgebildet sein. Das Ventilschließglied 43 ist in einer Schließposition 48 und somit ist die Spindel 37 in einer unteren Position. In dieser unteren Position der Spindel 37 ist auch der Rotor 19 in einer unteren Position. Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Kugel 62 in der Kugelumlaufbahn 61 in einer unteren Position angeordnet ist.

Sofern nun der Spindelantrieb 34 mit einem Rechtsgewinde ausgebildet ist und die Kugelumlaufbahn 61 rechtsdrehend ausgebildet ist, wird eine Drehrichtung des Rotors 19 nach links zum Öffnen des Ventilschließgliedes 43 angesteuert.

Sofern bei der vorbeschriebenen Ausführungsform der Spindelantrieb 34 mit einem Linksgewinde ausgebildet ist und die Kugelumlaufbahn 61 linksdrehend ist, wird eine Drehrichtung des Rotors 19 nach rechts angesteuert, um das Ventilschließglied 43 in eine geöffnete Position überzuführen.

In beiden Ausführungsformen bewegt sich die Kugel 61 und die Spindel 67 in gleicher Richtung. Dies weist den Vorteil auf, dass ein in der Länge verkürzter Rotor 19 ausgebildet sein kann und somit die Bauhöhe der Trennkappe 21 verringert werden kann.

In Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht der Spindelmutter 36 mit einem oberen Endanschlag 67 dargestellt. Die Spindelmutter 36 umfasst die Kugelumlaufbahn 61, welche am Außenumfang beispielsweise mit einem Rechtsgewinde ausgebildet ist. Die Lauffläche der Kugelumlaufbahn 61 ist an den Durchmesser der Kugel 62 angepasst. Bevorzugt wird der Durchmesser der Kugel 62 und somit die Steigung der Kugelumlaufbahn 61 dem Hubweg angepasst, welchen das Ventilschließglied 43 aus einer Schließposition 48 in die Arbeitsposition 57 zu überwinden hat. Der obere Endanschlag 67 kann durch eine Querschnittsfläche ausgebildet sein, welche die Kugelumlaufbahn 61 sperrt. Alternativ kann auch ein stiftförmiger Anschlag oder dergleichen vorgesehen sein. Ein solcher stiftförmige Anschlag kann bei der Ausgestaltung der Spindelmutter 36 als Kunststoffteil auch als Einlegeteil ausgebildet sein. Am oberen Ende der Spindelmutter 36 ragt ein Ende der Spindel 37 hervor. Gegenüberliegend ist ein Anschlussabschnitt 41 an der Spindelmutter 36 vorgesehen. Dieser kann aus Metall ausgebildet sein. Die Spindelmutter 36 und der Anschlussabschnitt 41 können als ein Verbundbauteil ausgebildet sein. Dieses wiederum ist mit dem Abschnitt 42 des Gehäuses 12 bzw. der Einsteckbuchse 31 verbunden.

In Figur 7 ist eine schematische Schnittansicht des Rotors 19 dargestellt. Der Rotor 19 ist hülsenförmig ausgebildet. An einem Ende der Hülse des Rotors 19 ist das Übertragungselement 51 befestigt. Dieses kann auch eingegossen sein. Alternativ kann dies auch durch eine Klebe-, Press-, Schraub- oder sonstige Verbindung an dem Rotor 19 befestigt sein. Am Innenumfang des Rotors 19 ist die Führung 63 ausgebildet. Diese Führung 63 umfasst zwei parallel zueinander beabstandete Stege 64, zwischen denen eine Nut 65 gebildet ist. Der Abstand der Stege 64 bzw. die Breite der Nut 65 entspricht dem Durchmesser der Kugel 62 oder ist geringfügig größer ausgebildet. Die Länge der Führung 63 kann größer als ein Abstand zwischen dem oberen und unteren Endanschlag 66, 67 sein. In dem Fall, dass die Gewinderichtung der Spindel 37 und der Kugelumlaufbahn 61 gleich sind, kann die Führung 63 kleiner als der Abstand zwischen dem oberen und unteren Endanschlag 66, 67 sein. Die Führung 63 am Rotor 19 kann aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein.

In Figur 8 ist eine perspektivische Schnittansicht des Kugelspindelantriebes 55 dargestellt. Die im Halbschnitt dargestellte Kugel 62 ist zum einen durch die Führung 63 des Rotors 18 gehalten und zum anderen in der Kugelumlaufbahn 61 durch die Führung 63 umlaufend geführt. Die Drehbewegung des Rotors gegenüber der Spindelmutter 36 im Uhrzeigersinn ist durch den oberen Anschlag 67 gesperrt. Die Kugel 62 liegt dann im oberen Anschlag 67 an. Analoges gilt für den unteren Anschlag 66. Bei dem Kugelspindelantrieb 55 des Regelventils 11 gemäß Figur 3 bis 5 ist bei einer Positionierung des Ventilschließgliedes 44 in der Schließposition 48 die Kugel 62 des Kugelspindelantriebes 55 an einem unteren Endanschlag 66 angeordnet. Der Kugelspindelantrieb 55 kann beispielsweise eine Kugelumlaufbahn 61 mit einer Steigung von 2,5 mm je Windung und vier Windungen aufweisen. Dadurch wird der Rotor 19 um einen Hub von 10 mm bei der Überführung des Ventilschließgliedes 43 aus der Schließposition 48 in Figur 3 in eine Sicherungsposition 58 gemäß Figur 5 um 10 mm verfahren. Zwischen der Spindelmutter 36 und der Spindel 37 kann beispielsweise das Gewinde eine Steigung von 0,5 mm aufweisen. Bei derselben Anzahl der Umdrehungen der Spindel 37, welche durch die Kugelumlaufbahn 61 an der Spindelmutter 36 beschränkt ist, insbesondere gemäß dem Ausführungsbeispiel, durchläuft das Ventilschließglied 43 bei vier Umdrehungen der Spindel 37 relativ zur Spindelmutter 36 einen Hubweg von 2 mm. Daraus ergibt sich der Gesamthub des Rotors 19 aus einer Schließposition 48 in die Sicherungsposition 58 von 8 mm.

In Figur 9 ist eine schematische Schnittansicht des Regelventils 11 dargestellt. Diese Schnittansicht entspricht der Ansicht gemäß Figur 3 mit einer Ausnahme, dass bei der Anordnung des Ventilschließgliedes 43 in der Schließposition 48 die Kugel 62 des Kugelspindelantriebes 55 an einem oberen Endanschlag 67 der Spindelmutter 36 positioniert ist. Diese alternative Anordnung zur Ansteuerung einer Hubbewegung des Ventilschließgliedes 43 ist ebenfalls möglich. Bei dieser Ausführungsform wird die Drehrichtung der Kugelumflaufbahn 61 oder des Innengewindes 38 der Spindel 37 gegenüber der Ausführungsform in Figur 3 geändert, insbesondere von rechtsdrehend auf linksdrehend.

Bei der Ansteuerung einer Öffnungsbewegung des Ventilschließgliedes 43 wandert die Kugel 62 in der Kugelumlaufbahn 61 in Richtung auf den unteren Endanschlag 66 der Spindelmutter 36. Dabei kann durch das Ventilschließglied 43 eine Arbeitsposition 57 eingenommen werden, die der gemäß Figur 4 entspricht. In Figur 10 ist die Sicherungsposition 58 für das Regelventil 11 dargestellt, bei welcher die Kugel 62 am unteren Endanschlag 66 der Spindelmutter 36 anliegt.

Bei dieser Ausführungsform des Regelventils 11 gemäß den Figuren 9 und 10 können folgende Ausgestaltungen von Spindelantrieb 34 und Kugelspindelantrieb 55 vorgesehen sein. Der Spindelantrieb 34 kann ein Rechtsgewinde aufweisen und der Kugelspindelantrieb 55 eine linksdrehende Kugelumlaufbahn 61 aufweisen. Die Drehrichtung des Rotors 19 zum Öffnen des Ventilschließgliedes 43 ist somit linksdrehend.

Alternativ kann der Spindelantrieb 34 ein Linksgewinde aufweisen und der Kugelspindelantrieb 55 eine rechtsdrehende Kugelumlaufbahn 61 umfassen, wobei eine Rechtsdrehung des Rotors 19 zum Öffnen des Ventilschließgliedes 43 angesteuert wird.

In beiden alternativen Ausführungsformen wandert die Kugel 62 von einem oberen Endanschlag 67 in Richtung auf den unteren Endanschlag 66.

Zum Überführen des Ventilschließgliedes 43 aus der Schließposition 48 gemäß Figur 9 in die Sicherungsposition 58 gemäß Figur 10 wurden bevorzugt ebenfalls vier Umdrehungen des Rotors 19 angesteuert. Dabei ergibt sich jedoch ein Gesamthub von 12 mm. Somit weist diese Ausführungsform einen um vier Millimeter gegenüber der Ausführungsform in Figur 3 und 4 größeren Gesamthub auf. Dies ist durch die Positionierung der Kugel 62 relativ zum unteren Endanschlag 66 beziehungsweise oberen Endanschlag 67 des Kugelspindelantriebes 55 bedingt.

In Figur 11 ist eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Kugelspindelantriebes 55 dargestellt. In Figur 12 ist dieser Kugelspindelantrieb 55 perspektivisch vergrößert dargestellt. Diese Ausführungsform des Kugelspindelantriebes 55 weicht in der Ausgestaltung des Rotors 19 und der Führung 63 von den vorangehenden Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 10 ab. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen der Spindelmutter 36 und dem Rotor 19 eine Kugelführung 71 vorgesehen ist. Diese Kugelführung 71 ist getrennt von dem Rotor 19 bzw. als ein separates Bauteil zu dem Rotor 19 ausgebildet. Die Kugelführung 71 ist drehbar zur Spindelmutter 36 um dieselbe Rotationsachse 35 gelagert. Die Kugelführung 71 ist bevorzugt getrennt zur Spindelmutter 36 ausgebildet. Diese Kugelführung 71, welche in Figur 14 dargestellt ist, ist ein separates Bauteil zur Spindelmutter 36 und zum Rotor 19. Die Kugelführung 71 umfasst eine U-förmige Längsnut 72. Die Breite und Tiefe der Längsnut 72 ist an die Größe der Kugel 62 angepasst oder umgekehrt, sodass die Kugel 62 entlang der Längsnut 72 auf- und abbewegbar im Zusammenspiel mit der Kugelumlaufbahn 61 ist. Am oberen und unteren Ende der Kugelführung 71 ist eine obere Lagerstelle 73 und eine untere Lagerstelle 74 vorgesehen. Die obere und untere Lagerstelle 73, 74 ist an einem oberen und unteren Ende der Längsnut 72 angebunden, vorzugsweise einteilig. Die obere Lagerstelle 73 ist beispielsweise als ein geschlossener Ring ausgebildet. Die untere Lagerstelle 74 ist beispielsweise als ein offener Ring ausgebildet. Diese untere Lagerstelle 74 kann als ein aufsteckbarer Clip ausgebildet sein.

Zur drehbaren Aufnahme der Kugelführung 71 ist an der Spindelmutter 36 am oberen Endabschnitt der Spindelmutter 36 ein oberer Führungsabschnitt 76 vorgesehen. Gegenüberliegend ist ein unterer Führungsabschnitt 77 vorgesehen. Die Spindelmutter 36 und der Anschlussabschnitt 41 sind bevorzugt als ein Bauteil aus Kunststoff ausgebildet. Eine solche Ausführungsform ist in Figur 13 dargestellt. Zwischen dem oberen Führungsabschnitt 76 und dem unteren Führungsabschnitt 77 sind der obere und untere Endanschlag 67, 66 der Kugelumlaufbahn 61 angeordnet. Der obere Führungsabschnitt 76 kann als ein Ring ausgebildet sein, der im Durchmesser kleiner ausgebildet ist als ein Außenumfang der Spindelmutter 36. Der untere Führungsabschnitt 77 kann als eine U-förmige Vertiefung ausgebildet sein. Dadurch kann nach dem Befestigen der Kugelführung 71 an der Spindelmutter 36 eine gesicherte Lagerung der Kugelführung 71 zur Spindelmutter 36 ermöglicht sein. Durch den unteren Führungsabschnitt 77 ist die Kugelführung 71 gegenüber der Spindelmutter 36 axial gesichert. Die Kugelführung 71 ist zur Spindelmutter 36 um 360° drehbar.

In Figur 15 ist eine perspektivische Schnittansicht des Rotors 19 dargestellt. Dieser Rotor 19 weicht dahingehend von der Ausführungsform in Figur 7 ab, dass an einem Innenumfang des Rotors 19 nur ein Steg 64 vorgesehen ist. Dieser Steg 64 ist bei der Ausführungsform des Rotors 19 gemäß Figur 15 nicht als Führung für die Kugel 62, sondern als ein Mitnehmer ausgebildet. Durch diesen Steg 64 wird die Kugelführung 71 in eine Drehbewegung gegenüber der Spindelmutter 36 versetzt. Dabei liegt der Steg 64 an einer Außenseite der Längsnut 72 der Kugelführung 71 an.

Durch die Ausgestaltung des Steges 64 in der Funktion als Mitnehmer am Rotor 19 ist ermöglicht, dass bei einem Antrieb des Rotors 19 in eine Drehrichtung der Steg 64 eine freie Umdrehung von nahezu 360° durchführen kann, bevor der Steg 64 an der Längsnut 72 anliegt, um die Kugelführung 71 in Drehung zu versetzen. Da das Übertragungselement 51 des Rotors 19 drehfest mit der Spindel 37 verbunden ist, kann durch die Drehung des Rotors 19 ohne Mitnahme der Kugelführung 71 bereits eine Drehbewegung der Spindel 37 angesteuert werden, ohne dass die Kugel 62 entlang der Kugelumlaufbahn 61 verfahren wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass bei gleicher Steigung und Anzahl der Windungen der Kugelumlaufbahn 61 wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform in Figur 1 bis 10 bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 11 bis 15 ein größerer Hubweg ansteuerbar ist.