Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und/oder des Oberbegriffs des Anspruchs 15.

Eine Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus der EP 1 123 155 B1 hervor. Bei dieser Ventileinrichtung wird die Steuermembran pneumatisch beaufschlagt, was den einsetzbaren Druckbereich auf sehr niedrige Drücke beschränkt oder große Übersetzungsflächen erfordert.

Eine Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15 geht aus der DE 195 42 797 B4 hervor. Die in dieser Schrift gezeigte Einrichtung baut sehr groß. Die Steuerung des Kraftspeichers erfolgt durch manuelle Verstellung.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Ventileinrichtung, bei welcher die oben beschriebenen Probleme zumindest teilweise vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Das Vorsehen eines zumindest teilweise im Ventilgehäuse angeordneten Steuerraums für ein im Wesentlichen inkompressibles Fluid (z. B. eine Flüssigkeit oder ein hochverdichtetes Gas) gestattet es, den einsetzbaren Druckbereich auf weit höhere Drücke zu erweitern als im Stand der Technik, ohne dass große Übersetzungsflächen notwendig wären. Mit der Erfindung eröffnen sich Druckbereiche bis zu 100 bar anstelle von ca. 25 bar wie beim Stand der Technik. Da das im Wesentlichen inkompressible Fluid als Übertragungsflüssigkeit für den durch die Druckerzeugungsvorrichtung erzeugten Druck fungiert, kann die Druckerzeugungsvorrichtung in Bezug auf das Verschlusselement beliebig angeordnet werden, was günstige Bauformen erlaubt.

Das Vorsehen einer steuerbaren Entlastungsvorrichtung, durch welche die vom Kraftspeicher auf das Druckübertragungselement ausgeübte Kraft reduzierbar ist, ermöglicht die Einstellung der Kraft durch eine Steuereinrichtung, sodass keine manuelle Verstellung erforderlich ist. Es sei angemerkt, dass im Folgenden die Begriffe Kraft und Druck austauschbar verwendet werden, da eine Umrechnung zwischen Kraft und Druck bei bekannter Fläche einfach durchführbar ist. Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels

erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

Fig. 2a eine Schnittdarstellung durch die Ventileinrichtung der Fig. 1 ,

Fig. 2b eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 2a,

Fig. 3 einen geänderten Zustand der Ventileinrichtung nach Fig. 2a und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel

erfindungsgemäßen Ventileinrichtung. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer vorgeschlagenen Ventileinrichtung, wobei die Schnittebene S der Schnittdarstellung nach Fig. 2a eingezeichnet ist.

Fig. 2a zeigt das Ventilgehäuse 1 mit einem Flüssigkeitszulauf 2 und einem Dosierventil 3, das eine von einem Verschlusselement 4 verschließbare Ausbringöffnung 5 aufweist. Über den Flüssigkeitszulauf 2 kann eine Flüssigkeit - beispielsweise eine flüssige Kunststoffkomponente eines ein- oder mehrkomponentigen Kunststoffgemisches - in das Dosierventil 3 eingebracht werden.

Es ist eine Drucksteuereinrichtung vorgesehen, welche auf die Flüssigkeit im Flüssigkeitszulauf 2 bzw. im Dosierventil 3 einwirkt. Die Drucksteuereinrichtung umfasst eine auf das Verschlusselement 4 einwirkende Steuermembran 6. Es ist eine Absperrmembran 7 vorgesehen, welche die Drucksteuereinrichtung vom Flüssigkeitszulauf 2 bzw. vom Dosierventil 3 trennt. Die Absperrmembran 7 ist an einem der Ausbringöffnung 5 abgewandten Ende des Verschlusselements 4 angeordnet. Die Drucksteuereinrichtung weist einen in diesem Ausführungsbeispiel vollständig im Ventilgehäuse 1 angeordneten fluiddichten Steuerraum 8 für ein im Wesentlichen inkompressibles Fluid auf. Wie dargestellt ist die Absperrmembran 7 in Form mehrerer Sandwich-artig angeordneter Einzelmembranen ausgebildet. Dies ist gegenüber einer einlagigen, dickeren Ausbildung einer Membran zu bevorzugen. Dies kann in Bezug auf alle Membranen erfolgen.

Es ist eine Druckerzeugungsvorrichtung vorgesehen, durch welche die Steuermembran 6 über ein im Steuerraum 8 angeordnetes inkompressibles Fluid mit Druck beaufschlagbar ist. Die Drucksteuereinrichtung umfasst ein zwischen der Steuermembran 6 und dem Verschlusselement 4 angeordnetes Übertragungselement 24 zur Übertragung des auf die Steuermembran 6 einwirkenden Druckes auf das Verschlusselement 4. Das Übertragungselement 24 ist in diesem Beispiel zwischen der Steuermembran 6 und der am Verschlusselement 4 angeordneten Absperrmembran 7 angeordnet. Das hier kolbenförmige Übertragungselement 24 besteht aus einem ersten Elementteil 24a, der mit dem Verschlusselement 4 verbunden ist und aus einem zweiten Elementteil 24b, der mit der Steuermembran 6 verbunden ist. Die einander zugewandten Enden von erstem Elementteil 24a und zweitem Elementteil 24b liegen aneinander an (z.B. momentenfrei über eine dazwischen angeordnete kugelige Fläche, nicht dargestellt), sodass bei einer Druckeinwirkung auf die Steuermembran 6 dieser Druck über den zweiten Elementteil 24b und den ersten Elementteil 24a auf das Verschlusselement 4 übertragen werden kann.

Die Druckerzeugungsvorrichtung weist ein durch einen Kraftspeicher 9 (hier in Form einer Schraubenfeder ausgebildet, auch andere Kraftspeicher wären einsetzbar) beaufschlagbares Druckübertragungselement 10 auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Stößel bzw. Kolben ausgebildet ist. Das Druckübertragungselement 10 beaufschlagt den Steuerraum 8, welcher hier mittels einer ersten Rollmembran 11 abgeschlossen ist.

Es ist eine steuerbare Entlastungsvorrichtung vorgesehen, durch welche die vom Kraftspeicher 9 auf das Druckübertragungselement 10 ausgeübte Kraft reduzierbar ist. Die steuerbare Entlastungvorrichtung ist hier in Form eines mit einem unter Druck stehenden Fluid füllbaren Entlastungsraums 12 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Fluid um Luft. Das Fluid kann über eine Fluidöffnung 13 in den Entlastungsraum 12 eingebracht und, zum Beispiel über einen Proportionaldruckregler, unter einem einstellbaren Druck gehalten werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt das Fluid auf eine Schulter 14 des Druckübertragungselements 10 ein und reduziert so die vom Kraftspeicher 9 auf das Druckübertragungselement 10 ausgeübte Kraft um ein einstellbares Maß. Die vom Kraftspeicher 9 auf das Druckübertragungselement 10 ausgeübte Kraft ist also eine Maxi mal kraft, welche je nach Einstellung des Druckes des Fluids auf das gewünschte Maß reduziert werden kann.

Der Fluiddruck im Steuerraum 8 entsteht aus der durch den Kraftspeicher 9 auf die erste Rollmembran 1 1 ausgeübten Kraft, abzüglich der dem Kraftspeicher 9 entgegenwirkenden Kraft aus dem Entlastungsraum 12. Auf die Absperrmembran 7 wirkt eine durch die ausströmende Flüssigkeit entstehende Kraft. Die Dimensionierung von Absperrmembran 7 und Steuermembran 6 ist so gewählt, dass der niedrigere Druck des Fluids im Steuerraum 8 (z.B. 30 bar) im Gleichgewicht steht mit dem größeren Druck, der durch die ausströmende Flüssigkeit erzeugt wird (z.B. 90 bar). Dies entspricht einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 3. Kommt es zu Druckschwankungen, können sich die Absperrmembran 7 und die Steuermembran 6 so (in Fig. 2a nach links oder rechts) bewegen, dass bei einem vergrößerten oder verkleinerten Spalt zwischen Verschlusselement 4 und Ausbringöffnung 5 ein neues Gleichgewicht entsteht.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ausfallssicher in Bezug auf einen Ausfall des durch das Fluid aufgebrachten Druckes insofern, als es bei einem Ausfall zu einem sicheren Schließen der Ausbringöffnung 5 durch das Verschlusselement 4 kommt: fehlt der Druck des Fluids im Entlastungsraum 12, so wird die vom Kraftspeicher 9 auf das Druckübertragungselement 10 ausgeübte Kraft nicht reduziert. Diese Kraft ist so bemessen, dass sie ausreicht, um die Ausbringöffnung 5 durch das Verschlusselement 4 zu schließen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kraftspeicher 9 zweiteilig ausgebildet: es sind ein erster Kraftspeicher 91 und ein zweiter Kraftspeicher 92 vorgesehen, die hintereinander geschaltet sind und die sich jeweils an einem Flansch 16 abstützen, wobei dieser Flansch 16 an einem verschiebbar am Druckübertragungselement 10 angeordneten Schlitten 15 angeordnet ist. Der Schlitten 15 steht über Gleitlager 17 mit dem Druckübertragungselement 10 in Kontakt.

Das Druckübertragungselement 10 weist einen Kopfteil 19 auf, wobei eine zweite Rollmembran 18 zwischen dem Kopfteil 19 und der Schulter 14 eingeklemmt ist.

Anders als dargestellt muss das den Steuerraum 8 gegen die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. gegen den Kopfteil 19 des Druckübertragungselements 10 der Druckerzeugungsvorrichtung abdichtende Element bzw. das den Entlastungsraum 12 gegen die Schulter 14 des Druckübertragungselements 10 abdichtende Element nicht als Rollmembran ausgebildet sein. Alternativ können Flachmembranen oder Kolbendichtungen zum Einsatz kommen.

Zum vollständigen Verschließen der Ausbringöffnung 5 durch das Verschlusselement 4 ist ein, vorzugsweise pneumatisch beaufschlagbares, Stellelement 20 vorgesehen. Kommt es wie oben beschrieben zu einem Ausfall des Pneumatiksystems, wäre eine sicherer Verschluss der Ausbringöffnung 5 durch das Stellelement 20 nicht gewährleistet. Es greift jedoch die oben beschriebene Ausfallsicherung. Fig. 2b zeigt eine Schnittdarstellung durch das Dosierventil 3 gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 2a. Das Verschlusselement 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel an einem Innenmantel 22 des Dosierventils 3 anliegende Vorsprünge 21 auf, über welche es gegen ein radiales Ausweichen in Bezug auf die in diesem Fall düsenförmige Ausbringöffnung 5 gesichert ist.

In Fig. 3 ist ersichtlich, dass das Ventilgehäuse 1 in diesem Beispiel zwei Ventilgehäuseteile umfasst, nämlich einen ersten Ventilgehäuseteil 1a und einen zweiten Ventilgehäuseteil 1 b, der mit dem ersten Ventilgehäuseteil 1 a lösbar verbindbar ist. In der gezeigten Darstellung sind erster Ventilgehäuseteil 1 a und zweiter Ventilgehäuseteil 1 b voneinander gelöst dargestellt. Das Dosierventil 3, die Ausbringöffnung 5, das Verschlusselement 4, der Flüssigkeitszulauf 2 und die Absperrmembran 7 sind im ersten Ventilgehäuseteil 1 a angeordnet und der Steuerraum 8, die Steuermembran 6, der Entlastungsraum 12, das Druckübertragungselement 10 und der Kraftspeicher 9 sind im zweiten Ventilgehäuseteil 1 b angeordnet. Das erste Elementteil 24a des zweiteiligen Übertragungselements 24 ist in einer Öffnung im ersten Ventilgehäuseteil 1 a angeordnet. Das zweite Elementteil 24b ist im zweiten Ventilgehäuseteil 1 b angeordnet. Ein freies Ende des zweiten Elementteils 24b ragt über die Oberfläche des zweiten Ventilgehäuseteils 1 b heraus. Das Verbinden des zweiten Ventilgehäuseteils 1 b mit dem ersten Ventilgehäuseteil 1a kann erleichtert werden, indem das freie Ende des zweiten Elementteils 24b in die Öffnung im ersten Ventilgehäuseteil 1a eingeführt wird.

Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung gemäß Fig. 2a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Ventileinrichtung. Die Ventileinrichtung umfasst in diesem Beispiel ein dreiteilig ausgebildetes Ventilgehäuse 1 , umfassend einen ersten Ventilgehäuseteil 1 a, einen zweiten Ventilgehäuseteil 1 b und einen dritten Ventilgehäuseteil 1c. Im ersten Ventilgehäuseteil 1 a sind das Dosierventil 3, die Ausbringöffnung 5, das Verschlusselement 4, der Flüssigkeitszulauf 2, die Absperrmembran 7 und das erste Elementteil 24a des zweiteiligen Übertragungselements 24 angeordnet. Mit dem ersten Ventilgehäuseteil 1a ist der zweite Ventilgehäuseteil 1 b verbunden, in dem das zweite Elementteil 24b, die Steuermembran 6 und ein dritter Steuerraumbereich 8c des Steuerraums 8 angeordnet sind. Im dritten Ventilgehäuseteil 1 c sind die Druckerzeugungsvorrichtung (Druckübertragungselement 10, Kraftspeicher 9), die Entlastungsvorrichtung (Entlastungsraum 12) und ein erster Steuerraumbereich 8a angeordnet. Die ebenfalls im dritten Ventilgehäuseteil 1c angeordnete erste Rollmembran 1 1 begrenzt den ersten Steuerraumbereich 8a gegenüber der Druckerzeugungsvorrichtung. Der erste Steuerraumbereich 8a ist über eine Leitung 23 - welche einen zweiten Steuerraumbereich 8b bildet - mit dem dritten Steuerraumbereich 8c im zweiten Ventilgehäuseteil 1 b verbunden. In diesem Beispiel bilden der erste Steuerraumbereich 8a, der zweite Steuerraumbereich 8b und der dritte Steuerraumbereich 8c gemeinsam den Steuerraum 8 der Ventileinrichtung.

Bezugszeichenliste:

1 Ventilgehäuse

1 a erster Ventilgehäuseteil

1 b zweiter Ventilgehäuseteil

1 c dritter Ventilgehäuseteil

2 Flüssigkeitszulauf

3 Dosierventil

4 Verschlusselement

5 Ausbringöffnung

6 Steuermembran

7 Absperrmembran

8 Steuerraum

8a erster Steuerraumbereich

8b zweiter Steuerraumbereich

8c dritter Steuerraumbereich

9 Kraftspeicher

91 erster Kraftspeicher

92 zweiter Kraftspeicher

10 Druckübertragungselement

1 1 erste Rollmembran

12 Entlastungsraum

13 Fluidöffnung

14 Schulter

15 Schlitten

16 Flansch

17 Gleitlager

18 zweite Rollmembran

19 Kopfteil des Drückübertragungselements 10

20 Stellelement

21 Vorsprünge

22 Innenmantel

23 Leitung

24 Übertragungselement

24a erster Elementteil

24b zweiter Elementteil