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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Steuern der Strömung eines Fluids, insbesondere in einem Kreislauf, die einen Steuerkolben aufweist. Die Erfindung betrifft zudem einen solchen Steuerkolben.
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Ventileinrichtungen kommen üblicherweise zur Steuerung der Strömung von Fluiden zum Einsatz. Mit solchen Ventileinrichtungen ist es beispielsweise möglich, die Strömung des Fluids zu unterbrechen oder freizugeben.
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Solche Ventileinrichtungen weisen zu diesem Zweck gewöhnlich einen in einem Führungskanal geführten Steuerkolben auf, der im Führungskanal in einer Verstellrichtung verstellbar ist. Derartige Steuerkolben weisen üblicherweise einen geschlossenen Kolbenkörper auf. Zum Sperren der Strömung des Fluids durch die Ventileinrichtung sperrt der Kolbenkörper einen Strömungspfad zwischen einem Einlass und einem Auslass. Zur Freigabe des Strömungspfads wird der Steuerkolben in Verstellrichtung derart verstellt, dass er sich zumindest teilweise außerhalb des Strömungspfads befindet, so dass das Fluid zwischen dem Einlass und dem Auslass strömen kann.
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Sind in einer zugehörigen Anwendung, beispielsweise zum Steuern der Strömung eines Fluids durch einen Kreislauf, zwei oder mehr Varianten zur Freigabe unterschiedlicher Strömungswege erwünscht, so weisen derartige Ventileinrichtungen gewöhnlich für die jeweilige Variante, insbesondere für den jeweiligen Strömungspfad, einen zugehörigen Steuerkolben mit einem zugehörigen Führungskanal auf.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art sowie für einen Steuerkolben für eine solche Ventileinrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte und kompakte Ausbildung und/oder eine erhöhte Variabilität in der Steuerung der Strömung eines Fluids auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Steuerkolben einer Ventileinrichtung einen durchströmbaren Kanal auszubilden, der in einer entsprechenden Stellung des Steuerkolbens in der Ventileinrichtung zur Freigabe der Strömung zwischen einem Einlass und einem Auslass von dem Fluid durchströmt ist, so dass ein Strömungspfad zwischen dem Einlass und dem Auslass durch den Kolbenkanal verläuft, und den Steuerkolben zum Sperren der Strömung zwischen dem Einlass und dem Auslass, insbesondere zum Sperren des Strömungspfads, in einer Verstellrichtung zu verstellen. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Steuerkolben, welche durch eine Verstellung eines Kolbenkörpers gänzlich aus dem Strömungspfad zur Freigabe des Strömungspfads erfordern, führt dies zu einem vereinfachten und kompakten Aufbau der Ventileinrichtung sowie einer vereinfachten Verstellung des Steuerkolbens. Zudem lässt sich der Steuerkolben auf diese Weise kompakter realisieren. Darüber hinaus ist es somit möglich, durch das Vorsehen von zwei oder mehr solchen Kolbenkanälen mehrere Strömungspfade jeweils zu sperren und freizugeben, so dass die üblicherweise von separaten Steuerkolben erfolgte Freigabe und Sperrung durch denselben Steuerkolben mit zwei oder mehr Kolbenkanälen übernommen werden kann. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung und einer kompakteren Ausbildung der Ventileinrichtung.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Ventileinrichtung einen in eine Verstellrichtung verlaufenden Führungskanal auf, in welchem der Steuerkolben in Verstellrichtung verstellbar aufgenommen ist. Die Ventileinrichtung weist zumindest einen Einlass zum Einlassen des Fluids in die Ventileinrichtung und wenigstens einen Auslass zum Auslassen des Fluids aus der Ventileinrichtung auf, wobei zumindest einer der Einlässe und wenigstens einer der Auslässe fluidisch mit dem Führungskanal verbunden ist. Der Steuerkolben ist im Führungskanal in Verstellrichtung zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbar. In einer der Stellungen sperrt der Steuerkolben einen Strömungspfad zwischen wenigstens einem der Einlässe und wenigstens einem der Auslässe, wohingegen der Steuerkolben in einer anderen Stellung den Strömungspfad freigibt, so dass das Fluid im Betrieb zwischen dem Einlass und dem Auslass strömen kann. Der Steuerkolben weist erfindungsgemäß zumindest einen Kolbenkanal auf, der im Steuerkolben ausgebildet ist und der einen Kanaleinlass und einen zum Kanaleinlass beabstandeten Kanalauslass aufweist, wobei der Strömungspfad in der den Strömungspfad freigebenden Stellung des Steuerkolbens durch zumindest einen der wenigstens einen Kolbenkanäle verläuft.
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Vorteilhaft verläuft der Strömungspfad in der den Strömungspfad freigebenden Stellung des Steuerkolbens durch einen zugehörigen der zumindest einen Kolbenkanäle. Somit ist es möglich, die Strömung des Fluids im Betrieb klarer und definierter zu erlauben und zu unterbrechen.
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Der zumindest eine Kolbenkanal ist zweckmäßig innerhalb des Steuerkolbens, insbesondere innerhalb eines Kolbenkörpers des Steuerkolbens, begrenzt. Dementsprechend begrenzt der Steuerkolben in der den Strömungspfad freigebenden Stellung den Strömungspfad innerhalb des Steuerkolbens, wobei der Strömungspfad durch den Kolbeneinlass und den Kolbenauslass hindurchführt.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen weist der Steuerkolben zumindest zwei solche Kolbenkanäle auf, welche innerhalb des Steuerkolbens fluidisch voneinander getrennt sind. Somit ist es möglich, mit dem Steuerkolben wenigstens zwei Strömungspfade jeweils freizugeben und zu sperren und/oder mit dem Steuerkolben bei unterschiedlichen Stellungen des Steuerkolbens denselben Strömungspfad freizugeben. Insgesamt kann somit mit demselben Steuerkolben eine variablere Steuerung der Strömung des Fluids durch die Ventileinrichtung erfolgen.
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Weist der Steuerkolben zumindest zwei solche Kolbenkanäle auf, ist es bevorzugt, wenn für den jeweiligen Kolbenkanal ein zugehöriger Strömungspfad vorgesehen ist. Das heißt insbesondere, dass der Steuerkolben für den jeweiligen Kolbenkanal in eine zugehörige Stellung verstellbar ist, in der der Kolbenkanal den zugehörigen Strömungspfad freigibt. Vorstellbar ist es hierbei, dass sich die freigebenden Stellungen der Kolbenkanäle voneinander unterscheiden, so dass bei einer Stellung des Steuerkolbens einer der Strömungspfade durch einen der Kolbenkanäle hindurch verläuft, wohingegen ein anderer der Strömungspfade durch den Steuerkolben gesperrt ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, dass in einer der Stellungen des Steuerkolbens wenigstens zwei der zumindest zwei Kolbenkanäle jeweils einen zugehörigen der Strömungspfade freigeben.
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Prinzipiell können der Kanaleinlass und der Kanalauslass des jeweiligen Kolbenkanals relativ zueinander beliebig angeordnet sein, sofern sie zueinander beabstandet sind. Insbesondere ist es vorstellbar, dass der Kanaleinlass und der Kanalauslass zumindest einer der Kolbenkanäle entlang der Verstellrichtung zueinander beabstandet sind.
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Vorstellbar ist es zudem, dass der Kanaleinlass und der Kanalauslass zumindest einer der wenigstens einen Kolbenkanäle quer zur Verstellrichtung voneinander abgewandt sind. Hierbei können der Kanaleinlass und der Kanalauslass in einer gemeinsamen, quer zur Verstellrichtung verlaufenden Ebene angeordnet sein.
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Vorstellbar ist es zudem, dass der Kanaleinlass und der Kanalauslass zumindest einer der wenigstens einen Kolbenkanäle derart angeordnet sind, dass der Kolbenkanal innerhalb des Steuerkolbens gekrümmt verläuft.
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Zu diesem Zweck kann der Kanaleinlass zumindest einer der wenigstens einen Kolbenkanäle in einer quer zur Verstellrichtung verlaufenden ersten Richtung offen und der zugehörige Kanalauslass in einer quer zur Verstellrichtung verlaufenden zweiten Richtung offen sein, wobei die zweite Richtung relativ zur ersten Richtung geneigt verläuft. Geneigt bedeutet vorliegend insbesondere dass die erste Richtung und die zweite Richtung nicht parallel zueinander verlaufen. Die erste Richtung und die zweite Richtung können also insbesondere relativ zueinander quer verlaufen.
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Der Steuerkolben weist zweckmäßig zumindest einen Kolbenkörper auf, in dem zumindest einer der wenigstens einen Kolbenkanäle ausgebildet ist.
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Der Steuerkolben kann einen einzigen solchen Kolbenkörper aufweisen, in dem sämtliche der Kolbenkanäle ausgebildet sind.
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Weist der Steuerkolben zumindest zwei Kanalkörper auf, so ist es vorstellbar, dass der Steuerkolben wenigstens zwei solche Kolbenkörper aufweist, die in Verstellrichtung zueinander beabstandet sind, wobei in zumindest zwei der wenigstens zwei Kolbenkörper jeweils ein solcher Kolbenkanal ausgebildet ist. Dabei sind die Kolbenkörper zweckmäßig miteinander verbunden, so dass sie sich gemeinsam in Verstellrichtung bewegen. Zu diesem Zweck kann der Steuerkolben zwischen den Kolbenkörpern eine diese miteinander verbindende Stange aufweisen.
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Zumindest einer der zumindest einen Kolbenkörper kann Wände aufweisen, welche den zumindest einen Kolbenkanal innerhalb des Kolbenkörpers begrenzen. Insbesondere weist der Kolbenkörper eine Außenwand auf, welche die Außenmantelfläche des Kolbenkörpers zumindest teilweise bilden kann. Zudem kann der Kolbenkörper in seinem Inneren zumindest eine Innenwand aufweisen, welche im Kolbenkörper zumindest einen Strömungspfad bzw. einen Kolbenkanal begrenzt. Insbesondere kann zumindest eine der wenigstens einen Innenwände im Kolbenkörper zwei Kolbenkanäle voneinander trennen. Hierbei kann die Wandstärke der Wände gleich oder unterschiedlich sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens einer der zumindest einen Kolbenkörper massiv ausgebildet sein, wobei der zumindest eine Kolbenkanal im Kolbenkörper ausgespart ist.
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Der jeweilige Kolbenkörper kann prinzipiell beliebig hergestellt sein.
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Denkbar ist es, zumindest einen der wenigstens einen Kolbenkörper durch Spritzguss, insbesondere Kunststoffspritzguss, oder additive Fertigung ohne Materialanhäufung herzustellen. Bei zumindest einem der wenigstens einen Kolbenkörper kann es sich also um ein Spritzgussbauteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussbauteil, handeln.
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Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Steuerkolben im Führungskanal gegenüber Drehungen um die Verstellrichtung als Drehachse gesichert ist. Somit ist die Position des jeweiligen Kanaleinlasses und Kanalauslasses in Drehrichtung fixiert. Dies führt zu einer vereinfachten Ausbildung der Ventileinrichtung und einem vereinfachteren, besser definierten Verstellen des Steuerkolbens zwischen den Stellungen. Zudem ist es auf diese Weise möglich, die fluidischen Verbindungen des Führungskanals mit dem zumindest einen Einlass und dem wenigstens einen Auslass lediglich lokal und/oder einfacher und präziser zu realisieren.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weist der Steuerkolben eine asymmetrische Außenmantelfläche auf. Die Außenmantelfläche des Steuerkolbens ist also bezüglich der Verstellrichtung als Rotationsachse nicht rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies führt insbesondere zu einer Sicherung des Steuerkolbens gegenüber Drehungen um die Verstellrichtung als Drehachse. Bei einer komplementären Ausbildung des Führungskanals ist darüber hinaus ein Zusammenwirken des Steuerkolbens mit dem Führungskanal in der Art einer Poka-Yoke-Verbindung realisiert. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung und Montage der Ventileinrichtung und/oder reduziert zumindest fehlerhafte Montagen der Ventileinrichtung. Insbesondere werden somit fehlerhafte relative Anordnungen des zumindest einen Kanaleinlasses und des zumindest einen Kanalauslasses im Führungskanal, insbesondere relativ zu dem zumindest einen Einlass und dem wenigstens einen Auslass verhindert oder die entsprechende Gefahr zumindest reduziert.
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Als vorteilhaft erweisen sich hierbei Ausführungsformen, bei denen der Steuerkolben einen Querschnitt mit einer Außenkontur aufweist, die in der Art eines Vielecks, insbesondere eines Vierecks, geformt ist. Der Querschnitt des Steuerkolbens ist also in zumindest einem Abschnitt des Steuerkolbens vieleckig. Die führt zu einer vereinfachten Sicherung des Steuerkolbens gegenüber Drehungen um die Verstellrichtung als Drehachse. Darüber hinaus kann der Führungskanal auf diese Weise, insbesondere im Vergleich zu einer zylindrischen Form und somit einem kreisförmigen Querschnitt, mit einem reduzierten Materialaufwand hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Steuerkolben im Querschnitt eine Außenkontur aufweist, die in der Art eines Bogenvielecks, insbesondere eines Bogenvierecks, geformt ist.
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Die Verstellung des Steuerkolbens in Verstellrichtung kann prinzipiell beliebig erfolgen. Vorstellbar ist es insbesondere, die Ventileinrichtung mit einer Verstelleinrichtung zu versehen, welche den Steuerkolben zwischen den Stellungen verstellt.
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Bevorzugt ist der Steuerkolben in Richtung einer der wenigstens einen Stellungen federbeaufschlagt. Das heißt insbesondere, dass eine Federkraft den Steuerkolben in Richtung der entsprechenden Stellung verstellt. Dies führt dazu, dass der Steuerkolben ohne weitere Krafteinwirkung in die entsprechende Stellung verstellt ist, so dass zumindest zum Verstellen in dieser Stellung keine weiteren Maßnahmen, insbesondere keine weiteren Vorrichtungen und dergleichen, notwendig sind.
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Vorteilhaft ist die Ventileinrichtung derart ausgebildet, dass der Führungskanal fluidisch mit zumindest einem der wenigstens einen Einlässe und/oder zumindest einem der wenigstens einen Auslässe verbunden ist, derart, dass der Druck in dem Fluid den Steuerkolben entgegen der Federbeaufschlagung und somit entgegen der Federkraft beaufschlagt. Das heißt insbesondere, dass der Steuerkolben abhängig von dem in dem Fluid herrschenden Druck zwischen den Stellungen verstellt wird. Somit ist es insbesondere möglich, die Ventileinrichtung derart auszugestalten, dass die Verstellung des Steuerkolbens zwischen den Stellungen lediglich abhängig von dem Druck im Fluid und selbsttätigend, das heißt ohne weitere Verstelleinrichtung, erfolgt. Dies führt zu einer erheblichen Vereinfachung der Ausgestaltung der Ventileinrichtung.
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Die Ventileinrichtung kann prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen. Hierzu gehört insbesondere der Einsatz in einem Kreislauf, in welchem im Betrieb das Fluid zirkuliert, wobei die Ventileinrichtung die Strömung des Fluids steuert. Insbesondere kann mit der Ventileinrichtung die Strömung des Fluids zwischen verschiedenen Zweigen des Kreislaufs gesteuert werden.
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Es versteht sich, dass neben der Ventileinrichtung auch der Steuerkolben der Ventileinrichtung als solcher zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 einen Schnitt durch eine Ventileinrichtung mit einem Steuerkolben in einer ersten Stellung,
- 2 den Schnitt aus 1 bei einer zweiten Stellung des Steuerkolbens,
- 3 den Schnitt aus 1 bei einer dritten Stellung des Steuerkolbens,
- 4 eine isometrische Ansicht des Steuerkolbens bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
- 5 eine Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung mit dem Steuerkolben aus 4,
- 6 einen Querschnitt durch die Ventileinrichtung der 5,
- 7 einen Querschnitt der Ventileinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel und bei einer ersten Stellung des Steuerkolbens,
- 8 den Querschnitt aus 7 bei einer zweiten Stellung des Steuerkolbens,
- 9 einen Querschnitt des Steuerkolbens bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 10 einen Querschnitt des Steuerkolbens bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
- 11 eine isometrische, teilweise transparente Ansicht des Steuerkolbens bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Eine Ventileinrichtung 1, wie sie beispielsweise in den 1 bis 11 gezeigt ist, weist einen Führungskanal 2 sowie einen im Führungskanal 2 angeordneten Steuerkolben 3 auf. Der Führungskanal 2 erstreckt sich in eine Verstellrichtung 4, in der der Steuerkolben 3 im Führungskanal 2 verstellbar angeordnet ist. Der Steuerkolben 3 ist somit im Führungskanal 2 in Verstellrichtung 4 zwischen zumindest zwei Stellungen 5 verstellbar. Die Ventileinrichtung 1 weist zudem zumindest einen Einlass 6 zum Einlassen eines Fluids und zumindest einen Auslass 7 zum Auslassen des Fluids auf. Mit der Ventileinrichtung 1, insbesondere dem Steuerkolben 3 wird dabei die Strömung des Fluids gesteuert. Der Steuerkolben 3 weist zumindest einen Kolbenkanal 8 auf, der im Steuerkolben 3 ausgebildet ist und einen Kanaleinlass 9 sowie einen zum Kanaleinlass 9 beabstandeten Kanalauslass 10 aufweist. Der Steuerkolben 3 sperrt in zumindest einer der wenigstens zwei Stellungen 5 einen Strömungspfad 11 zwischen zumindest einem der wenigstens einen Einlässe 6 und wenigstens einem der zumindest einen Auslässe 7 und gibt den Strömungspfad 11 in einer anderen der Stellungen 5 frei. Hierbei verläuft der Strömungspfad 11 in der dem Strömungspfad 11 freigebenden Stellung 5 des Steuerkolbens 3 durch zumindest einen der wenigstens einen Kolbenkanäle 8.
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Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 weist die Ventileinrichtung 1 für den jeweiligen Einlass 6 einen zugehörigen Auslass 7 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind rein beispielhaft vier Einlässe 6 mit jeweils einem zugehörigen Auslass 7 vorgesehen. Hierbei verläuft zwischen dem jeweiligen Einlass 6 und dem zugehörigen Auslass 7 ein zugehöriger Strömungspfad 10. Die Ventileinrichtung 1 der 1 bis 3 weist also einen ersten Einlass 6a sowie einen zugehörigen ersten Auslass 7a auf, zwischen denen ein erster Strömungspfad 11a verläuft. Analog hierzu verläuft zwischen einem zweiten Einlass 6b und einem zweiten Auslass 7b ein zugehöriger zweiter Strömungspfad 11b, zwischen einem dritten Einlass 6c und einem dritten Auslass 7c ein zugehöriger dritter Strömungspfad 11c und zwischen einem vierten Einlass 6d und einem zugehörigen vierten Auslass 7d ein zugehöriger vierter Strömungspfad 11d. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Steuerkolben 3 zwei Kolbenkanäle 8, nämlich einen ersten Kolbenkanal 8a mit einem ersten Kanaleinlass 9a und einem ersten Kanalauslass 10a sowie einen zweiten Kolbenkanal 8b mit einem zweiten Kanaleinlass 9b und einem zweiten Kanalauslass 10b auf, wobei die Kolbenkanäle 8 innerhalb des Steuerkolbens 3 fluidisch voneinander getrennt sind.
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In einer in 1 gezeigten ersten Stellung 5a des Steuerkolbens 4 verbindet der erste Kolbenkanal 8a den ersten Einlass 6a mit dem ersten Auslass 7a.
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Insbesondere ist der erste Kanaleinlass 9a mit dem ersten Einlass 6a und der erste Kanalauslass 10a mit dem ersten Auslass 7a verbunden. Dementsprechend ist in der ersten Stellung 5a der erste Strömungspfad 11a freigegeben. In der ersten Stellung 5a verbindet ferner der zweite Kolbenkanal 8b den dritten Einlass 6c mit dem dritten Auslass 7c fluidisch. Insbesondere ist der zweite Kanaleinlass 9b mit dem dritten Einlass 6c und der zweite Kanalauslass 10b mit dem dritten Auslass 7c fluidisch verbunden. Dementsprechend ist in der ersten Stellung 5a auch der dritte Strömungspfad 11c freigegeben. Demgegenüber werden der zweite Strömungspfad 11 b und der vierte Strömungspfad 11d durch den Steuerkolben 3 gesperrt. Insbesondere ist eine fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Einlass 6b und dem zweiten Auslass 7b sowie eine fluidische Verbindung zwischen dem vierten Einlass 6d und dem vierten Auslass 7d durch den Steuerkolben 3 gesperrt. Dementsprechend kann in der ersten Stellung 5a Fluid entlang des ersten Strömungspfads 11a und des dritten Strömungspfads 11c strömen, wohingegen eine Strömung des Fluids entlang des zweiten Strömungspfads 11b und des vierten Strömungspfads 11d gesperrt ist.
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In 2 ist eine zweite Stellung 5b des Steuerkolbens 3 im Führungskanal 2 gezeigt, wobei der Steuerkolben 3 in der zweiten Stellung 5b relativ zur ersten Stellung 5a in Verstellrichtung 4 verstellt ist. In der zweiten Stellung 5b sperrt der Steuerkolben 4 alle vier Strömungspfade 11, so dass eine Strömung von Fluid durch die Ventileinrichtung 1 insgesamt gesperrt ist.
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In einer in 3 gezeigten dritten Stellung 5c ist der Steuerkolben 3 im Vergleich zur ersten Stellung 5a und zweiten Stellung 5b in Verstellrichtung 4 verstellt. In der dritten Stellung 5c gibt der Steuerkolben 3 mit dem ersten Kolbenkanal 8a den zweiten Strömungspfad 11b und mit dem zweiten Kolbenkanal 8b den vierten Strömungspfad 11d frei, wohingegen der erste Strömungspfad 11a und der dritte Strömungspfad 11c gesperrt sind. Aus einer Zusammenschau der 1 bis 3 ist ferner erkennbar, dass der Steuerkolben 3 in weitere, nicht gezeigte Stellungen 5 verstellbar ist, in denen beispielsweise ausschließlich der erste Strömungspfad 11a oder der vierte Strömungspfad 11d freigegeben sind. Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Kolbenkanäle 8 parallel zueinander. Insbesondere sind die Kanaleinlässe 9 auf einer gemeinsamen Seite des Steuerkolbens 3 und die Kanalauslässe 10 auf einer abgewandten Seite des Steuerkolbens 3 angeordnet.
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Die 4 bis 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung 1, wobei 4 lediglich den Steuerkolben 3 zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Steuerkolben 3 relativ zueinander geneigt oder quer verlaufende Kolbenkanäle 8 aufweist. Das heißt, dass der Kanaleinlass 9 und der Kanalauslass 10 des jeweiligen Kolbenkanals 8 zwar quer zur Verstellrichtung 4 voneinander abgewandt sind. Der Kanaleinlass 9 und der Kanalauslass 10 zumindest zwei der Kolbenkanäle 8 aber auf unterschiedlichen Seiten des Steuerkolbens 3 angeordnet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Steuerkolben 3 dabei vier Kolbenkanäle 8 auf, wobei ein erster Kolbenkanal 8a und ein zweiter Kolbenkanal 8b im Wesentlichen den Kolbenkanälen 8 des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 entsprechen. Demgegenüber verlaufen ein dritter Kolbenkanal 8c und ein vierter Kolbenkanal 8d jeweils quer zu dem ersten Kolbenkanal 8a und dem zweiten Kolbenkanal 8b. Hierbei folgt in Verstellrichtung 4 rein beispielhaft der erste Kolbenkanal 8a dem dritten Kolbenkanal 8c und der vierte Kolbenkanal 8d dem ersten Kolbenkanal 8a, während der zweite Kolbenkanal 8b dem vierten Kolbenkanal 8d folgt. Dabei sind, wie insbesondere 5 entnommen werden kann, die dem jeweiligen Kolbenkanal 8 zugehörigen Einlässe 6 und Auslässe 7 analog hierzu nicht auf derselben Seite, sondern zueinander versetzt, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf quer zueinander verlaufenden Seiten der Ventileinrichtung 1, angeordnet, wobei in 5 darstellungsbedingt lediglich die Einlässe 6 der Ventileinrichtung 1 zu sehen sind.
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Wie insbesondere 6 entnommen werden kann, weisen die Steuerkolben 3 im Querschnitt eine asymmetrische Außenmantelfläche 12 auf. Das heißt bei den in den 4 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen, dass die Außenmantelfläche 12 bezüglich Drehungen um die Verstellrichtung 4 nicht rotationssymmetrisch ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Steuerkolben 3 dabei im Querschnitt eine Außenkontur 13 auf, die in der Art eines Vielecks, in den gezeigten Ausführungsbeispielen in der Art eines Vierecks, geformt ist. Die Außenkontur 13 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen in der Art eines Bogenvierecks geformt. Somit weist der Steuerkolben 3 quer zur Verstellrichtung 4 eine erste Außenseite 14 und eine zweite Außenseite 15 auf, welche quer zur Verstellrichtung 4 voneinander abgewandt sind. Zudem weist der Steuerkolben 3 eine dritte Außenseite 16 und eine vierte Außenseite 17 auf, welche quer zur Verstellrichtung 4 voneinander abgewandt sind, wobei die erste Außenseite 14 und die zweite Außenseite 15 zwischen der dritten Außenseite 16 und der vierten Außenseite 17 angeordnet sind.
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Der Führungskanal 2 ist in einem Ventilblock 18 ausgeformt und weist eine dem Steuerkolben 3 komplementäre Form auf, so dass der Steuerkolben 3 und der Führungskanal 2 in der Art einer Poka-Yoke-Verbindung zusammenwirken.
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In den 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung 1 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Steuerkolben 3, wie in 8 zu sehen ist, zumindest einen Kolbenkanal 8 aufweist, bei dem der zugehörige Kanaleinlass 9 und Kanalauslass 10 derart angeordnet sind, dass der Kolbenkanal 8 gekrümmt verläuft. Hierbei ist der zugehörige Kanaleinlass 9 in einer quer zur Verstellrichtung 4 verlaufenden ersten Richtung 19 offen, wohingegen der Kanalauslass 10 in einer quer zur Verstellrichtung 4 verlaufenden zweiten Richtung 20 offen ist, welche relativ zur ersten Richtung 19 geneigt, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel quer, verläuft. In dem in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Steuerkolben 3 dabei einen ersten Kolbenkanal 8a auf, bei dem der zugehörige erste Kanaleinlass 9a und der zugehörige erste Kanalauslass 10a quer zur Verstellrichtung 4 voneinander abgewandt sind. Der zweite Kanal 8b weist einen in erster Richtung 19 offenen zweiten Kanaleinlass 9b und einen in zweiter Richtung 20 offenen zweiten Kanalauslass 10b auf. Die Ventileinrichtung 1 weist für den jeweiligen Kanal 8a, 8b einen zugehörigen Auslass 7, das heißt für den ersten Kolbenkanal 8a einen ersten Auslass 7a und für den zweiten Kolbenkanal 8b einen zweiten Auslass 7b auf. Dabei ist für beide Auslässe 7a, 7b der gleiche Einlass 6 vorgesehen, so dass ein erster Strömungspfad 11a zwischen dem Einlass 6 und dem ersten Auslass 7a und ein zweiter Strömungspfad 11b zwischen dem Einlass 6 und dem zweiten Auslass 7b verläuft. In einer in 7 gezeigten Stellung 5 des Steuerkolbens 3, nachfolgend auch erste Stellung 5a genannt, verbindet der erste Kanal 8a den Einlass 6 mit dem ersten Auslass 7a, so dass der erste Strömungspfad 11a freigegeben ist. Demgegenüber ist in der ersten Stellung 5a der zweite Strömungspfad 11b gesperrt. In einer in 8 gezeigten weiteren Stellung 5 des Steuerkolbens 4, nachfolgend auch zweite Stellung 5b genannt, verbindet der zweite Kolbenkanal 8b den Einlass 6 mit dem zweiten Auslass 7b fluidisch, so dass der zweite Strömungspfad 11b freigegeben ist. Demgegenüber ist in der zweiten Stellung 5b der erste Strömungspfad 11a gesperrt. Einer Zusammenschau der 7 und 8 ist ferner zu entnehmen, dass der erste Kolbenkanal 8a und der zweite Kolbenkanal 8b in Verstellrichtung 4 zueinander beabstandet angeordnet sind.
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Die 9 und 10 zeigen jeweils einen Querschnitt durch den Steuerkolben 3 bei jeweils unterschiedlichem Ausführungsbeispiel, wobei sich die in den 9 und 10 gezeigten Steuerkolben 3 von den in den 1 bis 8 gezeigten Steuerkolben 3 durch die Außenmantelfläche 12 und die Außenkontur 13 unterscheiden. Während die Außenkontur 13 und die Außenmantelfläche 12 der in den 1 bis 8 gezeigten Steuerkolben 3 bezüglich Drehungen um die Verstellrichtung 4 nicht symmetrisch, insbesondere nicht rotationssymmetrisch sind, sind die in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiele bezüglich derartiger Drehungen symmetrisch, wobei das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel vierfach symmetrisch und das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel zweifach symmetrisch ist.
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Bei den in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Kolbenkanäle 8 jeweils in einem gemeinsamen Kolbenkörper 21 des Steuerkolbens 3 ausgebildet, wobei der Kolbenkörper 21 der 1 bis 8 massiv ausgebildet ist, und wobei die Kolbenkanäle 8 im massiven Kolbenkörper 21 ausgeformt bzw. ausgespart sind. Der jeweilige Kolbenkörper 21 kann alternativ, wie in den 9 und 10 beispielhaft gezeigt, auch Wände 24 aufweisen, welche den zumindest einen Kolbenkanal 8 innerhalb des Kolbenkörpers 21 begrenzen. In den in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Kolbenkörper 21 zu diesem Zweck eine Außenwand 24a auf, welche die Außenmantelfläche 12 bzw. die Außenkontur 13 zumindest teilweise bildet. Zudem weist der Kolbenkörper 21 rein beispielhaft eine Innenwand 24b auf, welche im Kolbenkörper 21 einen ersten Kolbenkanal 8a und einen zweiten Kolbenkanal 8b begrenzt und voneinander trennt.
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Wie in 11 gezeigt ist, kann der Steuerkolben 3 auch zwei solche Kolbenkörper 21 aufweisen, welche in Verstellrichtung 4 zueinander beabstandet sind, wobei in dem jeweiligen Kolbenkörper 21 zumindest ein Kolbenkanal 8 ausgebildet sein kann. Bei dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Steuerkolben 3 zwei solche Kolbenkörper 21 auf, in denen jeweils zwei Kolbenkanäle 8 ausgebildet sind, wobei die Kolbenkörper 21 durch eine in Verstellrichtung 4 verlaufende Stange 22 miteinander verbunden sind. Die Kolbenkörper 21 des in 11 gezeigten Ausführungsbeispiels sind hierbei rein beispielhaft identisch ausgebildet. Im in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel sind im jeweiligen Kolbenkörper 21 rein beispielhaft zwei Kolbenkanäle 8 ausgebildet.
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Wie insbesondere den 1 bis 3 sowie 5 entnommen werden kann, kann der Steuerkolben 3 in der Ventileinrichtung 1 in Richtung einer der Stellungen 5 federbeaufschlagt sein. Zu diesem Zweck beaufschlagt eine Feder 23 den Steuerkolben 3 in Richtung der entsprechenden Stellung 5. Vorstellbar ist es zudem, den Führungskanal 2 derart mit zumindest einem der wenigstens einen Einlässe 6 fluidisch zu verbinden, dass der Steuerkolben 3 durch den in dem Fluid herrschenden Druck der Federkraft der Feder 23 entgegen beaufschlagt wird. Somit erfolgt eine druckabhängige Verstellung des Steuerkolbens 3 zwischen den Stellungen 5.
