DE4241701C1 - Multifunktionales Ventil - Google Patents
Multifunktionales VentilInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein multifunktionales
Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, welches vorzugs
weise in einem hydraulischen Türschließer verwendet wird.
Moderne Türschließer, die sowohl als sogenannte "Oben-Tür
schließer" oder als "Boden-Türschließer" ausgebildet sein
können, weisen häufig eine Feststellfunktion im Winkelbe
reich von etwa größer 90 Grad auf. Diese Feststellfunktion
wird bei hydraulischen Türschließern in dem genannten Win
kelbereich eingeleitet, indem man die Tür kurz festhält.
Die Tür bleibt dann automatisch in dieser Position. Gelöst
wird die Tür aus der Feststellposition, indem man kurz an
der Tür zieht. Danach schließt sich die Tür selbsttätig.
Es ist bereits ein hydraulischer Türschließer bekannt (G 88 01 894),
der zur Erzielung der oben genannten Funktionen
eine Reihe von Drosselventilen sowie ein sogenanntes Über
strömventil aufweist. Das Überströmventil ist für die sta
tische Feststellfunktion verantwortlich und ist in dem Tür
schließergehäuse längsverschieblich gelagert, so daß sich
das Feststellmoment verändern läßt. Parallel zu dem Über
strömventil ist ein Drosselventil vorgesehen. Wenn man das
Drosselventil öffnet, wird die Feststellfunktion aufgeho
ben, und durch Verändern der Drosselöffnung läßt sich die
Geschwindigkeit variieren, mit der die Tür im Winkelbereich
größer 90 Grad zufällt.
Aus der FR 25 64 518 ist ein Türschließer mit einem multi
funktionalen Ventil bekannt, dessen Ventilgehäuse zumindest
eine Ablauföffnung aufweist und in einem Druckkanal längs
verstellbar gelagert ist. Das Ventilgehäuse ist mittels
einer Schraube verstellbar, wodurch der Öldurchsatz beim
Türschließen reguliert werden kann, um die Türschließge
schwindigkeit zu regulieren. Weiterhin ist in diesem Ventil
ein federbeaufschlagtes Druckbegrenzungsventil integriert,
damit auftretende Druckspitzen abgebaut werden.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin,
zumindest die von den bekannten Türschließern erfüllten
Funktionen konstruktiv einfacher zu erfüllen.
Dieses Problem wird durch ein multifunktionales Ventil mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Ventil ist in seinen Einsatzmöglich
keiten sehr variabel.
Bei einer ersten Variante verschließt das Verschlußelement
die Längsdurchbrechung unter statischer Abdichtung. Bei
dieser Variante ist das erfindungsgemäße Ventil so konstru
iert, daß mit ihm alternativ zwei Ventilfunktionen erfüllt
werden. Zum einen die bereits oben genannte statische Fest
stellfunktion und zum anderen die ebenfalls bereits ge
nannte Drosselfunktion.
Für die Feststellfunktion wird die Absperreinrichtung durch
Verstellung des Ventilgehäuses gegen einen in dem Druckka
nal ausgebildeten Sitz dichtend gepreßt. Durch die Wirkung
der Vorspanneinrichtung dichtet das Verschlußelement die
Längsdurchbrechung in der Absperreinrichtung statisch ab.
In diesem Zustand ist die Tür festgestellt. Wenn durch Zie
hen an der Tür eine Druckerhöhung über die Längsdurchbre
chung im Ventilkegel gegen das Verschlußelement wirkt, wird
dieses abgehoben und es bildet sich ein Strom des Hydrau
likfluids aus, wodurch sich die Tür schließt. Das Fest
stellmoment läßt sich durch Längsverstellen des Ventilge
häuses verändern. Dabei bleibt die Absperreinrichtung in
dem Preßsitz im Druckkanal.
Erst, wenn das Ventilgehäuse soweit verstellt wird, daß die
Absperreinrichtung durch den unteren Anschlag aus dem Preß
sitz abgehoben wird, wird die Feststellfunktion ausgeschal
tet. Dann nämlich bildet sich ein Hydraulikfluidstrom zwi
schen der Absperreinrichtung und dem in dem Druckkanal aus
gebildeten Sitz aus, der über eine geeignete Ablaufbohrung
zur drucklosen Seite fließt. Die Absperreinrichtung wird
durch die Wirkung der Vorspanneinrichtung immer gegen den
unteren Anschlag gehalten, so daß durch Längsverstellung
des Ventilgehäuses ebenfalls die Drosselfunktion einstell
bar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Ventil sind somit zwei Funktionen
erzielbar, für die im Stand der Technik mindestens zwei
Ventile erforderlich sind. Dies führt zu einem geringeren
Konstruktionsaufwand für den Türschließer, zu einem einfa
cheren Zusammenbau des Türschließers und zu einer einfache
ren Bedienung des Türschließers. Durch Längsverstellung des
Ventilgehäuses kann in einem ersten Bereich das Feststell
moment variiert werden und in einem zweiten Bereich die
Drosselfunktion variiert werden. Somit läßt sich ein mit
dem erfindungsgemäßen Ventil ausgestatteter Türschließer
auf einfache Weise an alle möglichen Gegebenheiten anpassen.
Das Variieren des Feststellmomentes dient insbesondere der
Anpassung an unterschiedliche Türflügelbreiten und/oder zu
erwartende Windlasten. Das Einstellen der Drosselfunktion
ermöglicht das Anpassen an die zu erwartenden Durchgangs
zeiten zum Passieren der Tür.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Verschluß
element in einem Sackloch in der Absperreinrichtung gela
gert. Damit läßt sich auf konstruktiv einfache Weise die
Lage des Verschlußelementes in Querrichtung festlegen. Beim
Zusammenbau des Ventils kann das Verschlußelement einfach
in das Sackloch eingelegt werden.
Vorzugsweise weist das Verschlußelement eine von der Boden
fläche des Sackloches unterschiedliche Querschnittsfläche
auf. Diese Maßnahme erhöht die Funktionssicherheit des Ven
tils dahingehend, daß im Rahmen der Feststellfunktion nach
dem Lösen der Feststellung durch kurzzeitige Druckerhöhung
sowohl ein kontinuierlicher Hydraulikfluidabfluß an dem
Verschlußelement vorbei mit dem Ziel einer kontinuierlich
schließenden Tür gewährleistet als auch eine schnelle Un
terbrechung des Fluidstroms erreicht wird, wenn man die
langsam zulaufende Tür im Winkelbereich größer 90 Grad ab
stoppt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Boden des Sackloches
kreisförmig und das Verschlußelement ist eckig. Dabei sind
eine Reihe von Querschnittsformen des Verschlußelementes
denkbar (z. B. 3-, 4- oder 5-eckig). Die Wahl der geeigneten
Querschnittsfläche hängt dabei maßgeblich von den oben ge
nannten Umständen sowie den anderen vorherrschenden Bedin
gungen ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verschlußele
ment generell kreisscheibenförmig, wobei mindestens ein
Kreissegment ausgeschnitten ist, dessen Sehne konkav bogen
förmig ausgestaltet ist bzw. eine konkave Querschnittsver
änderung aufweist.
Die Verwendung eines Verschlußelementes mit dem letztge
nannten Querschnitt ist dann besonders sinnvoll, wenn das
Sackloch mit einer vom Rand des Bodens ausgehenden Ringnut
versehen ist. Diese Ringnut ermöglicht, daß ein Hydraulik
fluidstrom aus der zentralen Durchbrechung zu allen Seiten
nach außen ausweichen kann, wobei das Hydraulikfluid über
die Ringnut immer in Richtung zu der kreissegmentförmigen
Ausnehmung geführt wird.
Vorzugsweise ist die Längsverschieblichkeit der Absperrein
richtung so gelöst, daß an der Absperreinrichtung ein Füh
rungsabschnitt vorgesehen ist, der in dem Ventilgehäuse
zwischen einem in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Anschlag
und einer am unteren Rand des Ventilgehäuses ausgebildeten
Einbördelung bewegbar ist. Dies ist konstruktiv besonders
einfach und führt zu einer kostengünstigen Herstellung des
Ventils.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der untere Ab
schnitt der Absperreinrichtung als Ventilkegel ausgebildet,
der in einen konischen Ventilsitz preßbar ist. Der Ventil
kegel ist dabei vorzugsweise nur sehr gering konisch, um
den Preßsitz in dem konischen Ventilsitz gegen jegliche
funktionsbedingte Druckerhöhung des Hydraulikfluids im Zy
linderinnenraum und dem sich anschließenden Druckkanal auf
rechterhalten zu können.
Vorzugsweise sind zwischen dem Verschlußelement und der
Vorspanneinrichtung eine Kugel und eine Führungseinrichtung
angeordnet. Die Kugel ist dabei bevorzugt oberhalb des Ver
schlußelementes in dem Sackloch in der Absperreinrichtung
gelagert. Dies führt zu einer hohen Querstabilität der Ku
gel. Durch die Kugelform wirkt der durch die Vorspannein
richtung erzeugte Druck sehr zentral auf das Verschlußele
ment. Damit ist für den statischen Feststellzustand eine
relativ geringe Elastizität bzw. Kraft der Vorspanneinrich
tung erforderlich. Zum anderen übt die Kugel keinen Druck
auf den Randbereich des Verschlußelementes aus, was einen
Hydraulikstromabfluß an dem Verschlußelement vorbei begün
stigt. Die Kugel ist in dem Sackloch relativ lose gelagert,
so daß das an dem Verschlußelement vorbeiströmende Hydrau
likfluid ungehindert zwischen der Kugel und der Sacklochin
nenwand vorbeiströmen kann. Das Führungselement ist ober
halb des Absatzes in dem Ventilgehäuse längsverschieblich
gelagert und dient sowohl dazu, den von der Vorspannein
richtung ausgeübten und für die Feststellfunktion erforder
lichen Druck sicher auf die Kugel zu übertragen, als auch
dazu, das infolge Drucküberhöhung aus der im Ventilkegel
ausgebildeten Längsdurchbrechung am Verschlußelement und
der Kugel vorbeiströmende Hydraulikfluid durch vorzugsweise
die untere Ablaufbohrung im Ventilgehäuse in den drucklosen
Raum austreten zu lassen, indem dieses Führungselement
jetzt als Hydraulikkolben wirkt und einen entsprechenden
Hub bei gleichzeitiger Verkürzung der Vorspanneinrichtung
ausführt, bis dessen fluiddruckbeufschlagte Stirnseite
diese Ablauföffnung zumindest teilweise freigibt.
Zur Längsverstellung des Ventilgehäuses ist dieses vorzugs
weise mit einem Außengewinde versehen und weist vorzugs
weise außenseitig eine Ausnehmung zum Ansetzen eines Werk
zeuges auf.
Bei einer zweiten Variante verschließt das Verschlußelement
die Längsdurchbrechung in der Absperreinrichtung nicht un
ter statischer Abdichtung sondern unter Erzeugung einer
Hemmungswirkung. Diese zweite Variante erfüllt eine andere
Funktion als die erste Variante. Sie dient dazu, das Öffnen
der Tür in einem bestimmten, vorzugsweise kleinen Winkelbe
reich zu hemmen. D.h., dieses Ventil soll gemäß dieser Va
riante verhindern, daß eine z. B. durch Winddruck aufge
schlagene Tür mit hoher Geschwindigkeit gegen Hindernisse
stößt. Dabei ist es mit dem Ventil dieser Variante im Ge
gensatz zu beispielsweise mechanischen Türstoppern möglich,
die Tür unter kontinuierlichem Druck über die oben genannte
Winkelposition hinaus zu öffnen. Der Grad der Hemmung kann
eingestellt werden durch Längsverstellung des Ventilgehäu
ses wie bei der ersten Variante.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten Vari
ante ist ein unterer Abschnitt des Verschlußelementes ke
gelförmig ausgebildet. Das Verschlußelement wird bei dieser
Ausführungsform derart gegen die Absperreinrichtung vorge
spannt, daß die Kegelspitze des unteren Abschnittes im In
neren der Längsdurchbrechung der Absperreinrichtung liegt.
Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Form die gewünschte
Hemmungswirkung optimal erzielt werden kann, wobei sich das
Verschlußelement bezüglich der Absperreinrichtung von sel
ber zentriert.
Vorzugsweise ist es bei den Varianten möglich, an dem Ge
häuse außenumfänglich einen Absatz vorzusehen, der eine Be
grenzung gegen unbeabsichtigt weites Herausschrauben dar
stellt.
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der Er
findung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen Ventils
in einer Teilschnittansicht;
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Absperreinrichtung
in dem Längsschnitt;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Verschlußelementes
in einer Seiten- und einer Draufsicht;
Fig. 4 zeigt eine Reihe von alternativen Ausführungsformen
von Verschlußelementen;
Fig. 5 zeigt das Prinzipschaltbild eines Türschließers, in
dem das erfindungsgemäße Ventil verwendet werden kann;
Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventil schematisch im
eingebauten Zustand;
Fig. 7 zeigt eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen
Ventils in einer Teilschnittansicht; und
Fig. 8 ist ein Diagramm, welches den Türöffnungswinkel
über dem Kolbenweg bei einem Türschließer angibt, bei dem
die zweite Variante eingesetzt wird.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer ersten
Variante 1 eines erfindungsgemäßen Ventils gezeigt.
Ein generell zylinderförmiges Ventilgehäuse 2 ist mit einer
Bohrung 22 in Gestalt eines Sackloches mit einem als An
schlag dienenden Absatz 23 ausgebildet. An einem unteren
Abschnitt ist das Ventilgehäuse 2 mit einem Außengewinde 21
versehen. In der oberen Stirnfläche hat das Ventilgehäuse 2
eine schlitzförmige Ausnehmung 25 zum Ansetzen eines Werk
zeuges. Unterhalb des Außengewindes 21 ist das Ventilge
häuse 2 nach innen unter Ausbildung einer Einbördelung 24
eingezogen, die als weiterer Anschlag dient. In einem mitt
leren Abschnitt ist das Ventilgehäuse 2 mit zwei radial ver
laufenden Ablauföffnungen 20 versehen.
Ein Führungsabschnitt 40 eines als Absperreinrichtung die
nenden Ventilkegels 4 ist in dem Ventilgehäuse 2 längsver
schieblich zwischen dem Absatz 23 und der Einbördelung 24
bewegbar. Der Führungsabschnitt weist eine Außennut 45 auf,
in die ein Dichtungsring 14 zur Abdichtung gegen die Innen
wand der Bohrung 22 eingelegt ist.
Gemäß Fig. 2 hat der Ventilkegel 4 hat einen sich an den
Führungsabschnitt 40 nach unten anschließenden Konusab
schnitt 41, der aus dem Ventilgehäuse 2 herausragt. Der
Ventilkegel ist zentral in Längsrichtung mit einer Durch
gangsbohrung 42 versehen und weist auf der Seite des Füh
rungsabschnittes 40, also zur Bohrung 22 des Ventilgehäuses
2 hin, ein Sackloch 43 auf, welches einen größeren Durch
messer hat als die Durchgangsbohrung 42. In dem Boden des
Sackloches 43 ist randseitig eine Ringnut 44 ausgebildet.
Die Form der Ringnut 44 verläuft zum Rand hin parallel zur
Wand des Sackloches 43 und bildet von der tiefsten Stelle
ausgehend eine schräg nach oben und innen ansteigende
Flanke aus.
In das Sackloch 43 ist bodenseitig eine als Verschlußele
ment dienende Dichtscheibe 8 eingelegt, die in Fig. 3 nä
her dargestellt ist. Der Durchmesser der Dichtscheibe 8
entspricht dem Durchmesser des Sackloches 43. Der Dichtring
8 hat weiterhin einen kreissegmentförmigen Ausschnitt, wo
bei die Sehne des Kreissegmentes 80 konkav bogenförmig ist,
so daß die Dichtscheibe 8 in der Draufsicht annähernd die
Form eines Halbmondes hat. Die geometrische Auslegung des
Verschlußelements muß die Abdichtung gegen die Stirnseite
der zylindrischen Bohrung im Ventilkegel gewährleisten.
Oberhalb der Dichtscheibe 8 ist in dem Sackloch 43 eine Ku
gel 10 mit geringem Spiel gelagert. Zwischen der Feder 6
und der Kugel 10 ist in dem Ventilgehäuse weiterhin ein
Führungselement 12 längsverschieblich mit für die Kolben
funktion hinreichend geringem Spiel gelagert.
In Fig. 4 sind im Vergleich zu der beschriebenen Ausfüh
rungsform der Dichtscheibe 8 weitere Ausführungsformen dar
gestellt, wobei als Bezug jeweils auch der Durchmesser des
Sackloches 43 dargestellt ist, in das die Dichtscheibe 8
einzulegen ist. Eine Alternative besteht darin, die Dicht
scheibe 8 mit einem geringeren Durchmesser als dem Durch
messer des Sackloches vorzusehen. Es ist jedoch auch eine
3-, 4- oder 5-eckige oder sogar mehreckige Form möglich,
wobei in diesem Fall der Umkreis der eckigen Ausführungs
form der Dichtscheibe mit dem Durchmesser des Sackloches 43
zusammenfällt. Als weitere Alternative ist eine Art stern
förmige Form gezeigt, wie sie sich aus Fig. 3 durch mehr
als nur einen kreissegmentförmigen Ausschnitt ergibt, wobei
die in Form von Zacken eines Sterns ausgebildeten Abstüt
zungen in ihrem Hüllkreisdurchmesser wiederum mit dem
Durchmesser des Sackloches 43 übereinstimmen.
Durch die vorbeschriebene Anordnung der Elemente des Ven
tils 1 drückt die Feder 6 über das Führungselement 12 und
die Kugel 10 den Dichtring 8 auf den Boden des Sackloches
43 und damit gegen die Durchgangsbohrung 42 des Ventilke
gels 4, und damit auch den Ventilkegel 4 selbst nach unten
gegen die Innenseite der Einbördelung 24 des Ventilgehäuses
2. Der Ventilkegel 4 ist gegen den Federdruck bis zum durch
den Absatz 23 gebildeten Anschlag bewegbar, und zusätzlich
ist relativ hierzu durch Druckbeaufschlagung durch die
Durchgangsbohrung 42 des Ventilkegels 4 eine Längsbewegung
bzw. ein Abheben des Dichtringes 8 vom Boden des Sackloches
23 gegen die Federkraft möglich.
In Fig. 5 ist ein Prinzipschaltbild eines hydraulischen
Türschließers gezeigt, in welchem das erfindungsgemäße Ven
til 1 einsetzbar ist. Durch Türbewegungen wird ein Kolben K
in einem Zylinder Z bewegt. Beim Öffnen der Tür wird der
Kolben K gegen den Druck einer Feder F in der Zeichnung
nach links bewegt. Dabei wird über ein Rückschlagventil RV
Hydraulikfluid (üblicherweise Öl) aus dem drucklosen Raum
in den Zylinderinnenraum eingesaugt. Wenn die Tür losgelas
sen wird, drückt die Feder F den Kolben K in der Zeichnung
nach rechts, wobei das Öl zu einem Umschalter U geführt
wird. Der Umschalter U führt das Hydraulikfluid auf fachüb
liche Weise in Abhängigkeit von dem Türöffnungswinkel (und
damit dem Ort des Kolbens K im Zylinder Z) zu unterschied
lichen Hydraulikzweigen. Bei Türöffnungswinkeln von kleiner
90 Grad wird das Hydraulikfluid zu einem einstellbaren
Drosselventil DV geleitet, welchem ein Sicherheitsventil SV
gegen Systemüberdruck parallel geschaltet ist.
Liegt dagegen ein Türöffnungswinkel von größer 90 Grad vor,
so wird das Hydraulikfluid aus dem Zylinderinnenraum zu dem
erfindungsgemäßen Ventil 1 geführt. Das erfindungsgemäße
Ventil 1 ist ein multifunktionales Ventil, das zum einen
als Überström- oder Druckbegrenzungsventil mit einstellba
rer Gegenhalte- bzw. statischer Feststellkraft und zum an
deren als Drosselventil mit einstellbarem Strömungswider
stand wirken kann.
Der Einbau des erfindungsgemäßen Ventils 1 in einen Tür
schließer ist schematisch unter Auslassung des Umschalters
U in Fig. 6 dargestellt. Der Kolben K ist gegen die Kraft
der hier nicht dargestellten Feder in dem Zylinder Z beweg
bar, wobei der Zylinder Z von nicht unter Druck stehendem
Hydraulikfluid umgeben ist und der Zylinderinnenraum in
einen Druckkanal D mündet. Von dem Druckkanal D geht ein
konischer Ventilsitz V ab. In den Zylinder Z ist weiterhin
ein konzentrisch zu dem Ventilsitz V verlaufendes Sackloch
gebohrt, welches mit einem Gewinde G versehen ist und über
eine Schulter S in den Ventilsitz übergeht.
Das erfindungsgemäße Ventil 1 wird in das Gewinde G ge
schraubt. Durch Drehen des Ventilgehäuses 1 mittels der
Ausnehmung 25 lassen sich die verschiedenen Ventilfunktio
nen erzielen, wie es nachstehend erläutert wird.
Zunächst wird der Fall beschrieben, bei dem das erfindungs
gemäße Ventil 1 als Überströmventil mit einstellbarer Fest
stellkraft wirken soll.
Voraussetzung für diese Funktion ist es, daß der Ventilke
gel 4 fest in den Ventilsitz V gepreßt ist, so daß kein
Hydraulikfluid zwischen dem Ventilkegel 4 und dem Ventil
sitz V zu dem Ablaufkanal A in dem Zylindergehäuse gelangen
kann, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Dieses druckbeständige
Einpressen des Ventilkegels 4 in den konischen Ventilsitz V
erfolgt anwenderfreundlich durch Einschrauben des Ventils 1
mittels Gewinde 21 bzw. G in Richtung des Ventilsitzes V,
wobei der Absatz 23 die notwendige stirnseitige Kraftein
leitung in den Ventilkegel 4 bewirkt.
Unter der Voraussetzung der Abdichtung des Ventilkegels in
den Ventilsitz V funktioniert die Feststellung der Tür wie
folgt. Wenn die Tür in irgendeiner Position oberhalb eines
Öffnungswinkels von 90 Grad (vergleiche Fig. 5) festgehal
ten wird, entsteht ein statisches Gleichgewicht. Auf das
Hydraulikfluid im Zylinderinnenraum wirkt auf der einen
Seite die Kraft der Schließfeder F und zum anderen die
Kraft der Feder 6. Diese Kraft der Feder 6 reicht im stati
schen Zustand aus, die Dichtscheibe 8 über das Führungsele
ment 12 und die Kugel 10 so gegen die obere Öffnung der
Durchgangsbohrung 42 in dem Ventilkegel zu pressen, daß
Hydraulikfluid nicht über die Durchgangsbohrung 42 in den
drucklosen Raum über eine der Ablauföffnungen 20 im Ventil
gehäuse 2 entweichen kann. Die Tür bleibt somit in der Po
sition, in der sie festgestellt wurde.
Die Tür wird aus der Feststellung gelöst, indem man an der
Tür kurzzeitig in Schließrichtung zieht. Dieser Zug addiert
sich zu der Kraft der Schließfeder, so daß die Kraft der
Feder 6 in dem Ventil 1 nicht mehr ausreicht, die Durch
gangsbohrung 42 durch die Dichtscheibe 8 abzudichten. Der
Druck in dem Zylinderinnenraum hebt die Dichtscheibe 8 an
und Hydraulikfluid strömt radial nach außen in Richtung zu
der Ringnut 44 und von dort in Richtung zu dem Kreissegment 80 der
Dichtscheibe 8 und weiter an der Kugel 10 vorbei. Von
dort an drückt das Hydraulikfluid gegen die Stirnseite
des als Kolben innerhalb der Bohrung 22 paßgenau
verschieblichen Führungselements 12 und hebt diesen
gegen die Vorspanneinrichtung 6 an, bis dessen Stirn
seite die untere Ablaufbohrung 20 im Ventilgehäuse 2
zum drucklosen Raum hin frei gibt und das Hydraulikfluid
dorthin entweichen kann. Die ganze Anordnung ist dabei so
ausgelegt, daß nach einem nur kurzzeitigen Ziehen an der
Tür der Hydraulikfluidstrom infolge des als Hydraulikkolben
gegen die Vorspanneinrichtung 6 verschobenen Führungsele
ments 12 an der Dichtscheibe 8 vorbei nicht abreißt, son
dern aufrechterhalten wird, so daß sich die Tür langsam
schließt. Andererseits ist die Anordnung der Elemente in
dem Ventil 1 auch derart, daß, wenn sich die Tür in dem
eben genannten Schließvorgang befindet, wieder festgestellt
wird, wenn man die Tür im Winkelbereich größer 90 Grad er
neut anhält. In diesem Fall reicht die Kraft der Feder 6
wiederum aus, das Führungselement 12 sowie die Kugel 10 so
gegen die Dichtscheibe 8 zu drücken, daß diese die obere
Öffnung der Durchgangsbohrung 42 erneut abdichtet. Die Tür
befindet sich damit wieder in dem festgestellten Zustand.
Maßgeblich dafür, daß die Kraft der Feder zum einen aus
reicht, die Durchgangsbohrung 42 statisch abzudichten, zum
anderen ein dynamischer Hydraulikfluidstrom aufrechterhal
ten werden kann, und zum letzten, daß dieser Hydraulik
fluidstrom auch wieder unterbrochen werden kann, ist die
Dichtfläche der Dichtscheibe 8 gegen den Boden des Sacklo
ches 43 in dem Ventilkegel 4. In der vorliegenden Ausfüh
rungsform ist diese Dichtfläche beeinflußt durch die Ring
nut 44 im Boden des Sackloches 43, durch den Durchmesser
der Durchgangsbohrung 42 in dem Ventilkegel 4 und durch die
von dem Kreissegment 80 nicht beeinflußte, gedachte Innen
kreisfläche der Dichtscheibe 8. Gemäß anderen Ausführungs
formen kann man den Boden des Sackloches 43 auch ohne Ring
nut 44 ausgestalten, wobei man dann sicherlich andere Quer
schnittsflächen der Dichtscheibe 8 wählen wird, wie sie
beispielhaft in Fig. 4 dargestellt sind. Nicht unwesent
lich ist dabei, daß das Hydraulikfluid ausgehend von der
zentralen Durchgangsbohrung 42 in dem Ventilkegel 4 etwa
gleichmäßig nach allen Seiten zum drucklosen Raum entwei
chen kann. Wenn man also keine Ringnut 44 verwendet, wird
man in der Regel nicht einen unsymmetrischen Querschnitt
wie den der vorliegenden Ausführungsform verwenden, sondern
einen "symmetrischen" Querschnitt (z. B. 3-, 4-, 5-eckig
oder sternförmig).
Im folgenden wird erläutert, wie man das Haltemoment der
Feststellung verändern kann. Wie zuvor erwähnt, wird das
Ventilgehäuse 2 zu Beginn der Feststellfunktion soweit in
das Zylindergehäuse eingeschraubt, daß der Absatz 23 den
Ventilkegel 4 fest gegen den Ventilsitz V preßt. In diesem
Zustand ist die Feder 6 maximal komprimiert, übt also auf
die Dichtscheibe 8 den höchsten Druck aus. Wenn man ausge
hend von diesem Zustand das Ventilgehäuse 2 wieder etwas
herausschraubt, wird die Feder 6 entspannt, ohne daß sich
der Ventilkegel 4 aus seinem Preßsitz in dem Sitz V des Zy
lindergehäuses Z bewegt. Erst, wenn man das Ventilgehäuse 2
soweit herausschraubt, daß die Einbördelung 24 von unten
gegen den Führungsabschnitt 40 des Ventilelementes 4
greift, wird der Ventilkegel 4 aus dem Sitz V abgehoben.
Somit ergibt sich der Weg, um den das Ventilgehäuse 2 zur
Veränderung des Haltemomentes der ein-/ausschaltbaren Fest
stellung verändert werden kann, durch die Differenz der
Entfernung zwischen der Einbördelung 24 und dem Absatz 23
und der Höhe des Führungsabschnittes 40 des Ventilkegels 4.
Innerhalb dieses Einstellbereiches bleibt die oben erwähnte
prinzipielle Funktion des Ventils 1 natürlich aufrechter
halten.
Die zweite Funktion, die sich mit dem erfindungsgemäßen
Ventil 1 realisieren läßt, ist die einstellbare Drosselung.
Diese Funktion kann alternativ zu der einstellbaren Fest
stellung gewählt werden. Erreicht wird diese Funktion, in
dem man das Ventilgehäuse 2 nicht soweit in das Zylinderge
häuse Z schraubt, daß ein Preßsitz zwischen dem Ventilkegel
4 und dem Sitz V erreicht wird oder durch das
Herausschrauben des Ventilkegels 4 aus dem Ventilsitz V auf
die vorher beschriebene Weise. In diesem Zustand wird keine
Feststellung mehr erwirkt, da das Hydraulikfluid jetzt aus
dem Zylinderinnenraum/Druckkanal D über den Spalt zwischen
Ventilkegel 4 und Ventilsitz V zu dem nach der drucklosen
Seite offenen Abflußkanal A gelangen kann. Die Feder 6 in
dem Ventilgehäuse 2 drückt in diesem Zustand den Ventilke
gel 4 immer gegen die Einbördelung 24. Durch Rein- oder
Rausschrauben des Ventilgehäuses 2 kann der freie Quer
schnitt zwischen dem Ventilkegel 4 und dem Sitz V verändert
werden, so daß die Drosselwirkung einstellbar ist. Somit
schließt die Tür auch im Winkelbereich größer 90 Grad mit
einer der Spaltbreite zwischen Ventilkegel 4 und Ventilsitz
V entsprechenden Geschwindigkeit, wobei sich die Geschwin
digkeit durch Einstellen der Drosselwirkung über verstellen
des Ventilgehäuses 2 regulieren läßt.
In Fig. 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten
Variante 1′ eines erfindungsgemäßen Ventils gezeigt.
Die zweite Variante des erfindungsgemäßen Ventils hat prin
zipiell denselben Aufbau wie die erste Variante. Daher wer
den im folgenden nur die Unterschiede zu der ersten Vari
ante erläutert.
Das Ventilgehäuse 2′ ist hinsichtlich seiner Form vorzugs
weise identisch mit Gehäuse 2 der ersten Variante. Der Ven
tilkegel 4′ ist identisch mit dem Ventilkegel 4 der ersten
Variante mit der Ausnahme, daß in dem Boden des Sackloches
43′ keine Ringnut ausgebildet sein muß. Damit ermöglicht das Ge
häuse 2′ in seinem unteren Abschnitt eine der ersten Vari
ante entsprechende Längsverschieblichkeit des Ventilkegels
4′ in dem Ventilgehäuse 2′.
Als Verschlußelement wird bei der zweiten Variante ein Ven
tilstift 8′ verwendet, der einen unteren, dem Ventilkegel
4′ zugewandten Kegelabschnitt 81′ hat. Der Ventilstift 8′
hat weiterhin einen Anlageabschnitt 82′ und einen sich nach
oben erstreckenden Zapfenabschnitt 83′.
Bei der zweiten Variante ist keine Entsprechung zu der Ku
gel 10 und dem Führungselement 12 der ersten Variante vor
gesehen. Allerdings ist ebenfalls eine Druckfeder 6′ vorge
sehen. Das eine Ende der Feder 6′ wird in dem Gehäuse 2′
geführt. Das andere Ende der Feder 6′ umgreift den Zapfen
abschnitt 83′ des Ventilstiftes 8′ und liegt an dessen An
lageabschnitt 82′ an. Somit ist der Ventilstift 8′ in Rich
tung gegen den Ventilkegel 4′ vorgespannt. Der Kegelab
schnitt 81′ des Ventilstiftes 8′ ist dabei so ausgebildet,
daß er teilweise in die Durchgangsbohrung 42′ in dem Ven
tilkegel 4′ ragt.
Die zweite Variante 1′ des erfindungsgemäßen Ventils ist
vorzugsweise in einem Türschließer verwendbar, dessen Kol
ben sich bei sich öffnender Tür nicht durchgängig linear
bewegt sondern z. B. gemäß einem Diagramm, wie es in Fig. 8
gezeigt ist. Bei diesem Türschließer wird der Kolben bis zu
einem Türöffnungswinkel von etwa 80 Grad linear mit der
Türöffnung aus dem Zylinder herausgezogen. Durch geeignete,
dem Fachmann bekannte Maßnahmen wird dann erreicht, daß
sich die Kolbenbewegung ab einem Türöffnungswinkel von ca.
80 Grad umkehrt, was dazu führt, daß der Kolben in den Zy
linder hineingedrückt wird.
Wenn nun anstelle der ersten Variante 1 des erfindungsgemä
ßen Ventils die zweite Variante 1′ in einen Türschließer mit
dieser Charakteristik eingesetzt wird, und zwar entspre
chend der Fig. 6, erfüllt die zweite Variante die nachste
hend erläuterte Funktion.
Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß der Ventilkegel 4′
fest in den Ventilsitz V gepreßt ist, so daß kein Hydrau
likfluid zwischen dem Ventilkegel 4′ und dem Ventilsitz V
zu dem Ablaufkanal A in dem Zylindergehäuse gelangen kann
(vergl. Fig. 6).
Bis zu einem Türöffnungswinkel von 80 Grad erfüllt die
zweite Variante bei diesem Türschließer keine Funktion. Es
ist davon auszugehen, daß selbst bei einem schnellen Öffnen
der Tür genügend Öl in den Zylinderinnenraum gelangt, so
daß im Zylinderinnenraum kein Unterdruck entsteht. Ab einem
Türöffnungswinkel von 80 Grad kehrt sich jedoch die Rich
tung der Bewegung des Kolbens um, so daß der Kolben nun in
den Zylinder gedrückt wird, in der Durchgangsbohrung 42′
des Ventilkegels 4′ also ein Überdruck entsteht. Dieser
Überdruck ist in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des
Türflügels einerseits und der Vorspannung des Ventilstif
tes 8′ andererseits derart, daß kein oder nur relativ wenig
Hydraulikfluid zwischen Ventilkegel 4′ und Ventilstift 8′ in
den Innenraum des Ventils 1′ und damit über die Ablauföff
nungen 20′ zur drucklosen Seite gelangen kann. Bei 80 Grad
Türöffnungswinkel erfolgt also eine sogenannte Öffnungshem
mung. D.h., auch wenn eine Tür, z. B. durch Winddruck,
schnell aufgeschlagen wird, kann diese nicht an Gegenstän
den anstoßen, die im Türflügelbereich von größer etwa 85
Grad liegen, da die Tür durch die Wirkung der zweiten Vari
ante des erfindungsgemäßen Ventils ab etwa 80 Grad abge
bremst oder gehemmt wird. Diese zweite Variante des er
findungsgemäßen Ventils erfüllt also eine Art Türstopper
funktion bei einem Türöffnungswinkel zwischen etwa 80 Grad
und 85 Grad, wobei die Werte der negativen Beschleunigung
für das Abbremsen der Tür einstellbar sind.
Darüberhinaus ist es jedoch möglich, eine Tür durch langsa
mes kontinuierliches Drücken über einen Winkel von 80 Grad
hinaus zu öffnen, falls dies gewünscht ist. Die zweite Va
riante des erfindungsgemäßen Türschließers verhindert also
nur ein unbeabsichtigtes "Aufschlagen" der Tür in Öffnungs
bereiche größer 80 Grad (oder einem anderen geeigneten Win
kel), schließt jedoch ein beabsichtigtes, d. h. vom normalen
Passieren der Tür abweichendes Öffnen in denselben Türöff
nungsbereich nicht aus.
Wie bei der ersten Variante ist auch bei der zweiten Vari
ante die Ventilfunktion einstellbar. Da bei der zweiten Va
riante wie bei der Funktion der ersten Variante als Über
strömventil der Ventilkegel 4′ fest in den Ventilsitz V zu
pressen ist, wird bezüglich der Art, wie die Öffnungshem
mung bei der zweiten Variante zu verändern ist, auf die Be
schreibung der als Überströmventil wirkenden ersten Vari
ante Bezug genommen. Stellt man die Öffnungshemmung hart
ein, ist also die Feder 6′ stark vorgespannt, so werden
hohe Beschleunigungswerte beim Abbremsen der Tür ab einem
Öffnungswinkel von 80 Grad erreicht. Stellt man die Öff
nungshemmung weich ein, ist also die Feder 6′ nur gering
vorgespannt, so ergibt sich ein relativ sanftes Abbremsen
der Tür ab einem Türöffnungswinkel von 80 Grad.
Die hier für die Erläuterungen angegebenen Winkelgrade sind
Beispiele für eine bevorzugte technische Lösung, die durch
andere hinsichtlich der jeweiligen Anwendung sinnvolle Tür
öffnungswinkel ersetzt werden können.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung ausschließlich auf
die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils für einen Tür
schließer Bezug genommen wurde, so ist doch klar, daß das
Ventil zum einen bei Schließvorrichtungen jeglicher Art
(also auch Fensterschließer etc.) verwendet kann, aber ge
nerell auch überall dort, wo die beschriebenen Funktionen
des erfindungsgemäßen Ventils verwendbar sind.
Der Ventilkegel 4 bzw. 4′ wird vorzugsweise aus Messing ge
fertigt, da mit fertigungstechnisch günstigen Verfahren
eine für die unter Pressung im Ventilsitz V wirkende koni
sche Dichtungsfläche 41 erreicht werden kann und der vor
zugsweise aus Stahl bestehende Kegelabschnitt 81′ des Ven
tilstiftes 8′ eine für die Hemmfunktion nach Variante 2
günstige Zentrierpassung ausbildet.
Das auch als Hydraulikkolben wirkende Führungselement 12
wird aus o.g. Gründen vorzugsweise ebenfalls aus Messing
gefertigt, da eine entsprechend genaue Führung innerhalb
der mit einer hohen Oberflächengüte versehenen Bohrung 22
im Ventilgehäuse 2 gewährleistet sein muß.
Das für beide Varianten einheitliche Ventilgehäuse 2 bzw.
2′ ist vorzugsweise aus einem leicht spanbaren Stahl her
gestellt, der eine ausreichende Langzeitstabilität insbe
sondere für die Form der Werkzeugaufnahme 25 absichert.
Claims (11)
1. Multifunktionales Ventil (1; 1′), vorzugsweise zur
Verwendung in einem Türschließer mit hydraulischer Feststellfunktion, mit
- a) einem, mit zumindest einer Ablauföffnung (20; 20′) versehenem Ventilgehäuse (2; 2′), welches in einem Druckkanal (D) längs verstellbar gelagert ist,
- b) einer Absperreinrichtung (4; 4′), welche
- - längsverschieblich zwischen zwei Anschlägen (23, 24; 23′, 24′) in dem Ventilgehäuse (2; 2′) gelagert ist,
- - durch Verstellung des Ventilgehäuses (2; 2′) gegen einen in dem Druckkanal (D) ausgebildeten Sitz (V) dichtend preßbar ist und
- - mit einer Längsdurchbrechung (42; 42′) ausgebildet ist,
- c) einer Vorspanneinrichtung (6; 6′), die unter Anlage an dem Ventilgehäuse (2; 2′) die Absperreinrichtung (4; 4′) gegen den Sitz (V) vorspannt, und
- d) einem Verschlußelement (8; 8′), welches
- - zwischen der Vorspanneinrichtung (6; 6′) und der Absperreinrichtung (4; 4′) angeordnet ist und
- - die Längsdurchbrechung (42; 42′) in der Absperreinrichtung (4; 4′) unter Wirkung der Vorspanneinrichtung (6; 6′) verschließt.
2. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, wobei das
Verschlußelement (8) in einem Sackloch (43) in der Ab
sperreinrichtung (4) gelagert ist.
3. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 2, wobei das
Verschlußelement (8) eine von der Bodenfläche des
Sackloches (43) unterschiedliche Querschnittsfläche
aufweist.
4. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 3, wobei die
Bodenfläche des Sackloches (43) kreisförmig ist und das Ver
schlußelement (8) einen eckigen Querschnitt hat.
5. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 3, wobei die
Bodenfläche des Sackloches (43) kreisförmig ist und der Quer
schnitt des Verschlußelementes
(8) scheibenförmig mit einem ausgeschnittenen Kreis
segment (80) ausgebildet ist, dessen Sehne konkav bo
genförmig ist.
6. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 5, wobei das
Sackloch (43) mit einer vom Rand des Bodens ausgehen
den Ringnut (44) versehen ist.
7. Multifunktionales Ventil nach einem der Ansprüche 1
bis 6, wobei ein oberer Abschnitt (40) der Absperrein
richtung (4) in dem Ventilgehäuse (2) zwischen einem
Absatz (23) in dem Gehäuse und einer den oberen Ab
schnitt (40) umgreifenden Einbördelung (24) längsver
schieblich geführt ist und wobei ein unterer Abschnitt
(41) der Absperreinrichtung (4) als Ventilkonus ausge
bildet ist.
8. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 7, wobei in dem
oberen Abschnitt (40) der Absperreinrichtung (4) eine
Außennut (45) vorgesehen ist, in die ein Dichtungsring
(14) zur Abdichtung gegen das Ventilgehäuse (2) einge
legt ist.
9. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 7 oder 8, wobei
zwischen der Vorspanneinrichtung (6) und dem Ver
schlußelement (8) eine Kugel (10) und ein Führungsele
ment (12) angeordnet sind, wobei die Kugel (10) in dem
Sackloch (43) der Absperreinrichtung (4) längsbeweg
lich gelagert ist und wobei das Führungselement (12)
in dem Ventilgehäuse (2) oberhalb des Absatzes (23)
längsverschieblich gelagert ist.
10. Multifunktionales Ventil nach einem der Ansprüche 1
bis 9, wobei das Ventilgehäuse (2) mit einem Außenge
winde (21) versehen ist und eine Ausnehmung (25) zum
Ansetzen eines Werkzeuges aufweist.
11. Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, wobei ein
unterer Abschnitt (81′) des Verschlußelementes (8′)
kegelförmig ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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