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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Strömungsmittelsteuersysteme und
insbesondere auf Strömungsmittelsteuersysteme
mit einem oder mit mehreren Ventilelementen, die konfiguriert sind, um
einen Strömungsmittelfluss
durch einen oder mehrere Durchlässe
zu steuern.
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Hintergrund
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Viele
Maschinen weisen Strömungsmittelsteuersysteme
auf, um einen Strömungsmittelfluss durch
einen oder mehrere Durchlässe
zu steuern. Solche Strömungsmittelsteuersysteme
weisen im Allgemeinen ein oder mehrere bewegbare Ventilglieder und
eine Struktur mit einer oder mehreren Durchlässen auf. Jedes Ventilglied
ist im Allgemeinen so konfiguriert, dass seine Position beeinflusst,
ob und/oder mit welcher Rate Strömungsmittel
durch einen oder mehrere Durchlässe
der Struktur fließt.
Zusätzlich weisen
viele Strömungsmittelsteuersysteme
Ventilsteuerungen auf, um manuell und/oder automatisch einen oder
mehrere der Ventilglieder zu bewegen, um den Fluss des Strömungsmittels
durch die Durchlässe
der Struktur zu steuern.
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Einige
Strömungsmittelsteuersysteme
haben Konfigurationen, die einen gewissen nicht wünschenswerten
Strömungsmittelfluss
durch einen oder mehrere Durchlässe
in der Struktur unter manchen Umständen gestatten. Beispielsweise
haben einige Kolbenventile Konfigurationen, die bewirken, dass sie
unter manchen Umständen
lecken. Einige Kolbenventile haben ein Ventilgehäuse mit einem langgestreckten
Hohlraum und einer Vielzahl von Anschlüssen, die mit dem langgestreckten
Hohlraum durch verschiedene Durchlässe verbunden sind. Zusätzlich weisen
einige Ventilgehäuse
von Kolbenventilen einen Zugangsdurchlass auf, der sich von einer Öffnung in
einer Endwand des langgestreckten Hohlraums erstreckt.
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Kolbenventile
weisen oft ein Ventilglied auf, welches bewegbar zumindest teilweise
innerhalb des langgestreckten Hohlraums angeordnet ist, und ein Antriebsglied,
um das Ventilglied zu bewegen. In vielen Konfigurationen von Kolbenventilen
stehen die Ventilglieder und das Antriebsglied miteinander durch
den Zugangsdurchlass in Eingriff. In solchen Konfigurationen von
Kolbenventilen erstreckt sich das Ventilglied durch einen Teil des
Zugangsdurchlasses oder dem gesamten Zugangsdurchlass, um auf das
Antriebsglied zu treffen und/oder das Antriebsglied erstreckt sich
durch einen Teil des oder dem gesamten Zugangsdurchlass, um auf
das Ventilglied zu treffen.
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Einige
Kolbenventile können
mit einem oder mit mehreren verfügbaren
Betriebszuständen
konfiguriert sein, um einen Strömungsmittelfluss
von dem langgestreckten Hohlraum durch den Zugangsdurchlass zu verhindern.
In einigen solchen Betriebszuständen
erstreckt sich ein Teil des Ventilgliedes durch die Öffnung in
der Endwand des langgestreckten Hohlraums in den Zugangsdurchlass,
um einen Strömungsmittelfluss
zwischen dem langgestreckten Hohlraum und dem Zugangsdurchlass zu
verhindern. Wenn jedoch ein Kolbenventil einen solchen Betriebszustand
hat, lässt
das Ventilglied einen Teil der Öffnung
zwischen einer Außenfläche des
Ventilgliedes und dem Umfang der Öffnung freigelegt. Als eine Folge
kann Strömungsmittel
von dem langgestreckten Hohlraum zum Zugangsdurchlass fließen, und zwar
durch Fließen
zwischen der Außenfläche des Ventilgliedes
und dem Umfang der Öffnung.
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Das
US-Patent 6 792 975 von Erickson u. A. ("das '975-Patent") zeigt ein Kolbenventil
mit einem Ventilglied, welches konfiguriert ist, um den Strömungsmittelfluss
zwischen einem langgestreckten Hohlraum und einem Zugangsdurchlass
zu verhindern, der sich von dort erstreckt, und zwar durch Abdichtung
gegen eine Endwand des langgestreckten Hohlraums. Das Kolbenventil
des '975-Patentes weist
ein Ventilgehäuse
mit einem langgestreckten Hohlraum und mit einer Vielzahl von Anschlüssen auf,
die einen Versorgungsanschluss, einen Steueranschluss und einen
Auslassanschluss auf weisen, die mit dem langgestreckten Hohlraum
verbunden sind. Die Versorgungs- und Steueranschlüsse sind mit
dem langgestreckten Hohlraum durch Öffnungen in den Seiten des
langgestreckten Hohlraums verbunden. Der Auslassanschluss stellt
eine Verbindung mit dem langgestreckten Hohlraum durch einen Zugangsdurchlass
her, der sich von einer Öffnung
in einer ersten Endwand des langgestreckten Hohlraums erstreckt.
Ein Teil der ersten Endwand, der sich um die Öffnung erstreckt, bildet eine
ringförmige
Dichtungsfläche.
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Das
Ventilglied des '975-Patentes
ist in erster Linie in dem langgestreckten Hohlraum des Ventilgehäuses angeordnet.
Das Ventilglied steht in Eingriff mit den Seitenwänden des
langgestreckten Hohlraums in einer Weise, die eine Bewegung des Ventilgliedes
auf einer Gleitbewegung entlang der Achse des langgestreckten Hohlraums
begrenzt. Das Ventilglied weist einen ringförmigen Dichtungsring auf, der
konfiguriert ist, um mit der ringförmigen Dichtungsfläche zusammenzupassen,
die sich um die Öffnung
in der ersten Endwand erstreckt. Zusätzlich weist das Ventilglied
des '975-Patentes
einen Ventilschaft auf, der konfiguriert ist, um sich durch den
Zugangsdurchlass zu erstrecken, wenn der ringförmige Dichtungsring mit der
ringförmigen
Dichtungsfläche
zusammenpasst, die sich um die Öffnung
in der ersten Endwand herum erstreckt. Weiterhin weist das Ventilglied
einen internen Durchlass auf, der sich von einer ersten Öffnung,
die in dem ringförmigen
Dichtungsring des Ventilgliedes angeordnet ist, zu einer zweiten Öffnung an
einem gegenüberliegenden
Ende des Ventilgliedes erstreckt.
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Das
Kolbenventil des '975-Patentes
weist auch Ventilsteuerungen auf, die einen Strömungsmittelfluss zwischen den
Anschlüssen
des Ventilgehäuses
durch Bewegung des Ventilgliedes entlang der Achse des langgestreckten
Hohlraums steuern. Die Ventilsteuerungen des '975-Patentes weisen eine Feder auf,
die das Ventilglied zu der ersten Endwand des langgestreckten Hohlraums
hin drückt.
Zusätzlich
weisen die Ventilsteuerungen eine steuerbare Betätigungsvorrichtung auf, die
betreibbar ist, um selektiv mit dem Ventilschaft in Eingriff zu
kommen und das Ventilglied zu einer zweiten Endwand des langgestreckten
Hohlraums zu treiben. Das Betreiben der steuerbaren Betätigungsvorrichtung,
um das Ventilglied zur zweiten Endwand des langgestreckten Hohlraums
anzutreiben, trennt den ringförmigen Dichtungsring
von der ersten Endwand. Dies gestattet, dass Strömungsmittel von dem langgestreckten Hohlraum
zum Zugangsdurchlass durch Freiräume zwischen
dem ringförmigen
Dichtungsring und der ersten Endwand des langgestreckten Hohlraums fließt. Wenn
die steuerbare Betätigungsvorrichtung des '975-Patentes nicht
gegen die Feder wirkt, treibt die Feder den ringförmigen Dichtungsring
gegen die erste Endwand des Hohlraums, so das Strömungsmittel
in dem langgestreckten Hohlraum nicht über den ringförmigen Dichtungsring
in den Zugangsdurchlass fließen
kann.
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Obwohl
das Kolbenventil des '975-Patentes ein
Ventilglied hat, welches konfiguriert ist, um gegen die erste Endwand
des langgestreckten Hohlraums abzudichten, bestehen gewisse Nachteile.
Beispielsweise blockiert auch mit diesem ringförmigen Dichtungsring, der gegen
die erste Endwand des langgestreckten Hohlraums abgedichtet ist,
das erste Ventilglied nicht den Fluss des Strömungsmittels zwischen dem langgestreckten
Hohlraum und dem Zugangsdurchlass. Wenn der ringförmige Dichtungsring
des Ventilgliedes gegen die erste Endwand des langgestreckten Hohlraums
abgedichtet ist, kann Strömungsmittel
von dem langgestreckten Hohlraum durch den inneren Durchlass in
dem Ventilglied zum Zugangsdurchlass fließen.
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Das
Strömungsmittelsteuersystem
der vorliegenden Offenbarung löst
eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
offenbartes Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf ein Kolbenventil, welches ein Ventilgehäuse haben
kann. Das Ventilgehäuse
kann einen Hohlraum, einen ersten Durchlass, der sich von dem Hohlraum
erstreckt, und eine Vielzahl von Anschlüssen aufweisen, die mit dem
Hohlraum verbunden sind. Das Kolbenventil kann auch eine oder mehrere Komponenten
aufwei sen, die den ersten Durchlass blockieren, die ein Kolbenventilelement
aufweisen, welches in einer ersten Position zumindest teilweise in
dem Hohlraum angeordnet ist. Das Kolbenventilelement kann zu einer
oder zu mehreren anderen Positionen bewegbar sein, in denen das
Kolbenventilelement den ersten Durchlass nicht blockiert lässt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf ein Strömungsmittelsteuersystem
mit einer Struktur, die einen ersten Durchlass zwischen einem ersten
Raum und einen zweiten Raum aufweist. Das Strömungsmittelsteuersystem kann
auch eine Vielzahl von Komponenten aufweisen, die den ersten Durchlass
blockieren. Die Vielzahl von Komponenten, die den ersten Durchlass
blockieren, kann ein erstes Ventilelement aufweisen, wobei ein zweiter Durchlass
sich durch das erste Ventilelement erstreckt. Der zweite Durchlass
kann konfiguriert sein, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen
dem ersten Durchlass und dem zweiten Raum vorzusehen, wenn der zweite
Durchlass nicht blockiert ist. Die Vielzahl von Komponenten, die
den ersten Durchlass blockiert, kann auch ein oder mehrere zusätzliche
Ventilelemente aufweisen, die den zweiten Durchlass blockieren.
Zusätzlich
kann das Strömungsmittelsteuersystem
Ventilsteuerungen aufweisen, die betreibbar sind, um selektiv den
ersten Durchlass freizugeben, und zwar durch Bewegung von einem
oder von mehreren der zusätzlichen
Ventilelemente, um den zweiten Durchlass freizugeben, und um darauf
folgend das erste Ventilelement zu bewegen.
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Ein
weiteres offenbartes Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf ein Betriebsverfahren für ein Strömungsmittelsteuersystem mit
einer Struktur, die einen ersten Durchlass aufweist, der zwischen
einem ersten Raum und einem zweiten Raum angeordnet ist. Das Verfahren
kann aufweisen, den ersten Durchlass mit einer Vielzahl von Komponenten
zu blockieren, wobei die Vielzahl von Komponenten ein erstes Ventilelement
mit einem zweiten Durchlass aufweist, der sich dadurch erstreckt,
und ein oder mehrere zusätzliche
Ventilelemente, die den zweiten Durchlass blockieren. Zusätzlich kann
das Verfahren aufweisen, darauf folgend den ersten Durchlass freizugeben.
Das Freigeben des ersten Durchlasses kann aufweisen, ein oder mehrere
der zusätzlichen
Elemente zu bewegen, um den zweiten Durchlass freizugeben, und dadurch
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem ersten Durchlass und dem zweiten Raum durch den zweiten
Durchlass vorzusehen. Zusätzlich
kann das Freigeben des ersten Durchlasses aufweisen, darauf folgend
das erste Ventilelement zu bewegen.
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Ein
weiteres offenbartes Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf ein Ventil. Das Ventil kann ein Ventilgehäuse mit
einer Vielzahl von Anschlüssen haben.
Das Ventil kann auch ein erstes Ventilelement aufweisen, welches
zumindest teilweise in dem Ventilgehäuse angeordnet ist. Das erste
Ventilelement kann einen ersten Durchlass haben, der sich dort hindurch
erstreckt. Zusätzlich
kann das Ventil ein oder mehrere zusätzliche Ventilelemente aufweisen,
um einen Strömungsmittelfluss
durch den ersten Durchlass zu beschränken. Das eine Ventilelement
oder die Vielzahl von zusätzlichen
Ventilelementen kann zwischen unterschiedlichen Positionen bewegbar sein,
und das eine oder die Vielzahl von zusätzlichen Ventilelementen kann
den Strömungsmittelfluss durch
den zweiten Durchlass um unterschiedliche Größen beschränken, wenn es bzw. sie in unterschiedlichen
Positionen ist bzw. sind. Das Ventil kann auch Ventilsteuerungen
aufweisen. Die Ventilsteuerungen können konfiguriert sein, um
den Strömungsmittelfluss
zwischen den Anschlüssen
zumindest teilweise einzustellen, und zwar durch Bewegung des ersten
Ventilelementes. Die Ventilsteuerungen können auch konfiguriert sein,
um den Strömungsmittelfluss
durch den ersten Durchlass einzustellen, und zwar durch Bewegung
von einem oder mehreren der zusätzlichen
Ventilglieder.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist
eine diagrammartige Darstellung von einem Ausführungsbeispiel eines Strömungsmittelsteuersystems
gemäß der vorliegenden
Offenbarung in einem ersten Betriebszustand;
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1B ist
eine vergrößerte Darstellung
des Teils der 1A, der im Kreis 1B gezeigt
ist;
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2A ist
eine diagrammartige Darstellung des in 1A gezeigten
Strömungsmittelsteuersystems
in einem zweiten Betriebszustand;
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2B ist
eine vergrößerte Darstellung
des Teils der 2A, der im Kreis 2B gezeigt
ist;
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3A ist
eine diagrammartige Darstellung des in 1A gezeigten
Strömungsmittelsteuersystems
in einem dritten Betriebszustand;
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3B ist
eine vergrößerte Darstellung
des Teils der 3A, der in dem Kreis 3B gezeigt
ist;
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4A ist
eine diagrammartige Darstellung des in 1A gezeigten
Strömungsmittelsteuersystems
in einem vierten Betriebszustand; und
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4B ist
eine vergrößerte Darstellung
des Teils von 4A, der im Kreis 4B gezeigt
ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die 1A und 1B veranschaulichen ein
Ausführungsbeispiel
eines Strömungsmittelsteuersystems 10 gemäß der vorliegenden
Offenbarung. Wie in den 1A und 1B gezeigt,
kann das Strömungsmittelsteuersystem 10 ein
Ventil sein, wie beispielsweise ein Kolbenventil. Das Strömungsmittelsteuersystem 10 kann
ein Ventilgehäuse 12,
ein erstes Ventilelement 14, ein zweites Ventilelement 16 und
Ventilsteuerungen 18 aufweisen.
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Das
Ventilgehäuse 12 kann
Anschlüsse 20, 21, 22,
Durchlässe 26, 27, 28,
einen Hohlraum 29, einen Durchlass 30 und Hohlräume 31, 32, 33 aufweisen.
Der Hohlraum 31 kann sich entlang einer Achse 48 erstrecken.
Wie in 1A gezeigt, kann der Hohlraum 31 einen
im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang der Achse 48 haben.
Der Durchlass 30 kann sich von einer Öffnung 52 in einer
Endwand 36 des Hohlraums 31 zum Hohlraum 29 erstrecken. Wie
am besten in 1B gezeigt, kann das Ventilgehäuse 12 eine
Dichtungsfläche 50 aufweisen,
die sich umlaufend um die Öffnung 52 erstreckt.
Die Dichtungsfläche 50 kann
sich nach außen
erweitern, wenn sie sich zum Hohlraum 31 erstreckt. Der
Durchlass 26 kann sich zwischen dem Anschluss 20 und
einer Öffnung 42 in
der Oberfläche
des Durchlasses 30 erstrecken. In ähnlicher Weise können die
Durchlässe 27, 28 sich
zwischen den Anschlüssen 21, 22 und den Öffnungen 44, 46 in
einer Seitenwand 34 des Hohlraums 31 erstrecken.
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Das
erste Ventilelement 14 kann ein Ventilglied 54,
eine Kappe 56 und einen Einsatz 58 aufweisen.
Wie in den 1A und 1B gezeigt,
kann das erste Ventilelement 14 ein Kolbenventil Element sein.
Das Ventilglied 54 kann sich von einem Ende 60,
welches in dem Hohlraum 31 angeordnet ist, entlang der
Achse 48 zu einem Ende 62 erstrecken, welches
in dem Hohlraum 32 angeordnet ist. Zwischen seinen Enden 60, 62 kann
das Ventilglied 54 Teile 64, 66, 68, 70, 72 aufweisen.
Stege 66, 70 können
konfiguriert sein, um mit der Seitenwand 34 des Hohlraums 31 derart
in Eingriff zu kommen, dass das Ventilglied 54 entlang
seiner Achse 48 geführt
wird. Die Stege 66, 70 können konfiguriert sein, um
eng in die Seitenwand 34 des Hohlraums 31 zu passen,
so dass das Strömungsmittel
im Hohlraum 31 im Wesentlichen davon abgehalten wird, über die
Stege 66, 70 entlang der Achse 48 zu
fließen.
Wie am besten in 4B zu sehen, kann in einigen
Ausführungsbeispielen
der Steg 66 geringfügig
schmaler als die Öffnung 44 sein.
Alternativ kann in einigen Ausführungsbeispielen
der Steg 66 im Wesentlichen die gleiche Breite haben, wie
die Öffnung 44,
oder geringfügig breiter
als die Öffnung 44 sein.
Im Gegensatz zu den Stegen 66, 70 können die
Teile 64, 68 des Ventilgliedes 54 Querschnitte
haben, die beträchtlich
kleiner als der Hohlraum 31 sind, so dass Strömungsmittel leicht
axial in die Räume
zwischen der Seitenwand 34 und dem Teilen 64, 68 fließen kann.
Wie am besten in 1B gezeigt, kann das Ventilglied 54 auch eine
Dichtungsfläche 74 aufweisen,
die konfiguriert ist, um mit der Dichtungsfläche 50 zusammen zu
passen. Die Dichtungsfläche 74 kann
eine sich umlaufend erstreckende verjüngte Oberfläche auf dem Ende 60 des
Ventilgliedes 54 sein.
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Ein
Durchlass 76 kann sich durch das Ventilglied 54 erstrecken.
Der Durch lass 76 kann sich von einem Ende 78 entlang
der Achse 48 zu einem Ende 80 erstrecken. Wie
am besten in 1B gezeigt, kann sich die Dichtungsfläche 74 um
ein Ende 78 des Durchlasses 76 erstrecken. Der
Querschnitt des Durchlasses 76 kann sich verändern, wenn
er zwischen den Enden 78, 80 verläuft. Beispielsweise kann
einen Teil 82 des Durchlasses 76 benachbart zum
Ende 78 schmaler als ein Teil 84 des Durchlasses 76 sein,
der sich von dem Teil 82 zum Ende 80 erstreckt.
Wie am besten in 1B gezeigt, kann das Ventilglied 54 eine
Dichtungsfläche 86 aufweisen,
die sich um eine Öffnung 88 zwischen
den Teilen 82, 84 des Durchlasses 76 erstreckt.
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Die
Kappe 56 und der Einsatz 58 können an dem Ventilglied 54 am
Ende 62 befestigt sein. Der Einsatz 58 kann in
dem Durchlass 78 an dessen Ende 80 angeordnet
sein. Die Kappe 56 kann fest über dem Teil 72 des
Ventilgliedes 54 angebracht sein, wie beispielsweise durch
eine Presspassung zwischen dem Teil 72 des Ventilgliedes 54 und
einer Innenfläche
der Kappe 56. Die Kappe 56 und der Einsatz 58 können konfiguriert
sein, um eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Durchlass 76 und dem Hohlraum 32 im
Ventilgehäuse 12 vorzusehen. Der
Einsatz 58 kann geformt sein, um Freiräume 90 überzulassen,
durch die Strömungsmittel
durch den Durchlass 76 über
den Einsatz 58 fließen
kann. Zusätzlich
kann die Kappe 56 Durchlässe 92 haben, die eine
Strömungsmittelverbindung
zwischen den Räumen 90 und
dem Hohlraum 32 vorsehen.
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Das
zweite Ventilelement 16 kann konfiguriert sein, um selektiv
den Durchlass 76 zu blockieren. Das zweite Ventilelement 16 kann
irgendeine Art einer Vorrichtung sein, die bewegbar in dem Durchlass 76 angeordnet
ist und konfiguriert ist, um die Öffnung 88 durch Aufsetzen
auf der Dichtungsfläche 86 zu
blockieren. Wie in den 1A und 1B gezeigt,
kann beispielsweise das zweite Ventilelement 16 eine Kugel
sein.
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Die
Ventilsteuerungen 18 können
konfiguriert sein, um die Positionen der Ventilelemente 14, 16 zu
steuern. Die Ventilsteuerungen 18 können Federn 94, 96,
ein Glied 98, eine Einstellvorrichtung 100 und
eine steuerbare Betäti gungsvorrichtung 102 aufweisen.
Die Einstellvorrichtung 100 kann in den Hohlräumen 32, 33 angeordnet
sein und an dem Ventilgehäuse 12 gesichert
sein, wie beispielsweise durch einen Eingriff mit einem Gewinde 101 in
einer Seitenwand des Hohlraums 33. Die Feder 94 kann
zwischen der Einstellvorrichtung 100 und der Kappe 56 des
ersten Ventilelementes 14 zusammen gedrückt werden, so dass die Feder 94 das
erste Ventilelement 14 weg von der Einstellvorrichtung 100 zu
der Endwand 36 des Hohlraums 31 hin drückt. Als
eine Folge kann die Feder 94, wenn ihr nicht die steuerbare
Betätigungsvorrichtung 102 entgegenwirkt,
bewirken, dass die Dichtungsfläche 74 des
Ventilgliedes 54 an der Dichtungsfläche 50 des Ventilgehäuses 12 anliegt,
wie in den 1A und 1B gezeigt.
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Die
Feder 96 und das Glied 98 können die Position des zweiten
Ventilelementes 16 in dem Durchlass 76 steuern.
Das Glied 98 kann auf einer Seite des zweiten Ventilelementes 16 gegenüberliegend
zur Dichtungsfläche 86 angeordnet
sein. Die Feder 96 kann zwischen dem Einsatz 58 und
dem Glied 98 zusammengedrückt werden, so dass die Feder 96 das
Glied 98 und das zweite Ventilelement 16 weg vom
Einsatz 58 drückt,
was bewirkt, dass das zweite Ventilelement 16 an der Dichtungsfläche 86 anliegt
und die Öffnung 88 blockiert.
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Die
steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 kann
einen Betätigungsvorrichtungskörper 106 und ein
Antriebsglied 110 aufweisen. Die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 kann
irgendeine Bauart einer Vorrichtung sein, die konfiguriert ist,
um eine gesteuerte Bewegung des Antriebsgliedes 110 vorzusehen.
Beispielsweise kann die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 ein
Elektromagnet bzw. eine Elektromagnetspule sein. Der Betätigungsvorrichtungskörper 106 kann
teilweise in dem Hohlraum 29 angeordnet sein und fest mit
dem Ventilgehäuse 12 in
Eingriff sein, wie beispielsweise durch einen verschraubten Eingriff
mit einer Seitenwand des Hohlraums 29. Vom Betätigungsvorrichtungskörper 106 kann
sich das Antriebsglied 110 entlang der Achse 48 durch
die Öffnung 52 in
den Hohlraum 31 erstrecken. Wie am besten in 1B gezeigt,
kann sich ein Endteil 112 des Antriebsgliedes 110 in
den Teil 82 des Durchlasses 76 erstrecken.
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Die
steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 kann
betreibbar sein, um die Ventilelemente 14, 16 aus
den Positionen zu bewegen, die in den 1A und 1B gezeigt
sind, und um dadurch den Durchlass 30 freizugeben, und
zwar durch Bewegung des Antriebsgliedes 110 aus der in
den 1A und 1B gezeigten
Position weiter hinein in den Hohlraum 31. Die 2A und 2B,
die 3A und 3B und
die 4A und 4B zeigen
verschiedene Stufen in einem solchen Prozess der Betätigung der
steuerbaren Betätigungsvorrichtung 102.
Das Antriebsglied 110 kann so konfiguriert sein, dass anfänglich die
Bewegung des Antriebsgliedes 110 weiter hinein in den Hohlraum 31 bewirkt,
dass der Endteil 112 des Antriebsgliedes 110 sich
weiter in den Durchlass 76 erstreckt und treibend mit dem zweiten
Ventilelement 16 in Eingriff kommt, ohne treibend mit dem
Ventilglied 54 in Eingriff zu kommen, wie in den 2A und 2B gezeigt.
Zusätzlich kann
das Antriebsglied 110 so konfiguriert sein, das darauf
folgend das Bewegen des Antriebsgliedes 110 weiter in den
Hohlraum 31 hinein bewirkt, dass der Endteil 112 das
zweite Ventilelement 16 weg von der Dichtungsfläche 86 treibt,
bis das Antriebsglied 110 treibend mit dem Ventilglied 54 in
Eingriff kommt, wie in den 3A und 3B gezeigt.
Nachdem das Antriebsglied 110 treibend mit dem Ventilglied 54 in Eingriff
kommt, kann die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 das
Ende 60 des Ventilgliedes 54 weg von der Öffnung 52 zu
der in den 4A und 4B gezeigten
Position bewegen.
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Weiterhin
kann das Antriebsglied 110 Mittel haben, um eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Ende 78 des Durchlasses 76 und dem Durchlass 30 zu
gestatten, wenn das Antriebsglied 110 in der Position ist,
die in den 3A und 3B gezeigt
ist. Beispielsweise kann das Antriebsglied 110 sich radial
erstreckende Durchlässe
in dem Teil des Antriebsgliedes 110 aufweisen, der mit
dem Ventilglied 54 in Eingriff ist.
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Das
Strömungsmittelsteuersystem 10 ist nicht
auf Konfigurationen eingeschränkt,
die in den Figuren gezeigt wurden. Beispielsweise kann das Ventil gehäuse 12 zusätzliche
Anschlüsse
und/oder einen oder mehrere Anschlüsse 20, 22 aufweisen und/oder
einen oder mehrere Anschlüsse 20–22 weglassen.
Zusätzlich
kann das Ventilgehäuse 12 unterschiedliche
Anzahlen und/oder Konfigurationen von Durchlässen und Hohlräumen haben,
als jene, die in den Figuren gezeigt wurden. Beispielsweise können die
Längen
und Querschnitte der Durchlässe 26, 28,
des Hohlraumes 29, des Durchlasses 30 und der
Hohlräume 31–33 wesentlich
von der Konfiguration abweichen, die in den Figuren gezeigt ist.
Während
die Figuren den Hohlraum 31 derart zeigen, dass er eine
gut definierte Endwand 36 hat, die das Ende des Hohlraums 31 und
den Beginn des Durchlasses 30 markiert, kann der Hohlraum 31 allmählich in
den Hohlraum 30 übergehen.
Darüber
hinaus kann das Strömungsmittelsteuersystem 10 zusätzliche Komponenten
aufweisen, die mit dem Ventilglied 54 zusammenarbeiten,
um den Durchlass 30 zu blockieren. Zusätzlich kann das Strömungsmittelsteuersystem 10 anstelle
des zweiten Ventilelementes 16 mehrere Ventilelemente aufweisen,
die konfiguriert sind, um selektiv den Durchlass 76 zu
blockieren. Weiterhin kann das Strömungsmittelsteuersystem 10 anstelle
von einem oder mehreren Ventilelementen, die in dem Durchlass 76 angeordnet
sind, ein oder mehrere Ventilelemente aufweisen, die außerhalb
des Durchlasses 76 angeordnet sind, wie beispielsweise benachbart
zum Ende 78 oder zum Ende 80, und die konfiguriert
sind, um selektiv den Durchlass 76 zu blockieren.
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Zusätzlich können die
Ventilsteuerungen 18 von den Konfigurationen abweichen,
die in den Figuren gezeigt sind. Beispielsweise können die
Ventilsteuerungen 18 unterschiedliche Anzahlen und/oder Konfigurationen
von Betätigungsvorrichtungen
aufweisen, um die Ventilelemente des Strömungsmittelsteuersystems 10 zu
bewegen. Die Ventilsteuerungen 18 können Betätigungsvorrichtungen aufweisen, die
konfiguriert sind, um die Ventilelemente des Strömungsmittelsteuersystems 10 anders
als durch einen mechanischen Eingriff zu bewegen, wie beispielsweise
eine Bewegung durch Magnetfelder. Weiterhin können die Ventilsteuerungen 18 eher
als eine angetriebene Betätigungsvorrichtung
eine oder mehrere manuell betätigte
Betätigungsvorrichtungen aufweisen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
Strömungsmittelsteuersystem 10 kann eine
Anwendung bei irgendeinem System haben, welches eine Steuerung des
Strömungsmittelflusses durch
einen oder mehrere Durchlässe
erfordert. Wie in den 1A, 2A, 3A und 4A gezeigt, kann
das Strömungsmittelsteuersystem 10 eingerichtet
sein, um den Fluss des Strömungsmittels
zwischen einer Niederdruck-Strömungsmittelquelle 114, die
mit dem Anschluss 20 verbunden ist, einer strömungsmittelbetätigten Vorrichtung 116,
die mit dem Anschluss 21 verbunden ist, und einer Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 zu
steuern, die mit dem Anschluss 22 verbunden ist. Die Niederdruck-Strömungsmittelquelle/Senke 114 kann
irgendeines von verschiedenen Bauarten von Vorrichtungen sein, was
ein Reservoir und eine hydraulische Betätigungsvorrichtung mit einschließt, jedoch
nicht darauf eingeschränkt
ist. Die strömungsmittelbetätigte Vorrichtung 116 kann
irgendeine Bauart einer Vorrichtung sein, die konfiguriert ist,
um Strömungsmittel aufzunehmen
und/oder zu liefern. Die Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 kann
irgendeine Art einer Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um
Strömungsmittel
mit relativ hohem Druck zu liefern, die eine Pumpe und eine strömungsmittelbetriebene
Betätigungsvorrichtung
unter Last aufweist, jedoch nicht auf diese eingeschränkt ist.
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Das
Strömungsmittelsteuersystem 10 kann betrieben
werden, um den Strömungsmittelfluss
zwischen den Anschlüssen 20, 22 durch
Verwendung von Ventilsteuerungen 18 zu steuern, um die
Positionen der Ventilelemente 14, 16 zu steuern.
Wenn die Ventilsteuerungen 18 bewirken, dass die Ventilelemente 14, 16 die
Positionen haben, die in den 1A und 1B gezeigt
sind, gestatten die Ventilelemente 14, 16 eine
Strömungsmittelverbindung zwischen
den Anschlüssen 21, 22.
Zusätzlich
blockieren die Ventilelemente 14, 16 in den Positionen, die
in den 1A und 1B gezeigt
sind, den Durchlass 30 und verhindern dadurch eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Durchlass 30 und dem Hohlraum 31.
Das Blockieren des Durch lasses 30 kann eine Vielzahl von
Vorteilen bei unterschiedlichen Anwendungen des Strömungsmittelsteuersystems 10 bieten.
Bei der Anwendung, die in den Figuren gezeigt ist, verhindert das
Blockieren des Durchlasses 30 eine Strömungsmittelverbindung zwischen
dem Anschluss 20 und den Anschlüssen 21, 22.
Dies verhindert, das Strömungsmittel
von der strömungsmittelbetätigten Vorrichtung 116 zur
Niederdruck-Strömungsmittelquelle/Senke 114 leckt, was
unbeabsichtigte Veränderungen
des Betriebszustandes der strömungsmittelbetätigten Vorrichtung 116 verhindern
kann.
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Wenn
die Ventilelemente 14, 16 den Durchlass 30 blockieren,
die Niederdruck-Strömungsmittelquelle/Senke 114 mit
dem Anschluss 20 verbunden ist und die Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 mit dem
Anschluss 22 verbunden ist, können alle Teile außer einem
Teil des ersten Ventilelementes 14 einem hohen Strömungsmitteldruck
ausgesetzt sein. Die Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 kann
einen hohen Strömungsmitteldruck
im Durchlass 28 und im Teil des Hohlraums 31 zwischen
den Stegen 66, 70 bewirken. Wenn der Durchlass 30 blockiert
ist, kann zusätzlich
der hohe Druck von der Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 durch
die Räume zwischen
dem Zumesssteg 66 und der Seitenwand 34 zum Teil
des Hohlraums 31 übertragen
werden, der zwischen dem Zumesssteg 66 und der Endwand 36 angeordnet
ist. In ähnlicher
Weise kann der hohe Druck von der Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 durch
die Räume
zwischen dem Steg 70 und der Seitenwand 34 zum
Hohlraum 32 übertragen
werden und von dort durch die Durchlässe 92 und die Räume 90 in
den Durchlass 76. Wenn jedoch die Ventilelemente 14, 16 den
Durchlass 30 blockieren, kann der Teil des Ventilgliedes 54 innerhalb
der Dichtungsfläche 74 den
niedrigen Druck der Niederdruck-Strömungsmittelquelle/Senke 114 ausgesetzt
sein.
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Diese
Verteilung der Strömungsmitteldrücke auf
dem ersten Ventilelement 14 kann eine unausgeglichene Strömungsmittelkraft
auf dem ersten Ventilelement 14 verursachen, die die Dichtungsfläche 74 des
Ventilgliedes 54 gegen die Dichtungsfläche 50 drückt. Das
Hochdruck-Strömungsmittel
zwischen den Stegen 66 und 70 kann ungefähr gleiche
und entgegengesetzte Kräfte
auf die Stege 66, 70 ausüben. Das Hochdruck-Strömungsmittel
im Hohlraum 32 kann eine Netto-Kraft auf das erste Ventilelement 14 ausüben, welches
die Dichtungsfläche 74 des
ersten Ventilelementes 14 zu Dichtungsfläche 50 hin drückt. Entgegengesetzt
zu dieser Kraft kann das Strömungsmittel
im Durchlass 30 und das Strömungsmittel in dem Teil des
Hohlraums 31 auf der linken Seite des Zumesssteges 66 Kräfte auf
das erste Ventilelement 14 ausüben, die die Dichtungsfläche 74 weg
von der Dichtungsfläche 50 drücken. Jedoch wegen
dem niedrigen Druck des Strömungsmittels im
Durchlass 30 kann die Kraft des Strömungsmittels im Hohlraum 32,
die die Dichtungsfläche 74 gegen die
Dichtungsfläche 50 drückt, beträchtlich
größer sein
als die Strömungsmittelkräfte, die
die Dichtungsfläche 74 weg
von der Dichtungsfläche 50 drücken. Unter
manchen Umständen
kann die Druckdifferenz zwischen dem Strömungsmittel im Durchlass 30 und dem
Strömungsmittel
im Hohlraum 32 hoch genug sein, so dass die Kräfte, die
die Dichtungsfläche 74 gegen
die Dichtungsfläche 50 drücken, die
die nicht ausgeglichenen Strömungsmittelkräfte und
die von der Feder 94 aufgebrachte Kraft aufweisen, größer sein
können
als die Kraftkapazität
der steuerbaren Betätigungsvorrichtung 102.
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Die
offenbarten Ausführungsbeispiele
können
dabei helfen, sicherzustellen, dass die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 die
Dichtungsfläche 74 weg
von der Dichtungsfläche 50 bewegen
kann, auch wenn die Kräfte,
die das erste Ventilelement 14 gegen die Dichtungsfläche 50 drücken, anfänglich hoch
sind. Das Betätigen
der steuerbaren Betätigungsvorrichtungen 102,
um das Ventilglied 16 aus der in den 1A und 1B gezeigten
Position in die in den 3A und 3B gezeigte
Position zu bewegen, gibt den Durchlass 76 frei. Zusätzlich kann eine
Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Ende 78 des Durchlasses 76 und dem
Durchlass 30 gestattet werden, wenn das Antriebsglied 110 in
der Position ist, die in den 3A und 3B gezeigt ist,
wie beispielsweise durch die sich radial Erstreckenden (nicht gezeigten)
Durchlässe
in dem Teil des Antriebsgliedes 110, welches mit dem Ventilglied 54 in
Eingriff steht. Als eine Folge wird eine Strömungsmittelverbindung zwischen
dem Durchlass 30 und dem Hohlraum 32 durch den Durchlass 76 gestattet. Dies
gestattet, dass der Druck im Hohlraum 32 sich mit dem Druck
im Durchlass 30 ausgleicht, was beträchtlich die nicht ausgeglichenen
Kräfte
verringert, die die Dichtungsfläche 74 gegen
die Dichtungsfläche 50 drücken. Wenn
diese Kräfte
verringert sind, kann die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 leicht
das erste Ventilelement 14 weg von der Dichtungsfläche 50 bewegen,
wie beispielsweise in die Position in den 4A und 4B.
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Sobald
das erste Ventilelement 14 von der Dichtungsfläche 50 getrennt
ist, können
die Strömungsmittelkräfte auf
dem ersten Ventilelement 14 im Wesentlichen ausgeglichenen
sein. Wenn der Durchlass 76 blockiert ist, gleicht die
Strömungsmittelverbindung
durch den Durchlass 76 im Wesentlichen dem Strömungsmitteldruck
zwischen dem Hohlraum 32 und dem Teil des Hohlraums 31 links von
dem Zumesssteg 66 des Ventilgliedes 54 aus. Als
eine Folge können
das Strömungsmittel
in dem Teil des Hohlraums 31 links von dem Zumesssteg 66 des
Ventilgliedes 54 und das Strömungsmittel in dem Hohlraum 32 im
Wesentlichen gleiche und entgegengesetzte Kräfte auf das Ventilelement 14 ausüben. Zusätzlich kann
das Strömungsmittel
in dem Teil des Hohlraums 31 zwischen den Stegen 66, 70 des
Ventilgliedes 54 entgegengesetzte und im Wesentlichen gleiche
Kräfte
auf die Stege 66 bzw. 70 aufbringen.
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Wenn
man im Wesentlichen die Strömungsmittelkräfte auf
dem ersten Ventilelement 14 ausgleicht, kann dies eine
präzise
vorhersagbare Steuerung der Position des Ventilelementes 14 durch
die Ventilsteuerungen 18 begünstigen. Wenn die Strömungsmittelkräfte auf
dem ersten Ventilelement 14 im Wesentlichen ausgeglichenen
sind, sind die Feder 94 und die steuerbare Betätigungsvorrichtung 102 die
Quellen der einzigen im Wesentlichen stetigen Kräfte, die auf das erste Ventilelement 14 in
der Richtung der Achse 48 wirken. Dies bietet eine gut
definierte wiederholbare Beziehung zwischen der Kraft, die die Steuerbetätigungsvorrichtung 102 auf
das erste Ventilelement 14 aufbringt, und der Position
des ersten Ventilelementes 14.
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Wenn
der Durchlass 30 nicht blockiert ist, beeinflusst die Position
des Zumesssteges 66 des Ventilgliedes 54 mit Bezug
zur Öffnung 44 in
der Seitenwand 34 den Fluss des Strömungsmittels zwischen den Anschlüssen 20–22.
Wenn das erste Ventilelement 14 in der Position ist, die
in den 4A und 4B gezeigt
ist, kann der Zumesssteg 66 einen Strömungsmittelfluss zwischen den
Anschlüssen 20, 21 und
auch zwischen den Anschlüssen 21, 22 gestatten.
Wenn das erste Ventilelement 14 in der in 4B gezeigten
Position ist, werden die Teile 120, 122 der Öffnung 44 auf
gegenüberliegenden
Seiten des Zumesssteges 66 offengelegt.
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Strömungsmittel
kann zwischen dem Anschluss 21 und dem Anschluss 22 durch
den Teil 122 der Öffnung 44 fließen. Bei
der Anwendung, die in den Figuren gezeigt ist, kann Hochdruck-Strömungsmittel
von der Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 vom
Anschluss 22 zum Durchlass 27 durch den Teil 122 der Öffnung 44 fließen. Unter
manchen Umständen
kann das Strömungsmittel
einen Druckabfall erfahren, wenn es durch den Anschluss 122 der Öffnung 44 fließt, was
bewirken kann, dass der Strömungsmitteldruck
im Durchlass 27 niedriger als der Druck ist, auf dem die
Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 Strömungsmittel
liefert.
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Zusätzlich kann
Strömungsmittel
zwischen dem Anschluss 20 und dem Anschluss 21 durch
den Teil 120 der Öffnung 44 fließen. In
der Anwendung, die in den Figuren gezeigt ist, kann der Druck des Strömungsmittels
im Durchlass 27 beträchtlich
höher als
der Druck am Anschluss 20 sein. Als eine Folge kann Strömungsmittel
vom Durchlass 27 durch den Teil 120 der Öffnung 44 in
den Teil des Hohlraums 31 auf der linken Seite des Zumesssteges 66 und
von dort durch den Durchlass 30 und dem Durchlass 26 zum
Anschluss 20 fließen.
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Die
Ventilsteuerungen 18 können
den Fluss zwischen den Anschlüssen 20–22 durch
Bewegung des ersten Ventilelementes 14 entlang der Achse 48 und
dadurch durch eine Veränderung
der Größen der freigelegten
Teile 120, 122 der Öffnung 44 einstellen. Das
Bewegen des ersten Ventilelementes 14 zur rechten Seite
der in 4B gezeigten Position verringert
die Größe des Teils 122 der Öffnung 44 und vergrößert die
Einschränkung,
die der Zumesssteg 66 für
Strömungsmittel
darstellt, weiches durch den Teil 122 der Öffnung 44 fließt. Dies
kann die Druckdifferenz zwischen dem Durchlass 27 und dem
Teil des Hohlraums 31 zwischen den Stegen 66, 70 steigern. Die
Ventilsteuerungen 18 können
im Wesentlichen einen Strömungsmittelfluss
zwischen dem Durchlass 27 und dem Teil des Hohlraums 31 zwischen
den Stegen 66, 70 verhindern, und zwar durch Bewegung des
Ventilelementes weit genug nach rechts, um den freigelegten Teil 122 der Öffnung 44 zu
eliminieren. Zusätzlich
vergrößert die
Bewegung des ersten Ventilelementes 14 nach rechts die
Größe des Teils 120 der Öffnung 44 und
verringert die Einschränkung,
die der Zumesssteg 66 für
das Strömungsmittel
darstellt, welches durch den Teil 120 fließt. Dies
kann die Druckdifferenz zwischen dem Durchlass 27 und dem Teil
des Hohlraums 33 auf der linken Seite des Zumesssteges 66 verringern.
Die Bewegung des ersten Ventilelementes 14 nach rechts
zu der in 4B gezeigten Position kann den
entgegengesetzten Effekt auf dem Strömungsmittelfluss zwischen dem
Durchlass 27 und den Teilen des Hohlraums 31 auf
gegenüberliegenden
Seiten des Zumesssteges 66 haben.
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Die
Anwendung des Strömungsmittelsteuersystems 10 ist
nicht auf das eingeschränkt,
was in den Figuren gezeigt ist. Beispielsweise können andere Vorrichtungen als
eine Niederdruck-Strömungsmittelquelle/Senke 114,
eine strömungsmittelbetätigte Vorrichtung 116 und
einer Hochdruck-Strömungsmittelquelle 118 mit
den Anschlüssen 20 bzw. 21 bzw. 22 verbunden
sein.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Strömungsmittelsteuersystem vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
des offenbarten Strömungsmittelsteuersystems
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus
einer praktischen Ausführung
des hier offenbarten Strömungsmittelsteuersystems
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Be schreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.