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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drosselanordnung, die
in einer Fluiddruckvorrichtung eingesetzt wird, um den Druck eines
Druckfluides in einer Fluiddruckvorrichtung einzustellen, zu und
von welcher ein Druckfluid zugeführt bzw. abgeführt
wird.
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Wie
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 10-198433 A beschrieben
ist, haben die vorliegenden Erfinder ein Druckreduzierventil vorgeschlagen,
dass in dem Fall eingesetzt wird, dass Luft mit einem gewünschten
voreingestellten Druck von einer Druckfluidzufuhrquelle zu einer
Fluiddruckvorrichtung zugeführt werden soll. Ein solches
Druckreduzierventil verringert den Druck des Druckfluides an einer
Primärseite, welcher Druckfluid von der Druckfluidzufuhrquelle
zugeführt wird, auf einen gewünschten Druck, der
an eine Fluiddruckvorrichtung angepasst ist, welche mit einer Sekundärseite
verbunden ist, und liefert das Druckfluid zu der Sekundärseite.
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In
jüngerer Zeit besteht bei Fluiddruckvorrichtungen, wie
einem Druckreduzierventil, der Bedarf nach einer Verringerung der
verbrauchten Menge an Druckfluid unter dem Gesichtspunkt einer Verringerung
des Energieverbrauchs sowie einer Reduzierung der Kosten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drosselanordnung zur
Verwendung in einer Fluiddruckvorrichtung vorzuschlagen, die in
der Lage ist, die ver brauchte Menge eines Druckfluides zu verringern,
wobei eine Verstopfung beim Durchfließen des Druckfluides
verhindert wird.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine Drosselanordnung zur Verwendung
in einer Fluiddruckvorrichtung vorgesehen, die einen Grundkörper aufweist,
in welchem eine Anschlussöffnung ausgebildet ist und welchem
ein Druckfluid zugeführt wird, um eine Drucksteuerung des
Fluiddruckes durchzuführen. Der Drosselmechanismus weist
eine Zufuhrkammer auf, in welche das Druckfluid eingeführt
wird, einen Verbindungsdurchgang, der eine Verbindung zwischen der
Zufuhrkammer und der Anschlussöffnung herstellt, und einen
Drosselmechanismus, der in dem Verbindungsdurchgang angeordnet ist
und eine Mehrzahl von Strömungsdurchgängen aufweist, durch
welche das Druckfluid strömt, wobei die Strömungsdurchgänge
einen kleineren Durchmesser aufweisen als der Verbindungsdurchgang,
um eine Strömungsmenge des Druckfluides zu verringern, wobei
die Mehrzahl von Strömungsdurchgängen jeweils
nebeneinander entlang einer Strömungsrichtung des Druckfluides
angeordnet ist.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den
Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Gesamtdarstellung eines Druckreduzierventils mit einer Drosselanordnung
zur Verwendung in einer Fluiddruckvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines
Prallplattenmechanismus in dem Druckreduzierventil gemäß 1 zeigt;
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3 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines
Düsendurchgangs darstellt, der in dem Druckreduzierventil
gemäß 1 vorgesehen ist;
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4 ist
ein vergrößerter Schnitt, der einen Zustand darstellt,
in dem eine Kugel auf einer Düse in dem Druckreduzierventil
gemäß 2 aufsitzt;
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5 stellt
eine charakteristische Kurve dar, die eine Beziehung zwischen einem
Abstand von Drosselblenden des Drosselmechanismus und einer Strömungsmenge
eines Druckfluides zeigt, welches durch Öffnungslöcher
der Drosselblenden fließt;
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6 zeigt
eine charakteristische Kurve, die eine Beziehung zwischen einem
Abstand-Durchmesser-Verhältnis, das durch die Durchmesser
der Öffnungslöcher und den Abstand der Drosselblenden gebildet
wird, und einer verringerten Strömungsmenge eines Druckfluides
bei einem Fall darstellt, bei welchem der Drosselmechanismus nicht
vorgesehen ist;
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7A zeigt
ein modifiziertes Beispiel, das einen Fall darstellt, bei dem eine
Mehrzahl von Drosselöffnungen koaxial in einem Düsendurchgang
ausgebildet ist;
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7B zeigt
ein weiteres modifiziertes Beispiel, das einen Fall darstellt, bei
dem die Mehrzahl von Drossellöchern senkrecht zu der Achse
des Düsendurchgangs versetzt sind;
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8 ist
ein vergrößerter Schnitt, der einen Drosselmechanismus
gemäß einem ersten modifizierten Beispiel zeigt;
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9 ist
ein vergrößerter Schnitt, der einen Drosselmechanismus
gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel zeigt;
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10A ist eine schematische Darstellung eines Drosselmechanismus,
in dem ein Drosseldurchgang mit im Wesentlichen festem Durchmesser ausgebildet
ist, und
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10B ist eine schematische Darstellung eines Drosselmechanismus
mit einem Drosseldurchgang, dessen Durchmesser sich in einer Richtung
zu der Seite einer Verbindungsöffnung allmählich
erweitert.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 ein Druckreduzierventil 10,
bei dem eine Drosselanordnung zur Verwendung in einer Fluiddruckvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
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Wie
in den 1 bis 4 dargestellt ist, umfasst das
Druckreduzierventil 10 einen Grundkörper 12,
ein Abdeckelement 14, das mit einem unteren Teil des Grundkörpers 12 verbunden
ist, eine Kappe 16, die mit einem oberen Teil des Grundkörpers 12 verbunden
ist, und ein Betätigungselement 18, das drehbar
an einem oberen Abschnitt der Kappe 16 angeordnet ist.
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Das
Abdeckelement 14 umfasst eine Ventilführung 22,
welche eine Öffnung, die in einem unteren Abschnitt des
Grundkörpers 12 ausgebildet ist, über
einen O-Ring hermetisch verschließt und blockiert, einen
Ventilkörper 24, welcher in eine Öffnung eingesetzt
und durch diese getragen wird, die in einem oberen Abschnitt der
Ventilführung 22 ausgebildet ist, einen Dämpfer 26,
der in eine Nut eingesetzt und durch diese gehalten wird, die in
einem oberen Abschnitt der Ventilführung 22 ausgebildet
ist, und der außen auf den Ventilkörper 24 aufgesetzt
ist, eine Scheibe 28, die an einem oberen Abschnitt des Dämpfers 26 außen
auf den Ventilkörper 24 aufgesetzt ist, und eine
elastische Dichtung 30, die an einem oberen Abschnitt der
Scheibe 28 außen auf den Ventilkörper 24 aufgesetzt
ist. Der Ventilkörper 24 ist so angeordnet, dass
er sich durch die Rückstellungswirkung des Dämpfers 26 in
einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A1 und A2) verschieben kann,
wobei der Dämpfer beispielsweise aus einem elastischen
Material, wie Gummi oder dergleichen besteht.
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Der
Grundkörper 12 besteht aus einem ersten Grundkörperabschnitt 32,
der mit dem Abdeckelement 14 in Eingriff steht, einem zweiten
Grundkörperabschnitt 34, der an einem oberen Abschnitt
des ersten Grundkörperabschnitts 32 angeordnet
ist, und einem dritten Grundkörperabschnitt 36,
der an einem weiteren oberen Abschnitt des zweiten Grundkörperabschnitts 34 angeordnet
ist. Der erste Grundkörperabschnitt 32, der zweite
Grundkörperabschnitt 34 und der Grundkörperabschnitt 36 werden
durch nicht dargestellte Schrauben einstückig miteinander
verbunden.
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Eine
primärseitige Anschlussöffnung (Anschluss) 38,
die mit einer nicht dargestellten Fluiddruckzufuhrquelle verbunden
ist, und eine sekundärseitige An schlussöffnung 40,
die mit einer nicht dargestellten Fluiddruckvorrichtung verbunden
ist, sind an den Seitenflächen des ersten Grundkörperabschnitts 32 ausgebildet.
Ein Verbindungsdurchgang 42 ist zwischen dem primärseitigen
Anschluss 38 und dem sekundärseitigen Anschluss 40 vorgesehen,
um eine Verbindung zwischen diesen herzustellen.
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Außerdem
ist im Inneren des ersten Grundkörperabschnitts 32 ein
Sitz 44 vorgesehen, welcher dem Verbindungsdurchgang 42 zugewandt
ist. Durch Aufsetzen des Ventilkörpers 24 über
die Dichtung 30 auf dem Sitz 44 wird die Verbindung
zwischen dem primärseitigen Anschluss 38 und dem
sekundärseitigen Anschluss 40 unterbrochen.
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Andererseits
wird durch Verschiebung des Ventilkörpers 24 in
einer Richtung (der Richtung des Pfeils A2) weg von dem Sitz 44 eine
Verbindung zwischen dem primärseitigen Anschluss 38 und
dem sekundärseitigen Anschluss 40 hergestellt.
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Ein
Ablassanschluss 46, der in dem zweiten Grundkörperabschnitt 34 ausgebildet
ist, öffnet sich zu dessen einer Seite. In dem dritten
Grundkörperabschnitt 36 ist eine Abflussöffnung 50 vorgesehen,
die sich zu dessen einer Seite öffnet und eine Verbindung
zwischen einer dritten Membrankammer 80 und der Umgebung
herstellen kann.
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Eine
erste Membran 54 ist mittels eines ersten Halteelements 52 sandwichartig
zwischen dem ersten Grundkörperabschnitt 32 und
dem zweiten Grundkörperabschnitt 34 aufgenommen
und gehalten. Außerdem wird eine zweite Membran 58 mittels eines
zweiten Halteelements 56 sandwichartig zwischen dem zweiten
Grundkörperabschnitt 34 und dem dritten Grundkörperabschnitt 36 aufgenommen und
gehalten.
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Außerdem
ist eine erste Membrankammer 48, die mit dem sekundärseitigen
Anschluss 40 kommuniziert, unterhalb der ersten Membran 54 vorgesehen.
Eine zweite Membrankammer 60, die mit dem Ablassanschluss 46 in
Verbindung steht, ist zwischen der ersten Membran 54 und
der zweiten Membran 58 vorgesehen.
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In
einem mittleren Abschnitt der ersten Membran 54 ist das
erste Halteelement 52 vorgesehen, das mit einer Kante des
Ventilkörpers 24 in Eingriff tritt. Eine Durchgangsöffnung 62,
die eine Verbindung zwischen der ersten Membrankammer 48 und der
zweiten Membrankammer 60 herstellen kann, ist in dem ersten
Halteelement 52 ausgebildet.
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Außerdem
dient ein Stopperelement 64, das in der Mitte des ersten
Grundkörperabschnitts 32 vorsteht und der ersten
Membrankammer 48 zugewandt ist, der Regulierung einer Verschiebung
des ersten Halteelements 52 auf der selben Achse wie der
Sitz 44.
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Ein
Membranpresselement 66 ist zusammen mit einer dritten Membran 72 und
einer vierten Membran 74, die voneinander einen festgelegten
Abstand aufweisen und durch ein Scheibenelement 68 und ein
Presselement 70 ergriffen werden, zwischen dem dritten
Grundkörperabschnitt 36 und der Kappe 16 vorgesehen.
In diesem Fall ist eine erste Feder 76 an einer Endfläche
des Scheibenelements 68 angeordnet, und die dritte Membran 72 und
die vierte Membran 74 werden durch eine elastische Kraft
der ersten Feder 76 nach unten (in der Richtung des Pfeils
A2) gepresst.
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Eine
Düsengegendruckkammer (Zufuhrkammer) 78 ist zwischen
dem zweiten Grundkörperabschnitt 34 und dem dritten
Grundkörperabschnitt 36 vorgesehen und wird durch
das zweite Membran 58 und den dritten Grundkörperabschnitt 36 definiert. Die
dritte Membrankammer 80 ist in einem zentralen Abschnitt
des dritten Grundkörperabschnitts 36 vorgesehen.
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Außerdem
ist unterhalb der dritten Membrankammer 80 eine Düse 86 mit
einer Düsenöffnung 84 in einem vorspringenden
Abschnitt 82 angeordnet, welcher in einer zylindrischen
Form vorsteht. Die Düsengegendruckkammer 78 und
die dritte Membrankammer 80 stehen über die Düsenöffnung 84 und durch
ein Loch, das durch einen unteren Abschnitt des dritten Grundkörperabschnitts 36 hindurch
tritt, in Verbindung miteinander.
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Außerdem
ist oberhalb der Düse 86 im Inneren der dritten
Membrankammer 80 ein Prallplattenmechanismus 88 vorgesehen.
Der Prallplattenmechanismus 88 umfasst eine Kugel 90,
einen Verriegelungsring 92, welcher die Kugel 90 innerhalb
des vorspringenden Abschnitts 82 hält, und eine
zweite Feder 94, die zwischen der Kugel 90 und
der Düse 86 angeordnet ist. Die zweite Feder 94 drängt
die Kugel 90 durch ihre Rückstellkraft zu der
Seite des Verriegelungsrings 92. Als Folge hiervon wird
die Kugel 90 in einem Zustand gehalten, in dem an gegen
dem Verriegelungsring 92 anliegt.
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Der
Prallplattenmechanismus 88 umfasst das Presselement 70 und
ein Druckaufnahmeelement 96. Das Presselement 70 umfasst
einen großen Hohlraum (Konkavität) an seinem unteren
Ende, wobei das Druckaufnahmeelement 96 in dem Hohlraum eingebettet
ist. Das Druckaufnahmeelement 96 steht in Punktkontakt
mit der Kugel 90 und ist aus einem Material (beispielsweise
Stahl) geformt, welches die gleiche oder eine größere
Härte aufweist wie/als die Kugel 90, die eine
Stahlkugel ist.
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In
einem Zustand, in dem die Kugel 90 innerhalb des vorspringenden
Abschnitts 82 gehalten wird, wird außerdem dann,
wenn das Presselement 70 durch die elastische Kraft der
ersten Feder 76 nach unten (in der Richtung des Pfeils
A2) gepresst und bewegt wird, die Kugel 90 zu der Seite
der Düse 86 verschoben, wobei sie die zweite Feder 94 zusammendrückt,
woraufhin die Düsenöffnung 84 der Düse 86 geschlossen
wird. Wenn andererseits der Druckzustand des Presselementes 70 durch
die erste Feder 76 freigegeben wird, wird das Presselement 70 durch
eine Rückstellkraft der zweiten Feder 94 nach
oben verschoben und die Kugel 90 hebt von der Düse 86 ab.
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Wie
in 3 gezeigt ist, steht die Düsengegendruckkammer über
einem Düsendurchgang (Verbindungsdurchgang) 98 in
Verbindung mit dem primärseitigen Anschluss 38.
Der Düsendurchgang 98 ist mit einer äußeren
Umfangsseite des primärseitigen Anschlusses 38 verbunden,
erstreckt sich in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile
A1 und A2) der zweiten und dritten Grundkörperabschnitte 84, 86,
biegt sich in einer radialen Richtung innerhalb des dritten Grundkörperabschnitts 36 und
ist schließlich mit einem Verbindungsloch (Öffnung) 100 verbunden,
das mit der Düsengegendruckkammer 78 kommuniziert.
Außerdem ist ein Drosselmechanismus 106 in dem
Drüsendurchgang 98 angeordnet, der eine Mehrzahl
von (beispielsweise vier) Drossel- oder Blendenplatten 104a bis 104d aufweist,
welche in der Lage sind, eine Strömungsmenge des Druckfluides,
das durch den Düsendurchgang 98 zirkuliert, auf
eine festgelegte Strömungsmenge einzustellen.
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Die
Blendenplatten 104a bis 104d des Drosselmechanismus 106 umfassen Öffnungslöcher (Strömungsdurchgänge) 102 in
ihrem mittleren Bereich, die einen kleineren Durchmesser aufweisen als
der Verbindungsdurchgang. Sie bestehen aus scheibenförmigen
dünnen Platten, deren Umfangskanten über ringförmige
Dichtelemente 108 in den zweiten Grundkörperabschnitt 34 befestigt
sind. Außerdem sind die Blendenplatten 104a bis 104d koaxial
in dem Düsendurchgang 98 angeordnet, wobei sie
voneinander um festgelegte Abstände beabstandet sind. Das
bedeutet, dass die Blendenplatten 104a bis 104d in
einer mehrstufigen Anordnung in der Erstreckungsrichtung des Düsendurchgangs 98 angeordnet
sind.
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Außerdem
fließt das Druckfluid, das dem Düsendurchgang 98 von
dem primärseitigen Anschluss 38 zugeführt
wird, durch die Öffnungslöcher 102, die in
den Blendenklappen 104a bis 104d vorgesehen sind,
und wird in die Düsengegendruckkammer 78 geführt.
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Andererseits
ist ein Rückführdurchgang 112 zwischen
dem sekundärseitigen Anschluss 40 und einer vierten
Membrankammer 110 vorgesehen, welche zwischen der dritten
Membran 72 und der vierten Membran 74 ausgebildet
ist, um eine Verbindung zwischen der vierten Membrankammer 110 und
dem sekundärseitigen Anschluss 40 herzustellen.
Der Rückführdurchgang 112 ist an einer
dem Düsendurchgang 98 gegenüberliegenden
Seite des Ventilkörpers 24 ausgebildet.
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Das
Betätigungselement 18 umfasst einen Handgriff 114,
der drehbar an einem oberen Abschnitt der Körper 16 vorgesehen
ist, eine Welle 116, welche den Handgriff 114 drehbar
trägt, eine Verriegelungsmutter 118, welche die
Position des Handgriffs 114 und der Welle 116 fixiert,
und eine Mutter 120 und eine Scheibe 122, die
eine nicht dargestellte Klammer sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Ein
Aufnahmeelement 124, das mit der ersten Feder 76 in
Eingriff tritt und die erste Feder 76 in der Richtung des
Pfeils A2 presst, ist an einem Ende des Handgriffs 114 vorgesehen.
Das Aufnahmeelement 124 wird bei Drehung des Handgriffs 114 durch
Verschiebung der Welle 116 in der axialen Richtung zu der
Seite des Grundkörpers 12 gepresst.
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Das
Druckreduzierventil 10, das eine Drosselanordnung zur Verwendung
in einer Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut.
Als nächstes werden die Betriebs- und Wirkungsweisen der
vorliegenden Erfindung erläutert.
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Zunächst
wird eine Druckfluidzufuhrquelle (nicht dargestellt) über
eine nicht dargestellte Rohr- oder Schlauchleitung mit dem primärseitigen
Anschluss 38 verbunden, während eine Fluiddruckvorrichtung,
beispielsweise ein Zylinder oder dergleichen, die durch die Zufuhr
eines Druckfluides angetrieben wird, mit dem sekundärseitigen
Anschluss 40 verbunden wird.
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Sind
diese Vorbereitungsmaßnahmen abgeschlossen, wird ein Zustand
eingestellt, in dem zwischen der Kugel 90 und der Düse 86 des
Prallplattenmechanismus 88 eine Lücke existiert,
ohne dass der Handgriff 114 gedreht wird. Im Einzelnen
ist die elastische Kraft der ersten Feder 76 nicht aktiviert,
während andererseits die elastische Kraft der zweiten Feder 94 auf
die Kugel 90 aufgebracht wird, so dass zwischen der Düse 86 und
der Kugel 90 ein festgelegter Abstand aufrechterhalten
wird (vgl. 2).
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Nachdem
das Druckfluid, das dem primärseitigen Anschluss 38 zugeführt
wird, von dem Düsendurchgang 98 durch die Öffnungslöcher 102 der Blendenplatten 104a bis 104d zu
dem Verbindungsloch 100 geflossen ist, wird in diesem Fall
das Druckfluid in die Düsengegendruckkammer 78 eingeführt, tritt
durch die Lücke zwischen der Düse 86 und
der Kugel 90 und wird in die dritte Membrankammer 80 eingeführt.
Außerdem wird das Druckfluid, das in die dritte Membrankammer 80 eingeführt
wurde, über die Abflussöffnung 50 nach
außen abgeführt.
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Im
Einzelnen tritt das Druckfluid, das durch den Düsendurchgang 98 fließt,
durch das Öffnungsloch 102 der Blendenplatte 104a,
die zuerst an der stromaufwärtsseitigen Seite angeordnet
ist, und tritt dann durch zu der Seite der benachbarten Blendenplatte 104b.
Da der Durchmesser D des Öffnungsloches 102 so
gewählt ist, dass er kleiner ist als der Durchgangsdurchmesser
des Düsendurchgangs 98, tritt zu dieser Zeit ein
Druckverlust auf, wenn das Druckfluid hindurch tritt, und die Strömungsmenge des
Druckfluides wird verringert. Außerdem tritt das Druckfluid,
dessen Strömungsmenge reduziert wurde, nacheinander in
einer stromabwärts gerichteten Richtung durch die Blendenplatte 104b,
die Blendenplatte 104c und die Blendenplatte 104d,
wodurch deren wirksame Querschnittsfläche weiter verringert wird,
und das Druckfluid wird in die Düsengegendruckkammer 78 eingeführt.
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Als
Folge hiervon wird ein Drosselmechanismus 106, der aus
den mehreren Blendenplatten 104a bis 104d besteht,
geschaffen, der es ermöglicht, die Strömungsmenge
des Druckfluides im Vergleich zu einer herkömmlichen Fluiddruckvorrichtung
zu verringern, die keinen Drosselmechanismus 106 aufweist,
indem das Druckfluid, das durch die Blendenplatten 104a bis 104d hindurchgetreten
ist, in die Düsengegendruckkammer 78 eingebracht
wird.
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In
dem Abflusszustand, wie er oben beschrieben wurde, ist der Handgriff 114 in
einer festgelegten Richtung gedreht und das Druckelement 70 wird
mit Hilfe der elastischen Kraft der ersten Feder 76 über
das Scheibenelement 68 nach unten (in der Richtung des
Pfeils A2) gepresst. Als Folge hiervon wird die Kugel 90 entgegen
der elastischen Kraft der zweiten Feder 94 in einer Richtung
(der Richtung des Pfeils A2) weg von dem Verriegelungsring 92 verschoben,
woraufhin die Kugel 90 an der Düsenöffnung 84 der
Düse 86 anlegt und dadurch die Düsenöffnung 84 verschließt
(vgl. 4).
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Als
Folge hiervon wird der Druck (Düsengegendruck) in der Düsengegendruckkammer 78 erhöht
und die zweite Membran 58 wird durch die Wirkung des Gegendruckes
von der Düse 86 in der Richtung des Pfeils A2
gepresst. Die zweite Membran 58, die erste Membran 54 und
der Ventilkörper 24 werden gemeinsam in der Richtung
des Pfeils A2 verschoben, und der Ventilkörper 24 hebt
von dem Sitz 44 ab.
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Hierdurch
wird der Verbindungsdurchgang 42 geöffnet, wodurch
eine Verbindung zwischen dem primärseitigen Anschluss 38 und
dem sekundärseitigen Anschluss 40 hergestellt
wird. Der Druck des Druckfluides in dem sekundärseitigen
Anschluss 40 wird angehoben.
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Wenn
andererseits der Druck des Druckfluides in dem sekundärseitigen
Anschluss 40 bis zu einem Niveau eines festgelegten Druckwertes
oder darüber ansteigt, so presst das Druckfluid, dessen Druck
auf einen solchen Druckwert angestiegen ist, nach oben (in der Richtung
des Pfeils A1) auf die erste Membran 54 und wird durch
den Rückführdurchgang in die vierte Membrankammer 110 eingeführt. Hierdurch
wird die vierte Membran 74 durch den Druck des Druckfluides
entgegen der elastischen Kraft der ersten Feder 76 in der
Richtung des Pfeils A1 gepresst, was mit einer Verschiebung des
Scheibenelements 68 und des Presselements 70 in
der Richtung des Pfeils A1 verbunden ist.
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Da
die Kugel 90 durch die elastische Kraft der zweiten Feder 94 in
der Richtung des Pfeils A1 verschoben wird, hebt zu dieser Zeit
die Kugel 90 des Prallplattenmechanismus 88 von
der Düse ab (vgl. 2). Hierdurch
tritt das Druckfluid in der Düsengegendruckkammer 78 durch
die Lücke zwischen der Düse 86 und der
Kugel 90 und tritt dann durch den Abflussanschluss 50 hindurch
und wird in die Umgebung abgeführt. Als Folge hiervon wird
der Düsengegendruck in der Düsengegendruckkammer 78 sehr schnell
abgesenkt.
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Durch
schnelle Verringerung des Gegendrucks der Düse 86 werden
auf diese Weise die erste Membran 54 und die zweite Membran 58 nach
oben in der Richtung des Pfeils A1 angehoben und das Ende des Ventilkörpers 24 entfernt
sich von dem ersten Halteelement 52. Außerdem
wird der Ventilkörper 24 durch die elastische
Kraft des Dämpfers 26 in der Richtung des Pfeils
A1 verschoben und auf dem Sitz 44 aufgesetzt. Dementsprechend
wird die Durchgangsöffnung 62 des ersten Halteelements 52,
welche durch den Ventilkörper 24 verschlossen
war, in einen geöffneten Zustand versetzt und das Druckfluid,
dessen Druck an dem sekundärseitigen Anschluss 40 angehoben
wurde, wird über die Durchgangsöffnung 62 in
die zweite Membrankammer 60 eingeführt. Anschließend
wird das Druckfluid über die Ablassöffnung 46 nach
außen abgeführt.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf 5 eine kurze
Erläuterung der Beziehung zwischen dem jeweiligen Abstand
L der Blendenplatten 104a bis 104d des Drosselmechanismus 106 und
einer Strömungsmenge eines Druckfluides, das durch die Öffnungslöcher 102 der
Blendenplatten 104a bis 104d fließt,
erläutert.
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Wie
sich aus 5 ergibt, kann mit einer Vergrößerung
des relativen Abstands L zwischen benachbarten Blendenplatten deren
wirksame Querschnittsfläche allmählich verringert
werden. Nachdem der Abstand L einen festgelegten Bereich erreicht
hat, stoppt die Verringerung der Strömungsmenge und wird
im Wesentlichen konstant gehalten. Im Einzelnen wird beispielsweise
in dem Fall, dass der Abstand L zwischen der Blendenplatte 104a und der
benachbarten Blendenplatte 104b gering ist, das Druckfluid,
das durch das Öffnungsloch 102 an der stromaufwärtsseitigen
Blendenplatte 104a gedrosselt wird, kontinuierlich in das Öffnungsloch
der Blendenplatte 104b eingeführt, ohne vollständig
zu dem Durchgangsdurchmesser des Düsendurchgangs 98 zu
expandieren. Aus diesem Grunde kann durch die Blendenplatte 104b keine
ausreichende Drosselwirkung erreicht werden.
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Umgekehrt
expandiert in dem Fall, dass der Abstand L zwischen den benachbarten
Blendenklappen 104a und 104b groß gewählt
wird, das Druckfluid, das durch das Öffnungsloch 102 der
Blendenplatte 104a gedrosselt wurde, auf einmal bis zu
dem Durchgangsdurchmesser des Düsendurchgangs 98. Da
das Fluid anschließend wieder durch das Öffnungsloch 102 der
Blendenplatte 104b fließt, wird die kombinierte
wirksame Querschnittsfläche in geeigneter Weise verringert.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf 6 die Beziehung
zwischen einem Abstand-Durchmesser-Verhältnis L/D, das
durch die Durchmesser D der Öffnungslöcher 102 und
den Abstand L der Blendenplatten 104a bis 104d des
Drosselmechanismus 106 gebildet wird, und einer verringerten
Strömungsmenge ΔQ des Druckfluides für
einen Fall erläutert, bei dem kein Drosselmechanismus vorgesehen
ist.
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Wie
sich aus 6 ergibt, nimmt zusammen mit
dem Einstellen des oben genannten Abstand-Durchmesser-Verhältnisses
L/D auf einen großen Wert die Strömungsmenge des
Druckfluides allmählich ab, so dass es möglich
wird, die verringerte Strömungsmenge ΔQ zu erhöhen.
Im Einzelnen kann dadurch, dass die Beziehung zwischen dem Abstand
L und dem Durchmesser D des Öffnungsloches so eingestellt
wird, dass L/D größer oder gleich etwa 20 ist,
die verringerte Strömungsmenge ΔQ des Druckfluides
maximiert werden.
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Auf
die oben beschriebene Weise wird gemäß der vorliegenden
Ausführungsform der Drosselmechanismus 106, der
aus einer Mehrzahl von Blendenplatten 104a bis 104d besteht,
in dem Düsendurchgang 98 vorgesehen, über
welchen der primärseitige Anschluss 38 mit der
Düsengegendruckkammer 78 verbunden wird. Die Blendenplatten 104a bis 104d sind
in einer geraden Linie entlang des Düsendurchgangs 98 angeordnet,
und das Druckfluid strömt durch die Öffnungslöcher 102,
die in der Mitte der Blendenplatten 104a bis 104d ausgebildet
sind. Aus diesem Grunde strömt das Druckfluid, das durch den
Düsendurchgang 98 strömt, nacheinander
durch die Öffnungslöcher 102 der Blendenplatten 104a bis 104d,
die so angeordnet sind, dass sie einen festgelegten Abstand voneinander
aufweisen. Dadurch kann die wirksame Querschnittsfläche
in dem Düsendurchgang 98 verringert werden. Als
Folge hiervon kann die verbrauchte Menge an Druckfluid in zufriedenstellender
Weise verringert werden, wodurch eine Energieeinsparung gefördert
wird. Gleichzeitig können die laufenden Kosten der Fluiddruckvorrichtung verringert
werden.
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In
dem Fall, dass die verbrauchte Menge an Druckfluid, die durch eine
herkömmliche Fluiddruckvorrichtung mit einem Druckreduzierventil,
in dem eine einstückige Drossel angeordnet ist, verringert werden
soll, kann es außerdem grundsätzlich in Betracht
gezogen werden, den Durchmesser der Drossel weiter zu minimieren,
um dadurch die Strömungsmenge des Druckfluides zu reduzieren.
In dem Fall, dass die Drossel einen kleinen Durchmesser aufweist,
besteht aber die Befürchtung, dass durch Staub oder dergleichen,
der in dem Druckfluid enthalten ist, Verstopfungen hervorgerufen
werden.
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Im
Gegensatz dazu sind bei der vorliegenden Ausführungsform
die Blendenplatten 104a bis 104d des Drosselmechanismus 106 koaxial
hintereinander in dem Düsendurchgang 98 vorgesehen. Indem
das Druckfluid nacheinander durch die Öffnungslöcher 102 geführt
wird, kann die Strömungsmenge des Druckfluides schrittweise
verringert werden. Im Vergleich zu der Ausbildung eines kleinen Durchmessers
bei der oben beschriebenen einstückigen Drossel können
somit die Durchmesser D der Öffnungslöcher 102 größer
gewählt werden. Als Folge hiervon kann eine Verstopfung
der Öffnungslöcher 102 durch Staub oder
dergleichen, der in dem Druckfluid enthalten ist, vermieden werden.
Die Wartungszyklen des Druckreduzierventiles 10 (Fluiddruckvorrichtung)
mit dem Drosselmechanismus 106 können verlängert
werden. Hierdurch wird der Wartungsaufwand der Fluiddruckvorrichtung
verringert. Anders ausgedrückt können die Handhabbarkeit
und Lebensdauer des Druckreduzierventils 10 verbessert werden.
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Im
Hinblick auf das oben beschriebene Druckreduzierventil 10 wurde
ein Fall erläutert, bei dem mehrere Blendenplatten 104a bis 104d koaxial hintereinander
in dem Düsendurchgang 98 angeordnet waren und
festgelegte Abstände voneinander aufweisen. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Merkmale beschränkt.
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Beispielsweise
kann, wie in 7A gezeigt ist, eine Mehrzahl
von Drosselöffnungen 130a bis 130d direkt
in dem Düsendurchgang 98 vorgesehen sein. In diesem
Fall sind die Drosselöffnungen 130a bis 130d jeweils
entlang der Achse des Düsendurchgangs 98 vorgesehen
und zentral in Wandabschnitten 132 ausgebildet, die voneinander
um festgelegte Abstände in der axialen Richtung beabstandet
sind. Durch Ausbilden der Drosselöffnungen 130a bis 130d direkt
in dem Düsendurchgang 98 kann auf diese Weise
im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Fall der mehreren Blendenplatten 104a bis 104d die Zahl
der Komponenten des Drosselmechanismus verringert werden. Entsprechend
wird die Zahl der Montageschritte reduziert. Außerdem können,
wie in 7B gezeigt ist, die Blendenöffnungen 140a bis 140b in
dem Düsendurchgang 98 auch so angeordnet sein,
dass sie zueinander in senkrechten Richtungen relativ zu der Achse
des Düsendurchgangs 98 versetzt sind. Hierbei
ist es in dem Fall, dass die Blendenöffnungen 140a bis 140b auf
diese Weise zueinander versetzt (exzentrisch angeordnet) sind, nicht
notwendig, dass die Blendenöffnungen 140a bis 140b voneinander
in der gleichen axialen Richtung beabstandet sind.
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Beispielsweise
kann, wie in 8 gezeigt ist, anstelle des
Drosselmechanismus 106 gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform ein Drosselmechanismus 156 gemäß eines
ersten modifizierten Beispiels eingesetzt werden. Bei dem ersten
modifizierten Beispiel ist eine einzige Blendenplatte 104a in dem
Düsendurchgang 98 in dem zweiten Grundkörperabschnitt 34 angeordnet.
Außerdem sind Blendenblöcke 152a bis 152c mit
Drosselöffnungen 140 in ihren Mitten innerhalb
des Abschnitts des Düsendurchgangs 98 angeordnet,
der sich radial nach innen in den dritten Grundkörperabschnitt 36 erstreckt. Eine
dritte Feder 154 ist vorgesehen, welche die Blendenblöcke 152a bis 152c zu
der Seite der Verbindungsöffnung 100 drängt.
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Der
Drosselmechanismus 156 umfasst eine Mehrzahl von (beispielsweise
drei) Blendenblöcken 152a bis 152c. Die
Blendenblöcke 152a bis 152c weisen eine
zylindrische Form auf, wobei ihr äußerer Umfangsdurchmesser
dem Innendurchmesser des Düsendurchgangs 98 entspricht.
Drosselöffnungen 150, die an ihrer einen Endseite
kleine Durchmesser aufweisen, öffnen sich jeweils in das
Innere der Blendenblöcke 152a bis 152c.
Bei den Blendenblöcken 152a bis 152c sind
die Abschnitte der Drosselöffnungen 150 mit kleinem
Durchmesser koaxial an der Seite der Verbindungsöffnung 100 angeordnet,
und insbesondere an der stromabwärtsseitigen Seite des Druckfluides,
welches durch den Düsendurchgang 98 fließt.
Die dritte Feder 154 ist zwischen dem stromaufwärtsseitigen
Blendenblock 152a, der an einer Position angeordnet ist,
die am weitesten von der Verbindungsöffnung 100 beabstandet
ist, und einem Stopfen 158 angeordnet, der in dem offenen
Ende des Düsendurchgangs 98 angebracht ist. Dementsprechend
werden die Blendenblöcke 152a bis 152c normalerweise
in einem Zustand gehalten, in dem sie durch die Rückstellkraft
der dritten Feder 154 zu der Seite der Verbindungsöffnung 100 gepresst
werden.
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Nachdem
das Druckfluid, das dem Düsendurchgang 98 zugeführt
wurde, durch das Öffnungsloch 102 der Blendenplatte 104a geströmt
ist, wird das Druckfluid außerdem von der Verbindungsöffnung 100 der
Düsengegendruckkammer 78 zugeführt, nachdem
es durch die Drosselöffnung 150 des Blendenblocks 152a,
der als erstes an der stromaufwärtsseitigen Seite positioniert
ist, und durch die Drosselöffnungen 150 jedes
der Blendenblöcke 152b und 152c hindurchgetreten
ist.
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Wie
in 9 gezeigt ist, kann außerdem anstelle
des Drosselmechanismus 106 gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform ein Drosselmechanismus 200 gemäß eines
zweiten modifizierten Beispiels eingesetzt werden. Der Drosselmechanismus 200 unterscheidet
sich dahingehend, dass anstelle der dritten Feder 154 des
Drosselmechanismus 156 gemäß des ersten
modifizierten Beispiels ein Stopfen 102 vorgesehen ist,
in welchem der Stopfen 158 und der Blendenblock 152a zu
einer einzigen Einheit zusammengefasst sind.
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Andererseits
ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Fälle
beschränkt, bei denen die Drosselmechanismen 106, 156 durch
eine mehrstufige Anordnung mehrerer Blendenplatten 104a bis 104d oder
Blendenblöcke 152a bis 152c gebildet werden.
Wie in 10A gezeigt ist, kann ein Drosseldurchgang 210,
dessen Durchmesser im Vergleich zu dem Düsendurchgang 98 auf
einen festen Durchmesser verringert ist, an einer Zwischenposition
in dem Düsendurchgang 98 vorgesehen sein, so dass
die wirksame Querschnittsfläche zwischen dem Düsendurchgang 98 und
der Verbindungsöffnung 100 verringert wird. Außerdem
kann, wie in 10B gezeigt ist, der Durchmesser
des Drosseldurchgangs 212 sich allmählich von
der stromabwärtsseitigen Seite des Düsendurchgangs 98 aus
erweitern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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