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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 H10-198433 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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Die
US 6 019 121 A beschreibt ein Druckreduzierventil mit einer Düsendruckkammer, die über einen Durchgang eine Verbindung mit einem Primäranschluss herstellt. In dem Durchgang sind Drosselelemente vorgesehen, die jeweils eine scheibenförmige Gestalt mit einer durch ihren mittleren Abschnitt ausgebildeten kleinen Öffnung aufweisen. Die Drosselelemente sind in einem Abstand zueinander angeordnet und werden zwischen zwei Bauteilkörpern fixiert, wobei das obere Drosselelement zwischen einem oberen und einem mittleren und das untere Drosselelement zwischen einem unteren und dem mittleren Bauteilkörper gehalten wird. Die Drosselelemente sind voneinander beabstandet und durch den mittleren Abschnitt des mittleren Bauteilkörpers getrennt.
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Die
US 6 612 236 B2 beschreibt einen Bogentransportzylinder in einer Bedruckstoffbogen verarbeitenden Maschine mit gedrosselten Luftdüsen. Ein Drosselmechanismus besteht aus in einer Drosselkammer in Sandwich-Bauweise übereinander angeordneten Lochplatten, die jeweils mindestens ein Loch aufweisen, das in der Plattenebene versetzt zu mindestens einem Loch der jeweils benachbarten Lochplatte angeordnet ist. Zwischen den Lochplatten sind Distanzstücke vorgesehen, welche die Lochplatten auf Abstand zueinander halten.
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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 verbrauchte 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 Druckfluids 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 Anschlussöffnung 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 Grundkorperabschnitt 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 LID, 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 LID 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 LID 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 Biendenblöcke 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.