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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung
Nr. 11/453 904, die am 16. Juni 2006 eingereicht wurde, deren Inhalte
hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen sind.
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Ventile und insbesondere
auf strömungsmittelgesteuerte Ventile.
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Hintergrund
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Viele
Ventile weisen ein Ventilglied auf, um einen Strömungsmittelfluss
durch das Ventil zuzumessen, und Ventilsteuerungen zur Steuerung
der Position des Ventilgliedes. Einige Ventilsteuerungen verwenden
Strömungsmittel, um die Position eines Ventilgliedes zu
steuern. Beispielsweise liefern einige Ventilsteuerungen Strömungsmittel
zu einer Steuerkammer, wo das Strömungsmittel eine Kraft
auf das Ventilglied ausübt, um anderen Kräften
auf dem Ventilglied entgegenzuwirken. Solche Ventilsteuerungen steuern
oft den Druck des Strömungsmittels in der Steuerkammer
durch Zumessung des Ablaufs des Strömungsmittels aus der
Steuerkammer. Die Ventilsteuerungen können den Ablauf von
Strömungsmittel aus der Steuerkammer unterdrücken, um
einen hohen Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer zu
erzeugen, so dass das Strömungsmittel das Ventilglied in
eine Richtung treibt. Im Gegensatz dazu können die Ventilsteuerungen
gestatten, dass andere Kräfte das Ventilglied in einer
entgegengesetzten Richtung antreiben, indem der Ablauf des Strömungsmittels
aus der Steuerkammer vergrößert wird, um den Druck
des Strömungsmittels in der Steuerkammer zu verringern.
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Unglücklicherweise
weisen viele solcher Ventilsteuerungen keine Vorkehrungen zur Zumessung
einer Strömungsmittellieferung in die Steuerkammer auf.
Unter manchen Umständen können solche Ventilsteuerungen
bewirken, dass das Ventilglied sich schnell in einer Richtung bewegt,
sie können jedoch nicht bewirken, dass sich das Ventilglied
schnell in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Wenn solche Ventilsteuerungen
konfiguriert sind, um Strömungsmittel zur Steuerkammer
mit einer relativ schnellen Rate zu liefern, können die
Ventilsteuerungen fähig sein, zu bewirken, dass das Strömungsmittel
in der Steuerkammer schnell das Ventilglied antreibt, und zwar durch
Unterdrücken des Ablaufs aus der Steuerkammer. Jedoch können
solche Ventilsteuerungen nicht fähig sein, Strömungsmittel
aus der Steuerkammer mit einer Rate ablaufen zu lassen, die ausreichend
größer ist als die Lieferrate, um zu gestatten,
dass andere Kräfte das Ventilglied in der entgegengesetzten
Richtung gegen das Strömungsmittel in der Steuerkammer
antreiben. Im Gegensatz dazu können Ventilsteuerungen,
die konfiguriert sind, um Strömungsmittel zur Steuerkammer
mit einer relativ geringen Rate zu liefern, fähig sein,
das Ventilglied nur mit einer niedrigen Rate anzutreiben, mit der
Strömungsmittel zur Steuerkammer geliefert wird.
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Das
US-Patent 5 421 545 von
Schexnayder ("das '545-Patent") zeigt ein strömungsmittelgesteuertes
Ventil mit Vorkehrungen zum Zumessen eines Strömungsmittelflusses
in eine Steuerkammer davon, und zwar zusätzlich zum Zumessen
des Strömungsmittelflusses aus der Steuerkammer heraus. Das
in dem '545-Patent gezeigte Ventil weist einen Körper mit
einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf, die durch
Durchlässe verbunden sind, welche sich durch den Körper
erstrecken. Das Ventil weist auch ein Sitzventilelement auf, um
einen Strömungsmittelfluss zwischen den Anschlüssen
zuzumessen. Zusätzlich weist das Ventil eine Steuerkammer
auf, die benachbart zum Sitzventilelement angeordnet ist. Das Ventil
des '545-Patentes ist so konfiguriert, dass der Strömungsmitteldruck
in der Steuerkammer das Sitzventilelement zu einer geschlossenen
Position hin gegen einen Strömungsmitteldruck im ersten
Anschluss drückt. Das Ventil des '545-Patentes weist auch
Vorkehrungen auf, um Strömungsmittel vom ersten Anschluss
zur Steuerkammer zu liefern, und Vorkehrungen, um Strömungsmittel
aus der Steuerkammer zum zweiten Anschluss ablaufen zu lassen. Diese
Vorkehrungen weisen einen Kolben auf, der sowohl einen Strömungsmittelfluss
vom ersten Anschluss zur Steuerkammer als auch einen Strömungsmittelfluss
von der Steuerkammer zum zweiten Anschluss zumisst bzw. steuert.
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Obwohl
das Ventil des '545-Patentes einen Kolben aufweist, der einen Strömungsmittelfluss
in die Steuerkammer hinein und einen Strömungsmittelfluss
aus der Steuerkammer heraus zumisst, bestehen gewisse Nachteile.
Beispielsweise kann der Kolben lecken, was die Leistung beeinträchtigen kann,
wenn ein Ablaufen aus der Steuerkammer nicht wünschenswert
ist. Weil das Ventil nur Strömungsmittel zur Steuerkammer
vom ersten Anschluss liefern kann, kann das Ventil zusätzlich
fähig sein, die Position des Sitzventilelementes nur dann zu
steuern, wenn der Druck im ersten Anschluss höher ist als
der Druck im zweiten Anschluss.
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Das
Ventil 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 Ventil
mit einem Gehäuse mit einem ersten Anschluss und einem
zweiten Anschluss. Das Ventil kann auch ein erstes Ventilglied aufweisen, welches
betreibbar ist, um einen Strömungsmittelfluss zwischen
dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zuzumessen. Zusätzlich
kann das Ventil Ventilsteuerungen aufweisen, die betreibbar sind,
um die Position des ersten Ventilgliedes zumindest teilweise mit
Strömungsmittel zu steuern, welches zu einer Steuerkammer
geliefert wird. Die Ventilsteuerungen können ein oder mehrere
zusätzliche Ventilglieder aufweisen, die betreibbar sind,
um einen Strömungsmittelfluss zur Steuerkammer und auch
einen Strömungsmittelfluss aus der Steuerkammer zuzumessen.
Das eine zusätzliche Ventilglied oder die Vielzahl von
zusätzlichen Ventilgliedern kann bzw. können ein
Vorsteuersitzelement aufweisen, welches betreibbar ist, um einen
Strömungsmittelfluss aus der Steuerkammer zuzumessen. Die Ventilsteuerungen
können betreibbar sein, um die Position von mindestens
einem Ventilglied des einen zusätzlichen Ventilgliedes
oder der Vielzahl von zusätzlichen Ventilgliedern zumindest
teilweise als eine Funktion der Position des ersten Ventilgliedes
zu steuern.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren
zum Betrieb eines Ventils mit einem Gehäuse mit einem ersten
Anschluss und einem zweiten Anschluss. Das Verfahren kann aufweisen,
einen Strömungsmittelfluss zwischen dem ersten Anschluss
und dem zweiten Anschluss zumindest teilweise durch Steuerung der
Position eines ersten Ventilgliedes zuzumessen. Die Steuerung der Position
des ersten Ventilgliedes kann das Zumessen eines Strömungsmittelflusses
zu einer Steuerkammer und das Zumessen eines Strömungsmittelflusses
aus der Steuerkammer mit einem oder mehreren zusätzlichen
Ventilgliedern aufweisen, was das Zumessen eines Strömungsmittelflusses
aus der Steuerkammer mit einem Pilot- bzw. Vorsteuersitzelement
aufweist. Das Verfahren kann auch aufweisen, die Position von mindestens
einem Ventilglied des einen zusätzlichen Ventilgliedes
oder der Vielzahl von zusätzlichen Ventilgliedern zumindest
teilweise als eine Funktion der Position des ersten Ventilgliedes
zu steuern.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Ventil
mit einem Gehäuse mit einem ersten Anschluss und einem
zweiten Anschluss. Das Ventil kann auch ein erstes Ventilglied aufweisen, welches
betreibbar ist, um einen Strömungsmittelfluss zwischen
dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zuzumessen bzw. zu
steuern. Zusätzlich kann das Ventil Ventilsteuerungen aufweisen,
die betreibbar sind, um die Position des ersten Ventilgliedes zumindest
teilweise mit Strömungsmittel zu steuern, welches zu einer
Steuerkammer geliefert wird. Die Ventilsteuerungen können
einen ersten Versorgungsdurchlass aufweisen, der zwischen dem ersten Anschluss
und der Steuerkammer angeschlossen ist, wobei der erste Versorgungsdurchlass
ein erstes Rückschlagventil aufweist, welches einen Strömungsmittelfluss
vom ersten Anschluss zur Steuerkammer gestattet. Die Ventilsteuerungen
können auch einen zweiten Versorgungsdurchlass aufweisen,
der zwischen dem zweiten Anschluss und der Steuerkammer angeschlossen
ist. Der zweite Versorgungsdurchlass weist dabei ein zweites Rückschlagventil
auf, welches einen Strömungsmittelfluss vom zweiten Anschluss
zur Steuerkammer gestattet. Zusätzlich können
die Ventilsteuerungen einen oder mehrere Ablaufdurchlässe
aufweisen, die mit der Steuerkammer verbunden sind. Die Ventilsteuerungen
können auch ein oder mehrere zusätzliche Ventilglieder
aufweisen, die betreibbar sind, um einen Strömungsmittelfluss
in der Steuerkammer durch den ersten Versorgungsdurchlass und auch
einen Strömungsmittelfluss zur Steuerkammer durch den zweiten
Versorgungsdurchlass zuzumessen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Ventils
gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem ersten
Betriebszustand;
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2 ist
eine Schnittansicht des in 1 gezeigten
Ventils in einem zweiten Betriebszustand; und
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3 ist
eine Schnittansicht des in 1 gezeigten
Ventils in einem dritten Betriebszustand.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel eines Ventils 10 gemäß der
vorliegenden Offenbarung. Das Ventil 10 kann ein Gehäuse 12,
ein Ventilglied 14 und Ventilsteuerungen 16 aufweisen.
Das Gehäuse 12 kann einen Anschluss 18,
einen Anschluss 20 und einen Durchlass 22 aufweisen,
der sich zwischen dem Anschluss 18 und dem Anschluss 20 erstreckt.
Wie in 1 gezeigt, kann das Gehäuse 12 auch
verschiedene andere Merkmale aufweisen.
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Das
Ventilglied 14 kann konfiguriert sein, um einen Strömungsmittelfluss
durch den Durchlass 22 zuzumessen bzw. zu steuern. Wie 1 zeigt,
kann das Ventilglied 14 ein Sitzelement sein. Das Ventilglied 14 kann
einen Ventilsitz 24 aufweisen, der konfiguriert ist, um
dichtend an einem Ventilsitz 26 des Gehäuses 12 anzuliegen.
Der Ventilsitz 24 kann im Allgemeinen in eine Richtung 32 weisen,
und der Ventilsitz 26 kann im Allgemeinen in eine entgegen gesetzte
Richtung 30 weisen. Das Ventilglied 14 kann auch
Oberflächen 34, 36 aufweisen, die in
die Richtung 30 weisen. Zusätzlich kann das Ventilglied 14 eine
Oberfläche 38 aufweisen, die in die Richtung 32 weist.
Weiterhin kann das Ventilglied 14 eine Oberfläche 39 aufweisen,
die sich um den Ventilsitz 24 herum erstreckt, und im Allgemeinen
in die Richtung 32 weist. Zusätzlich kann das
Ventilglied 14 eine Oberfläche 40 aufweisen,
die von einem Ventilsitz 24 umgeben wird und im Allgemeinen
in die Rich tung 32 weist. Das Ventil 10 kann Vorkehrungen
aufweisen, die die Translation bzw. lineare Bewegung des Ventilgliedes 14 einschränken,
bei der es entlang einer Achse 28 in den Richtungen 30, 32 gleitet.
Wie 1 zeigt, können beispielsweise Oberflächen
des Gehäuses 12, die sich parallel zur Achse 28 erstrecken, Oberflächen
des Ventilgliedes 14 führen, welche sich parallel
zur Achse 28 erstrecken.
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Verschiedene
Teile des Ventilgliedes 14 können verschiedene
Proportionen bezüglich einander haben. In einigen Ausführungsbeispielen
können die Oberflächen 36, 38, 39 und 40 zusammen
eine Netto-Fläche haben, welche in die Richtung 32 weist,
die im Wesentlichen gleich der Fläche der Oberfläche 34 ist,
welche in die Richtung 30 weist. Zusätzlich kann in
einigen Ausführungsbeispielen die Fläche der Oberfläche 40,
die in die Richtung 32 weist, im Wesentlichen gleich der
Hälfte der Fläche der Oberfläche 34 sein,
welche in die Richtung 30 weist. In solchen Ausführungsbeispielen
können die Oberflächen 36, 38, 39 eine
Netto-Fläche haben, welche in die Richtung 32 weist,
die im Wesentlichen gleich der Fläche der Oberfläche 40 ist,
welche in die Richtung 32 weist.
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Das
Ventilglied 14 kann auf verschiedene Arten konfiguriert
sein, welche einen Strömungsmittelfluss zwischen dem Anschluss 18 und
dem Anschluss 20 gestatten, wenn das Ventilglied 24 vom Ventilglied 26 getrennt
ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Ventilglied 14 beispielsweise
Zumesskanäle 27 aufweisen, durch welche Strömungsmittel
fließen kann.
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Die
Ventilsteuerungen 16 können konfiguriert sein,
um die Position des Ventilgliedes 14 zumindest teilweise
mit Strömungsmittel zu steuern, welches zu einer Steuerkammer 42 geliefert
wird. Wie 1 zeigt, kann die Steuerkammer 42 in
einigen Ausführungsbeispielen durch das Gehäuse 12 benachbart
zu einer oder mehreren Oberflächen des Ventilgliedes 14 definiert
sein, wie beispielsweise der Oberfläche 34. Zusätzlich
zur Steuerkammer 42 können die Ventilsteuerungen 16 Vorkehrungen
aufweisen, um Strömungsmittel zur Steuerkammer 42 hin und
weg von dieser zu leiten. Beispielsweise können die Ventilsteuerungen 16 Versorgungsdurchlässe 44, 46 und
Ablaufdurchlässe 52, 54 aufweisen. Jeder Versor gungsdurchlass 44, 46 kann
zwischen einem Anschluss 18, 20 und einem Anschluss 48, 50 der Steuerkammer 42 angeschlossen
sein. Der Versorgungsdurchlass 44 kann ein Rückschlagventil 58 aufweisen,
welches betreibbar ist, um einen Strömungsmittelfluss aus
dem Anschluss 18 durch den Anschluss 48 zur Steuerkammer 42 zu
gestatten. In ähnlicher Weise kann der Versorgungsdurchlass 46 ein
Rückschlagventil 60 aufweisen, welches betreibbar
ist, um einen Strömungsmittelfluss vom Anschluss 20 durch
den Anschluss 50 zur Steuerkammer 42 zu gestatten.
Jeder Ablaufdurchlass 52, 54 kann zwischen einem
Anschluss 18, 20 und einem Anschluss 56 der
Steuerkammer 42 angeschlossen sein. Der Ablaufdurchlass 52 kann
ein Rückschlagventil 62 aufweisen, welches konfiguriert
ist, um einen Strömungsmittelfluss vom Anschluss 56 zum
Anschluss 18 zu gestatten, und der Ablaufdurchlass 54 kann
ein Rückschlagventil 64 aufweisen, welches betreibbar
ist, um einen Strömungsmittelfluss vom Anschluss 56 zum
Anschluss 20 zu gestatten.
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Die
Ventilsteuerungen 16 können auch ein oder mehrere
zusätzliche Ventilglieder aufweisen, die betreibbar sind,
um einen Strömungsmittelfluss zu der Steuerkammer 42 hin
und/oder weg von dieser zuzumessen bzw. zu steuern. Wie 1 zeigt, können
die Ventilsteuerungen 16 beispielsweise ein Pilot- bzw.
Vorsteuersitzelement 66 und ein Ventilglied 68 aufweisen.
Das Vorsteuersitzelement 66 kann einen Ventilsitz 70 haben,
der konfiguriert ist, um dichtend an einem Ventilsitz 72 anzuliegen,
der mit dem Anschluss 56 assoziiert ist. Das Ventil 10 kann
Vorkehrungen aufweisen, um die Translation bzw. geradlinige Bewegung
des Vorsteuersitzelementes 66 beim Gleiten entlang einer
Achse, wie beispielsweise der Achse 28, einzuschränken.
Wie 1 zeigt, können in einigen Ausführungsbeispielen
Oberflächen des Gehäuses 12, welche sich
parallel zur Achse 28 erstrecken, die Seitenflächen
des Vorsteuersitzelementes 66 führen, die sich
auch parallel zur Achse 28 erstrecken.
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Das
Vorsteuersitzelement 66 kann auf verschiedene Arten konfiguriert
sein, die einen Strömungsmittelfluss zwischen der Steuerkammer 42 und
den Ablaufdurchlässen 52, 54 gestatten,
wenn der Ventilsitz 70 vom Ventilsitz 72 getrennt
ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Vorsteuersitzelement 66 beispielsweise Durchlässe 67 aufweisen, die
sich von der Steuerkammer 42 zu Räumen 71 zwischen
dem Vorsteuersitzelement 66 und dem Gehäuse 12 erstrecken,
und das Vorsteuersitzelement 66 kann Zumesskanäle 73 aufweisen.
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In
einigen Ausführungsbeispielen kann das Vorsteuersitzelement 66 eine
oder mehrere Seitenoberflächen aufweisen, die konfiguriert
sind, um einen Strömungsmittelfluss in die Steuerkammer 42 hinein und
aus dieser heraus zuzumessen. Beispielsweise kann das Vorsteuersitzelement 66 eine
Seitenoberfläche 74 aufweisen, die konfiguriert
ist, um einen Strömungsmittelfluss durch die Anschlüsse 48, 50 zuzumessen.
Wie 1 zeigt, kann die Seitenoberfläche 74 in
einigen Ausführungsbeispielen ein Ende 75 haben,
welches über jeden Anschluss 48, 50 bewegt
werden kann. Alternativ kann die Seitenoberfläche 74 eine
oder mehrere (nicht gezeigte) Öffnungen aufweisen, die über
einen Anschluss 48, 50 bewegt werden können.
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Das
Vorsteuersitzelement 66 kann auch einen Durchlass 76 aufweisen,
der sich von einer Öffnung 78 zu einer Öffnung 80 erstreckt.
Die Öffnung 78 kann in direkter Strömungsmittelverbindung
mit der Steuerkammer 42 sein. Wenn der Ventilsitz 70 dichtend
an dem Ventilsitz 72 anliegt, kann die Öffnung 80 mit
der Steuerkammer 42 nur durch den Durchlass 76 verbunden
sein. Das Ventilglied 68 kann konfiguriert sein, um den
Strömungsmittelfluss durch den Durchlass 76 zuzumessen.
Die Ventilsteuerungen 16 können eine Feder 69 aufweisen,
welche das Ventilglied 68 in der Richtung 30 vorspannt,
um zu bewirken, dass das Ventilglied 68 den Durchlass 76 abdichtet,
wie in 1 gezeigt.
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Die
Ventilsteuerungen 16 können auch verschiedene
Vorkehrungen zur Bewegung des Vorsteuersitzelementes 66 und
des Ventilgliedes 68 aufweisen. Die Ventilsteuerungen 16 können
beispielsweise einen Aktuator bzw. eine Betätigungsvorrichtung 84 aufweisen,
um das Vorsteuersitzelement 66 und das Ventilglied 68 anzutreiben.
Die Betätigungsvorrichtung 84 kann ein Elektromagnet
mit einem Stößel 86 sein, der konfiguriert
ist, um am Vorsteuersitzelement 66 und am Ventilglied 68 anzuliegen. Wenn
sie aktiviert wird, kann die Betätigungsvorrichtung 84 den
Stößel 86 in der Richtung 32 antreiben, wodurch
das Ventilelement 68 und das Vorsteuersitzelement 66 in
der Richtung 32 angetrieben werden. Der Stößel 86 kann
konfiguriert sein, um mit dem Ventilglied 68 in Eingriff
zu kommen und es in die Richtung 32 zu treiben, bevor es
mit dem Vorsteuersitzelement 66 in Eingriff kommt und dieses
in der Richtung 32 antreibt.
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In
einigen Ausführungsbeispielen können die Ventilsteuerungen 16 konfiguriert
sein, um die Position des Vorsteuersitzelementes 66 zumindest
teilweise als eine Funktion der Position des Ventilgliedes 14 zu
steuern. Beispielsweise können die Ventilsteuerungen 16 eine
Feder 82 aufweisen, die zwischen dem Ventilglied 14 und
dem Vorsteuersitzelement 66 zusammengedrückt ist.
Die Feder 82 kann das Vorsteuersitzelement 66 in
der Richtung 30 gegen irgendeine Kraft drücken,
die auf das Vorsteuersitzelement 66 durch die Betätigungsvorrichtung 84 aufgebracht
wird. In ähnlicher Weise kann die Feder 82 das Ventilglied 14 in
die Richtung 32 drücken.
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Das
Ventil 10 ist nicht auf die in 1 gezeigte
Konfiguration eingeschränkt. Beispielsweise können
die Oberflächen des Ventilgliedes 14 andere relative
Größen haben als jene, die oben beschrieben wurden.
Zusätzlich kann das Ventilglied 14 eine andere
Art eines Ventilgliedes sein als ein Sitzelement, wie beispielsweise
ein Kolben. Weiterhin können die Ventilsteuerungen 16 anders
konfiguriert sein, als in 1 gezeigt.
In einigen Ausführungsbeispielen können die Ventilsteuerungen 16 ein
zusätzliches Antriebsglied aufweisen, welches eine Oberfläche
benachbart zur Steuerkammer 42 hat und direkt oder indirekt
mit dem Ventilglied 14 verbunden ist, und zwar anstatt
dass das Ventilglied 14 eine Oberfläche 34 benachbart
zur Steuerkammer 42 hat. Zusätzlich können
sich die Versorgungsdurchlässe 44, 46 und/oder
die Ablaufdurchlässe 52, 54 durch das
Ventilglied 14 hindurch anstatt durch das Gehäuse 12 erstrecken.
Weiterhin können die Ventilsteuerungen 16 den
Versorgungsdurchlass 46 und den Ablaufdurchlass 54 weglassen
und/oder sie können Versorgungs- und Ablaufdurchlässe
aufweisen, die in 1 nicht gezeigt sind.
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Zusätzlich
können die Ventilsteuerungen 16 in einigen Ausführungsbeispielen
konfiguriert sein, um Strömungsmittel zur Steuerkammer 42 durch
den Anschluss 56 zu liefern, und um Strömungsmittel
aus der Steuerkammer 42 durch die Anschlüsse 48, 50 abzuleiten,
anstatt Strömungsmittel zur Steuerkammer 42 durch
die Anschlüsse 48, 50 zu liefern und Strömungsmittel
aus der Steuerkammer 42 durch den Anschluss 56 abzuleiten.
Die Ventilsteuerungen 16 können verschiedene Konfigurationen
aufweisen, um dies zu tun. Beispielsweise können die Versorgungsdurchlässe 44, 46 sich
von den Anschlüssen 18, 20 zum Anschluss 56 erstrecken, 52, 54 können sich
von den Anschlüssen 48, 50 zu den Anschlüssen 18, 20 erstrecken,
anstatt sich vom Anschluss 56 zu erstrecken.
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Die
Ventilsteuerungen 16 können auch andere Anordnungen
der Ventilglieder zum Zumessen bzw. Steuern des Strömungsmittelflusses
zu der Steuerkammer 42 und weg von dieser haben. Beispielsweise
können die Ventilsteuerungen 16 mehrere Ventilglieder
aufweisen, um einen Strömungsmittelfluss in die Steuerkammer 42 hinein
und aus dieser heraus zuzumessen, und zwar anstelle des Vorsteuersitzelementes 66.
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Die
Ventilsteuerungen 16 können auch unterschiedliche
Vorkehrungen bzw. Merkmale zur Steuerung der Position des Vorsteuersitzelementes 66 aufweisen.
Beispielsweise kann die Betätigungsvorrichtung 84 eine
andere Art einer Betätigungsvorrichtung sein als ein Elektromagnet,
wie beispielsweise eine hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtung.
Zusätzlich können die Ventilsteuerungen 16 andere
Vorkehrungen als die Feder 82 aufweisen, um die Position
des Vorsteuersitzelementes 66 zumindest teilweise als eine
Funktion der Position des Ventilgliedes 14 zu steuern.
Die Ventilsteuerungen 16 können eine andere Art
eines Kraftübertragungsmechanismus aufweisen, der zwischen
dem Vorsteuersitzelement 66 und dem Ventilglied 14 angeschlossen
ist. Zusätzlich können die Ventilsteuerungen 16 in
einigen Ausführungsbeispielen einen Positionssensor aufweisen,
der die Position des Ventilgliedes 14 abfühlt,
und Informationsverarbeitungskomponenten zur Steuerung der Betätigungsvorrichtung 84 zumindest
teilweise als eine Funktion des Ausgangssignals des Positionssensors.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
Ventil 10 kann immer dann Anwendung finden, wenn eine Steuerung
eines Strömungsmittelflusses erforderlich ist. Jeder Anschluss 18, 20 des Gehäuses 12 kann
mit einer oder mehreren Komponenten verbunden sein, die konfiguriert
sind, um Strömungsmittel zu dem Ventil 10 zu liefern
und/oder um Strömungsmittel vom Ventil 10 aufzunehmen,
die Pumpen, Ventile, strömungsmittelgetriebene Betätigungsvorrichtungen
und Reservoirs aufweisen, jedoch nicht darauf eingeschränkt
sind.
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Wenn
die Betätigungsvorrichtung 84 nicht aktiviert
ist, kann das Ventil 10 den in 1 gezeigten
Betriebszustand haben, in dem das Ventilglied 14 im Wesentlichen
einen Strömungsmittelfluss zwischen den Anschlüssen 18, 20 verhindern
kann. Wenn die Betätigungsvorrichtung 84 keine
Kraft auf das Vorsteuersitzelement 66 oder das Ventilglied 68 aufbringt,
kann die Feder 82 den Ventilsitz 70 des Vorsteuersitzelementes 66 gegen
den Ventilsitz 72 halten, und das Ventilglied 68 kann
den Durchlass 76 abdichten. Dies verhindert eine Strömungsmittelverbindung
zwischen der Steuerkammer 42 und den Ablaufdurchlässen 52, 54.
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Unter
solchen Bedingungen wird einer der Versorgungsdurchlässe 44, 46 in
Strömungsmittelverbindung mit der Steuerkammer 42 sein.
Wenn der Strömungsmitteldruck am Anschluss 18 höher
ist als der Strömungsmitteldruck am Anschluss 20,
wird das Rückschlagventil 58 eine Strömungsmittelverbindung
vom Anschluss 18 zur Steuerkammer 42 gestatten,
während das Rückschlagventil 60 eine
Strömungsmittelverbindung von der Steuerkammer 42 zum
Anschluss 20 verhindert. Wenn der Strömungsmitteldruck
am Anschluss 20 höher ist als der Strömungsmitteldruck
am Anschluss 18, können die Rückschlagventile 58, 60 eine
Strömungsmittelverbindung vom Anschluss 20 zur
Steuerkammer 42 gestatten, während sie eine Strömungsmittelverbindung
von der Steuerkammer 42 zum Anschluss 18 verhindern.
Dies stellt sicher, dass der Druck des Strömungsmittels
in der Steuerkammer 42 im Wesentlichen gleich dem höheren
Druck der Strömungsmitteldrücke an den Anschlüssen 18, 20 ist.
Als eine Folge hält das Strömungsmittel in der
Steuerkammer 42, welches gegen die Oberfläche 34 drückt,
in Kombination mit der Feder 82, die gegen die Oberfläche 34 drückt,
den Ventilsitz 24 des Ventilglie des 14 gegen den
Ventilsitz 26, wodurch im Wesentlichen eine Strömungsmittelverbindung
zwischen den Anschlüssen 18, 20 verhindert
wird.
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Wenn
das Ventil 10 in dem in 1 gezeigten
Zustand ist, kann Strömungsmittel in Kontakt mit verschiedenen
Oberflächen des Vorsteuersitzelementes 66 eine
unausgeglichene Kraft auf das Vorsteuersitzelement 66 aufbringen,
was den Sitz 70 gegen den Ventilsitz 72 drückt.
Das Hochdruckströmungsmittel in der Steuerkammer 42 kann
einen höhere Kraft auf das Vorsteuersitzelement 66 in
der Richtung 30 aufbringen als Strömungsmittel
in anderen Teilen des Gehäuses 12 auf das Vorsteuersitzelement 66 in
der Richtung 32 aufbringt. Unter manchen Umständen
kann die unausgeglichene Strömungsmittelkraft, die auf
das Vorsteuersitzelement 66 wirkt, größer
als die Kraftkapazität bzw. Kraftgrenze der Betätigungsvorrichtung 84 sein.
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Weil
der Stößel 86 konfiguriert ist, um mit dem
Ventilglied 68 in Eingriff zu kommen, bevor er mit dem
Vorsteuersitzelement 66 in Eingriff kommt, können
die Strömungsmittelkräfte auf dem Vorsteuersitzelement 66 ausgeglichen
sein, bevor der Stößel 86 mit dem Vorsteuersitzelement 66 in
Eingriff kommt, wenn die Betätigungsvorrichtung 84 den
Stößel 86 in die Richtung 32 treibt.
Wie 2 zeigt, kann das Ventilglied 68 eine
Strömungsmittelverbindung durch den Durchlass 76 gestatten,
wenn der Stößel 86 mit dem Ventilglied 68 in
Eingriff kommt und dieses in die Richtung 32 treibt. Dies
kann gestatten, dass der hohe Strömungsmitteldruck in der
Steuerkammer 42 durch den Durchlass 76 in Verbindung
mit dem Ende des Vorsteuersitzelements 66 entgegengesetzt
zur Steuerkammer 42 kommt, wodurch im Wesentlichen die
Strömungsmittelkraft auf dem Vorsteuersitzelement 66 ausgeglichen
wird.
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Wenn
die Strömungsmittelkraft auf dem Vorsteuersitzelement 66 im
Wesentlichen ausgeglichen ist, kann die Betätigungsvorrichtung 84 leicht
das Vorsteuersitzelement 66 in die Richtung 32 treiben. Wie
in 3 gezeigt ist, kann dies den Ventilsitz 70 vom
Ventilsitz 72 trennen. Wenn der Ventilsitz 70 vom
Ventilsitz 72 getrennt ist, kann Strömungsmittel von
der Steuerkammer 42 durch die Durchlässe 67 durch
die Räume 71 durch die Zumesskanäle 73 und durch
den Anschluss 56 zu den Ablaufdurchlässen 52, 54 fließen.
Zusätzlich kann das Bewegen des Vorsteuersitzelementes 66 in
der Richtung 32 bewirken, dass die Seitenoberfläche 74 zumindest
teilweise die Anschlüsse 48, 50 blockiert.
Als eine Folge kann die Seitenfläche 74 des Vorsteuersitzelementes 66 einen
Widerstand gegen einen Strömungsmittelfluss in die Steuerkammer 42 durch
den Anschluss 48 oder durch den Anschluss 50 bieten.
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Der
Widerstand, den das Vorsteuersitzelement 66 gegen einen
Strömungsmittelfluss in die Steuerkammer 42 hinein
darstellt, und der Widerstand, den das Vorsteuersitzelement 66 gegen
einen Strömungsmitteldruck aus der Steuerkammer 42 hinaus
darstellt, können beide mit der Position des Vorsteuersitzelementes 66 entlang
der Achse 28 variieren. Wenn die Betätigungsvorrichtung 84 das
Vorsteuersitzelement 66 in die Richtung 32 treibt,
kann die Distanz zwischen den Ventilsitzen 70, 72 zunehmen,
und die Seitenfläche 74 kann die Anschlüsse 48, 50 in
zunehmendem Ausmaß blockieren. Wenn die Betätigungsvorrichtung 84 das
Vorsteuersitzelement 66 in die Richtung 32 treibt,
stellt somit das Vorsteuersitzelement 66 einen verringerten
Widerstand gegen einen Strömungsmittelfluss aus der Steuerkammer 42 durch
den Anschluss 56 dar, und einen zunehmenden Widerstand
gegen einen Strömungsmittelfluss in die Steuerkammer 42 hinein
durch die Anschlüsse 48, 50. Wenn im
Gegensatz dazu das Vorsteuersitzelement 66 sich in der
Richtung 30 bewegt, stellt das Vorsteuersitzelement 66 einen
zunehmenden Widerstand gegen einen Strömungsmittelfluss
aus der Steuerkammer 42 hinaus durch den Anschluss 56 dar,
und einen verringerten Widerstand gegen einen Strömungsmittelfluss
in die Steuerkammer 42 hinein, durch die Anschlüsse 48, 50.
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Als
eine Folge kann das Antreiben des Vorsteuersitzelementes 66 in
der Richtung 32 bewirken, dass sich das Ventilglied 14 in
die Richtung 30 bewegt. Wenn der Widerstand gegen einen
Fluss durch den Anschluss 56 abnimmt, kann Hochdruckströmungsmittel
aus der Steuerkammer 42 hinaus durch einen der Ablaufanschlüsse 52, 54 zu
demjenigen Anschluss 18, 20 fließen,
der den niedrigeren Strömungsmitteldruck hat. Dies kann
den Druck in der Steuerkammer 42 verringern. Das Einschränken
des Strömungsmittelflusses durch die Anschlüsse 48, 50 kann
weiter den Druck in der Steuerkammer 42 verringern, und
zwar durch Ver ringerung der Rate, mit der Strömungsmittel
in die Steuerkammer 42 hinein fließt, um das herausfließende
Strömungsmittel zu ersetzen. Wenn der Druck in der Steuerkammer 42 abnimmt,
kann die Kraft des Strömungsmittels, die auf den Ventilsitz 24,
die Oberfläche 38 und die Oberfläche 40 wirkt,
schließlich die Kraft des Strömungsmittels in
der Steuerkammer 42 überwinden und das Ventilelement 14 in
die Richtung 30 treiben, was den Ventilsitz 24 vom
Ventilsitz 26 trennt, und einen Fluss zwischen den Anschlüssen 18, 20 gestattet.
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Wenn
der Ventilsitz 24 vom Ventilsitz 26 getrennt ist,
können Variationen des Strömungsmitteldruckes
an den Anschlüssen 18, 20 eine Tendenz
haben, eine nicht wünschenswerte Bewegung des Ventilgliedes 14 zu
erzeugen. Die Ventilsteuerungen 16 können eine
solche nicht wünschenswerte Bewegung des Ventilgliedes 14 durch
Steuerung der Position des Vorsteuersitzelementes 66 zumindest
teilweise als eine Funktion der Position des Ventilgliedes 14 dämpfen.
Wenn eine Druckfluktuation an den Anschlüssen 18, 20 bewirkt,
dass sich das Ventilglied 14 in der Richtung 30 bewegt,
kann die Feder 82 das Vorsteuersitzelement 66 in
die Richtung 30 treiben, was eine Zunahme des Druckes in
der Steuerkammer 42 bewirkt, um das Ventilglied 14 zurück
in die Richtung 32 zu treiben. Wenn im Gegensatz dazu eine
Druckfluktuation an den Anschlüssen 18, 20 bewirkt,
dass sich das Ventilglied 14 in der Richtung 32 bewegt,
kann die Feder 82 gestatten, dass das Vorsteuersitzelement 66 sich
in die Richtung 32 bewegt, was eine Verringerung des Druckes
in der Steuerkammer 42 verursacht, um zu gestatten, dass
der Druck in den Anschlüssen 18, 20 das
Ventilglied 14 zurück in die Richtung 30 treibt.
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Das
Ventil 10 kann in dem in 1 gezeigten Betriebszustand
durch Unterbrechung des Aufbringens einer Kraft auf das Vorsteuersitzelement 66 durch
die Betätigungsvorrichtung 84 zurückgebracht werden.
Wenn die Betätigungsvorrichtung 84 keine Kraft
auf das Vorsteuersitzelement 66 aufbringt, kann die Feder 82 das
Vorsteuersitzelement 66 in die Richtung 30 drücken,
bis der Ventilsitz 70 am Ventilsitz 72 anliegt
und die Seitenfläche 74 die Anschlüsse 48, 50 freilegt.
Als eine Folge kann der Druck in der Steuerkammer 42 ansteigen
und das Ventilglied 14 in der Richtung 32 antreiben,
bis der Ventilsitz 24 am Ventilsitz 26 anliegt.
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Die
offenbarten Ausführungsbeispiele können eine Anzahl
von Leistungsvorteilen bieten. Weil sei betreibbar sind, um simultan
den Ablauf des Strömungsmittels aus der Steuerkammer 42 zu
vergrößern, und die Lieferung von Strömungsmittel
zur Steuerkammer 42 zu verringern, können die
offenbarten Ventilsteuerungen 16 fähig sein, zu
bewirken, dass sich das Ventilglied 14 schnell in der Richtung 30 bewegt.
Im Gegensatz dazu können die Ventilsteuerungen 16 durch
gleichzeitiges Verringern des Ablaufens des Strömungsmittels
aus der Steuerkammer 42 und durch Vergrößern
der Lieferung von Strömungsmittel zur Steuerkammer 42 hin
bewirken, dass das Ventilglied 14 sich schnell in der Richtung 32 bewegt.
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Zusätzlich
können die offenbarten Ausführungsbeispiele des
Ventils 10 eine minimale Leckage erfahren, wenn sie geschlossen
sind. Die Ventilsitze 24, 26 können eine
sehr enge Dichtung vorsehen, was einen Strömungsmittelfluss
zwischen den Anschlüssen 18, 20 durch
den Durchlass 22 verhindert. In ähnlicher Weise
können die Ventilsitze 70, 72 und das
Ventilglied 68 eine sehr enge Abdichtung verhindern, was
verhindert, dass Strömungsmittel aus der Steuerkammer 42 leckt.
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Das
Vorsehen von sowohl dem Versorgungsdurchlass 44 als auch
dem Versorgungsdurchlass 46 kann weiterhin einen bidirektionalen
bzw. in zwei Richtungen laufenden Betrieb des Ventils 10 gestatten.
Wie oben besprochen, können die Versorgungsdurchlässe 44, 46 einen
Strömungsmittelfluss zur Steuerkammer 42 von demjenigen
Anschluss 18, 20 gestatten, der auf einem höheren
Druck ist. Dies kann gestatten, dass die Ventilsteuerungen 16 eine Steuerung über
die Position des Ventilgliedes 14 ausüben, und
zwar ungeachtet dessen, welcher Anschluss 18, 20 einen
höheren Strömungsmitteldruck hat. Als eine Folge
kann das Ventil 10 in Anwendungen verwendet werden, wo
der Druck im Anschluss 18 manchmal höher und manchmal
niedriger sein kann, als der Druck im Anschluss 20.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem Ventil und an den Verfahren vorgenommen werden
können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere
Ausführungsbeispiele des offenbarten Ventils und der Verfahren
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer
praktischen Ausführung des Ventils und der Verfahren offensichtlich
werden, welche hier offenbart wurden. Es ist beabsichtigt, dass
die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden
Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen
gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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STRÖMUNGSMITTELGESTEUERTES
VENTIL
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Ein
Ventil, welches einen Betrieb in zwei Richtungen ausführen
kann, weist ein Gehäuse mit einem ersten Anschluss und
einem zweiten Anschluss auf. Das Ventil weist auch ein erstes Ventilglied
auf, welches betreibbar ist, um einen Strömungsmittelfluss
zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zuzumessen.
Zusätzlich weist das Ventil Ventilsteuerungen auf, die
betreibbar sind, um die Position des ersten Ventilgliedes mit Strömungsmittel
zu steuern, welches zu einer Steuerkammer geliefert wird. Die Ventilsteuerungen
weisen zusätzliche Ventilglieder auf, die betreibbar sind, um
einen Strömungsmittelfluss zur Steuerkammer und auch einen
Strömungsmittelfluss aus der Steuerkammer zuzumessen. Die
zusätzlichen Ventilglieder weisen ein Vorsteuersitzelement
auf, welches betreibbar ist, um einen Strömungsmittelfluss
aus der Steuerkammer zuzumessen. Die Ventilsteuerungen weisen eine
Feder auf, die zwischen dem ersten Ventilglied und dem Vorsteuersitzelement
zusammen gedrückt ist, um die Position der zusätzlichen
Ventilglieder als eine Funktion der Position des ersten Ventilgliedes
zu steuern, so dass unerwünschte Bewegungen des ersten
Ventilgliedes gedämpft werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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