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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Kraftrückkopplungs-Sitzventil
(”force feedback poppet valve”; Tellerventil)
und insbesondere auf ein Kraftrückkopplungs-Sitzventil
mit einem integrierten Druckkompensator.
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Hintergrund
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Maschinen
wie beispielsweise Dozers, Lader, Bagger, Motorgrader und andere
Bauarten von schweren Maschinen verwenden eines oder mehrere hydraulische
Aktuatoren oder Betätiger (Aktoren), um unterschiedliche
Aufgaben auszuführen. Diese Aktuatoren oder Aktoren sind
strömungsmittelmäßig verbunden mit einer
Pumpe auf der Maschine, die unter Druck stehendes Strömungsmittel
an Kammern innerhalb der Aktuatoren liefert. Eine elektrohydraulische
Ventilanordnung ist typischerweise strömungsmittelmäßig
verbunden zwischen der Pumpe und den Aktuatoren angeordnet, um die
Strömungsrate und Richtung des unter Druck stehenden Strömungsmittels
zu und von den Kammern der Aktuatoren zu steuern.
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Hydraulische
Maschinenschaltungen oder Kreise, die strömungsmittelmäßig
Mehrfach-Aktuatoren mit einer gemeinsamen Pumpe verbinden, können
unerwünschte Druckfluktuationen erfahren, und zwar innerhalb
der Kreise oder Schaltungen während des Betriebs der Aktuatoren.
Insbesondere kann der Druck eines Strömungsmittels, geliefert
an einen Aktuator, in unerwünschter Weise fluktuieren,
und zwar ansprechend auf die Betätigung eines unterschiedlichen
Aktuators, der strömungsmittelmäßig mit
der gleichen hydraulischen Schaltung verbunden ist. Diese Druckfluktuationen
können inkonsisten te und/oder unerwartete Aktuatorbewegungen
hervorrufen. Zudem können die Druckfluktuationen ernster
Natur sein und/oder oft genug auftreten, um eine Fehlfunktion oder
einen vorzeitigen Ausfall der Komponenten der hydraulischen Schaltung
zu bewirken.
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Ein
Verfahren zur Kompensation dieser Druckfluktuationen innerhalb des
an einen hydraulischen Aktuator gelieferten Strömungsmittels
wird in dem
U.S. Patent Nr. 5,878,647 (dem
'647-Patent ), ausgegeben
an Wilke u. A., vom 9. März 1999 beschrieben. Das
'647-Patent beschreibt eine
hydraulische Schaltung oder einen hydraulischen Kreis mit zwei Paaren
von Elektromagnetventilen, einer Pumpe mit veränderbarer
Verdrängung, einem Reservoirtank und einem hydraulischen
Aktuator oder einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung.
Ein Paar der Elektromagnetventile umfasst ein kopfendiges Versorgungsventil
und ein kopfendiges Rücklaufventil, welches ein Kopfende
des hydraulischen Aktuators mit entweder der eine variable Verdrängung
besitzenden Pumpe oder dem Reservoirtank verbindet. Das andere Paar
der Elektromagnetventile weist ein Stangenend-Versorgungsventil
und ein Stangenend-Rückführventil auf, welches
ein Stangenende des hydraulischen Aktuators entweder mit der Pumpe
mit veränderbarer Verdrängung oder dem Reservoirtank
verbindet. Jedes dieser vier Elektromagnetventile ist mit einem
unterschiedlichen Druckkompensations-Rückschlagventil assoziiert.
Jedes Druckkompensations-Rückschlagventil ist zwischen dem
zugehörigen Elektromagnetventil und dem Aktuator verbunden
oder geschaltet, um die Fluktuationen im Druck des Strömungsmittels
zwischen dem zugehörigen Ventil und dem Aktuator zu steuern.
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Obwohl
Mehrfach-Druckkompensationsventile der Hydraulikschaltung, beschrieben
im
'647-Patent , den
Effekt der Druckfluktuation innerhalb der hydraulischen Schaltung
reduzieren können, können sie aber wegen ihrer
Anzahl die Kosten und die Komplexität der hydraulischen
Schaltung vergrößern. Zudem können die
Druckkompensationsventile des
'647-Patents nicht
die Drücke innerhalb der hydraulischen Schaltung präzise
genug für optimale Performance des zugehörigen
Aktuators steuern.
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Das
offenbarte Kraftrückkopplungs-Sitzventil richtet sich auf
die Überwindung eines oder mehrerer der oben genannten
Probleme.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt richtet sich die Offenbarung auf ein Kraftrückkopplungs-Sitzventil
mit einem integrierten Druckkompensator. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist einen Ventilkörper mit einer Hauptkammer, einem ersten
Anschluss und einem zweiten Anschluss auf. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen Hauptteller bzw. Hauptkolben (”main
poppet”) auf, und zwar angeordnet innerhalb der Hauptkammer
und beweglich zwischen einer Öffnungsposition und einer
geschlossenen Position, um den Strömungsmittelfluss zwischen dem
ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu steuern. Der Hauptkolben
bildet eine Steuerkammer innerhalb der Hauptkammer. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen ersten Durchlass auf, der die Steuerkammer mit
dem zweiten Anschluss verbindet, einen zweiten Durchlass, der die Steuerkammer
mit dem ersten Anschluss verbindet, und ein Pilotventil mit einem
Pilotkolben zum Steuern des Strömungsmittelflusses zwischen
der Steuerkammer und dem ersten Anschluss durch den zweiten Durchlass.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner einen Druckkompensator
auf, und zwar angeordnet innerhalb des Hauptkolbens und strömungsmittelmäßig
verbunden mit dem zweiten Anschluss über den ersten Durchlass.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner eine erste
Feder auf, und zwar gekoppelt zwischen dem Hauptkolben und dem Pilotkolben,
um eine Kraft vorzusehen, die proportional ist zu einem Abstand
zwischen dem Hauptkolben und dem Pilotkolben, und wobei eine zweite
Feder zwischen dem Druckkompensator und dem Pilotkolben gekoppelt
ist, um eine Kraft proportional zu einem Abstand vorzusehen zwischen
dem Druckkompensator und dem Pilotkolben. In einem anderen Aspekt
richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein weiteres Kraftrückkopplungs-Sitzventil mit
einem integrierten Druckkompensator. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist einen Ventilkörper auf, und zwar einschließlich
einer Hauptkammer mit einem ersten An schluss und einem zweiten Anschluss.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner einen Hauptkolben
auf, und zwar angeordnet innerhalb der Hauptkammer und eine Steuerkammer innerhalb
der Hauptkammer bildend. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen ersten Durchlass auf, der die Steuerkammer mit
dem zweiten Anschluss verbindet, und einen zweiten Durchlass, der die
Steuerkammer mit dem ersten Anschluss verbindet. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen dritten Durchlass auf, der die Steuerkammer mit
dem ersten Anschluss verbindet, und eine vierte Kammer, die die
Steuerkammer mit dem zweiten Anschluss verbindet. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist
ferner ein Pilotventil auf mit einem Pilotkolben zur Steuerung des
Strömungsmittelflusses zwischen der Steuerkammer und dem
ersten Anschluss durch den zweiten Durchlass und zwischen der Steuerkammer
und dem zweiten Anschluss durch den vierten Durchlass. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner eine erste Feder auf, die zwischen dem Hauptkolben
und dem Pilotkolben gekoppelt ist, um eine Kraft vorzusehen, die
proportional ist zu einem Abstand zwischen dem Hauptkolben und dem
Pilotkolben, und ferner ist eine zweite Feder vorgesehen, die zwischen
dem Druckkompensator und dem Pilotkolben gekuppelt oder gekoppelt
ist, um eine Kraft vorzusehen, die proportional ist zu einem Abstand
zwischen dem Druckkompensator und dem Pilotkolben. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen Druckkompensator auf, und zwar angeordnet innerhalb
des Hauptkolbens und in strömungsmittelmäßiger
Verbindung mit dem zweiten Anschluss über den ersten Durchlass
und mit dem ersten Anschluss über den dritten Durchlass,
und
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer
Hydraulikschaltung;
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2 ist
ein Querschnitt eines exemplarischen Kraftrückkopplungs-Sitzventils
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
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3 ist
ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des Kraftrückkopplungs-Sitzventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Offenbarung;
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines exemplarischen Nadelventils gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
ein hydraulisches System 222 mit einem hydraulischen Betätiger
(Aktuator, Aktor) 216 beweglich zur Steuerung eines (nicht gezeigten)
Werkzeugs. Der hydraulische Betätiger 216 kann
eine Kopfendkammer 250 und eine Stangenendkammer 252 umfassen.
Das hydraulische System 222 kann ferner eine Quelle 224 von
unter Druck stehendem Strömungsmittel umfassen, welches
zur Bewegung des Aktuators durch ein Kopfend-Versorgungsventil 226,
ein Kopfend-Abflussventil 228, ein Stangenend-Versorgungsventil 230 und
ein Stangenend-Abflussventil 232 geleitet werden kann.
Das hydraulische System 222 kann auch einen Tank 234 aufweisen,
ferner ein Kopfend-Druckentlastungsventil 238, ein Kopfend-Nachfüllventil 240,
ein Stangenend-Druckfreigabeventil 242 und ein Stangenend-Nachfüllventil 244,
wobei diese zusammenarbeiten, um die gewünschten Drücke
innerhalb des hydraulischen Systems 222 aufrecht zu erhalten.
Es wird ins Auge gefasst, dass das hydraulische System 222 zusätzliche
und/oder unterschiedliche Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise
einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen Positionssensor,
eine Steuervorrichtung, einen Akkumulator und andere im Stand der
Technik bekannte Komponenten.
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Die
Quelle 224 kann eine Strömung von unter Druck
stehendem Strömungsmittel erzeugen und eine Pumpe aufweisen,
beispielsweise eine Pumpe mit veränderbarer Verdrängung,
eine Pumpe mit fester Verdrängung oder irgendeine andere
Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel wie sie
im Stand der Technik bekannt ist. Die Quelle 224 kann antriebsmäßig
mit einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle verbunden sein, wie
beispielsweise einem Motor, und zwar beispielsweise durch eine (nicht
gezeigte) Antriebswelle, ein (nicht gezeigtes) Band, eine (nicht
gezeigte) elektrische Schaltung oder in irgendeiner anderen geeigneten
Weise. Die Quelle 224 kann ausschließlich zur Versorgung
von unter Druck stehendem Strömungsmittel nur für
das Hydrauliksystem 222 vorgesehen sein oder alternativ kann
unter Druck stehendes Strömungsmittel zu zusätzlichen
hydraulischen Systemen geliefert werden.
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Die
Kopfend- und Stangenend-Abflussventile 228, 232 können
zwischen dem hydraulischen Aktuator 216 und dem Tank 234 angeordnet
sein, um einen Fluss von unter Druck stehendem Strömungsmittel
vom hydraulischen Aktuator oder Betätiger 216 zum
Tank 234 zu regulieren. Die Kopfend- und Stangenend-Versorgungsventile 236, 230 können
zwischen der Quelle 224 und dem hydraulischen Aktuator 216 angeordnet
sein, um eine Strömung von unter Druck stehendem Strömungsmittel
von der Quelle 224 zum hydraulischen Betätiger 216 zu
regulieren. 2 veranschaulicht ein exemplarisches
Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10, das verwendet
werden kann als irgendeines der folgenden Ventile: Kopfend- und/oder
Stangenend-Versorgungs- und/oder Abflussventil 226–232.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 kann einen
Ventilkörper 12, einen Hauptkolben 20 und
einen Betätiger 120 aufweisen.
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Der
Ventilkörper 12 kann eine Hauptkammer 14 aufweisen.
Die Hauptkammer 14 kann einen ersten Anschluss 16 an
einer Seitenwand der Hauptkammer 14 und einen zweiten Anschluss 18 an
einem Boden der Hauptkammer 14 aufweisen. Wenn das Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 in
dem Kopfend- oder Stangenend-Ventil 236 oder 230 eingebaut ist,
kann ein erster Anschluss 16 in Verbindung mit dem hydraulischen
Betätiger 216 stehen, während ein zweiter
Anschluss 18 in Verbindung mit der Quelle 24 stehen
kann. Alternativ gilt Folgendes: Wenn das Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 in
dem Kopfend- oder Stangenend-Abflussventilen 228 oder 232 inkorporiert
ist, kann der erste Anschluss 16 in Verbindung mit dem
Tank 234 stehen, während der zweite Anschluss 18 in
Verbindung mit dem hydraulischen Betätiger 216 stehen
kann.
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Der
Hauptkolben 20 kann gleitend innerhalb der Hauptkammer 14 angeordnet
sein und beweglich sein, um selektiv den ersten Anschluss 16 mit
dem zweiten Anschluss 18 zu verbinden (d. h. selektiv die Quelle 24 mit
dem hydraulischen Betätiger 216 oder den hydraulischen
Betätiger 216 mit dem Tank 234 zu verbinden).
Der Hauptkolben 20 kann einen ersten Endteil 20A,
einen zweiten Endteil 20B und einen Mittelteil 20C aufweisen,
der den ersten Endteil 20A mit dem zweiten Endteil 20B verbindet.
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Der
erste Endteil 20A des Hauptkolbens 20 kann eine
obere Oberfläche (Oberseite) 28 aufweisen, die
mit den Innenwänden der Hauptkammer 14 eine Steuerkammer 30 bildet.
Die Oberseite 28 kann einen effektiven Oberflächengebietswert
Ac aufweisen, und zwar ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmittel
innerhalb der Steuerkammer 30. Der erste Endteil 20A des
Hauptkolbens 20 kann ebenfalls eine untere Oberfläche
(Unterseite) 32 aufweisen, und zwar in Kontakt mit dem
Strömungsmittel empfangen durch den ersten Anschluss 16.
Der Hauptkolben 20 kann ferner einen Dichtring 34 aufweisen,
angebracht auf den Seitenwänden des Hauptkolbens 20,
um zu verhindern, dass Strömungsmittel leckt, und zwar
zwischen der Steuerkammer 30 und dem ersten Anschluss 16 entlang
der Seitenwände des Hauptkolbens 20.
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Der
zweite Endteil 20B kann eine Endoberfläche 24 und
eine Sitzoberfläche 26 aufweisen. Die Sitzoberfläche 26 kann
im Wesentlichen konisch sein, wie dies in 2 gezeigt
ist, oder irgendeine andere geeignete Form aufweisen. Die Fläche
bzw. das Gebiet der Endoberfläche 24 und die Fläche
der Sitzoberfläche 26, ausgesetzt gegenüber
dem Strömungsmittel innerhalb des zweiten Anschlusses 18, kann
einen effektiven Oberflächengebietswert A2 besitzen. Ein
effektives Oberflächengebiet A1 an der Unterseite 32 kann
definiert werden durch A1 = Ac – A2. In einem Ausführungsbeispiel
kann das effektive Oberflächengebiet A1 im Wesentlichen
gleich dem effektiven Oberflächengebiet A2 sein und das
Oberflächengebiet Ac der Oberfläche 28 des
Hauptkolbens 20 kann gleich dem effektiven Oberflächengebiet
A1 plus dem effektiven Oberflächengebiet A2 sein (Ac =
A1 + A2 = 2A1 = 2A2). Die Sitzoberfläche 26 kann
zum abdichtenden Eingriff mit einem Ventilsitz 22 des zweiten
Anschlusses 18 geeignet sein, dann wenn der Hauptkolben 20 sich
in einer geschlossenen Position befindet, und kann somit die Strömungsmittelverbindung
zwischen dem ersten Anschluss 16 und dem zweiten Anschluss 18 blockieren.
Wenn die Sitzoberfläche 26 vom Ventilsitz 22 weg
bewegt wird, kann Strö mungsmittel zwischen dem ersten Anschluss 16 und
dem zweiten Anschluss 18 fließen.
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Ein
erster Durchlass 50, ausgebildet innerhalb des Hauptkolbens 20,
kann sich vom zweiten Anschluss 18 zur Steuerkammer 30 erstrecken.
Der erste Durchlass 50 kann eine Eintrittszumessöffnung 54 aufweisen,
um den Strömungsmittelfluss in dem ersten Durchlass 50 einzuschränken.
Die Zumessöffnung 54 kann eine variable Zumessöffnung
oder eine feste Zumessöffnung sein. Die variable Zumessöffnung
kann ihr Öffnungsgebiet oder ihre Öffnungsfläche
als eine Funktion des Differenzdrucks an der Zumessöffnung ändern,
was die Steuerung der Einströmung zur Steuerkammer 30 ändern
kann, wenn sich der Hauptkolben 20 in einer offenen Position
befindet. Das Öffnungsgebiet oder die Öffnungsfläche
der Zumessöffnung kann bei einer niedrigen Druckdifferenz
größer sein, was gestattet, das der Hauptkolben 20 in
Schließrichtung bei einer niedrigen Druckdifferenz anspricht.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die variable
Zumessöffnung ein Strömungsregulator sein. Der
Strömungsregulator kann die Einflussströmung im
Wesentlichen konstant halten und auf diese Weise eine im Wesentlichen
konstante Geschwindigkeit des Hauptkolbens 20 vorsehen.
Der Hauptkolben 20 kann ferner einen internen Kompensator 52 angeordnet
innerhalb des ersten Durchlasses 50 aufweisen, um auf Drucksignale
vom zweiten Anschluss 18 anzusprechen, um eine vorbestimmte
Druckdifferenz zwischen dem ersten Anschluss 16 und dem
zweiten Anschluss 18 aufrecht zu erhalten. Der interne
Kompensator 52 kann innerhalb des Hauptkolbens 20 angeordnet
sein, um eine Druckdifferenz zwischen dem zweiten Anschluss 18 und
der Steuerkammer 30 abzufühlen und eine Kraft gegen
einen Pilotkolben 82 durch eine Kompensatorfeder 92 auszuüben.
Der interne Kompensator 52 kann eine Dichtung zwischen
dem ersten Durchlass 50 und der Steuerkammer 30 bilden
und gestatten, dass Strömungsmittel nur über die
Ein-Strömungsöffnung 54 einströmt,
wenn der interne Kompensator 52 in vollem Eingriff mit
dem Hauptkolben 20 steht. Wenn die Druckdifferenz zwischen
dem ersten Durchlass 50 und der Steuerkammer 30 ansteigt,
so kann der interne Kompensator zur Steuerkammer 30 hin
vorgespannt sein und teilweise aus dem Hauptkolben 20 heraus.
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Das
Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 kann ferner ein
Pilotventil 80 aufweisen. Das Pilotventil 80 kann
einen Pilotkolben 82 aufweisen, der gleitend in einer Bohrung 84 angeordnet
ist, die in dem Pilotventil 80 definiert ist. Der Pilotkolben 82 kann
einen Ventilsitzteil 86 an einem unteren Ende davon aufweisen. Ein
Ventilsitz 88 kann an einem unteren Ende der Bohrung 84 ausgeformt
sein, um den Ventilsitzteil 86 des Pilotkolbens 82 aufzunehmen.
Der Ventilsitzteil 86 kann dichtend mit dem Ventilsitz 88 in
Eingriff kommen. Eine Kompressions- oder Druckrückkopplungsfeder 90 kann
zwischen dem Hauptkolben 20 und dem Pilotkolben 82 angeordnet
bzw. gekuppelt sein. Ferner kann eine Kompensatorfeder 92 innerhalb
der Kompressions-Rückkopplungsfeder 90 angeordnet
sein und kann zwischen dem internen Kompensator 52 und
dem Pilotkolben 82 angeordnet bzw. gekoppelt sein.
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Der
Pilotkolben 82 kann eine Ringkammer 110 an Seitenwänden
der Bohrung 84 definieren. Ein Durchlass 96, gebildet
innerhalb des Ventilkörpers 12, kann sich von
einem ersten Anschluss 16 zu einer Ringkammer 110 erstrecken,
um strömungsmittelmäßig die Ringkammer 110 mit
dem ersten Anschluss 16 zu verbinden. Wenn der Pilotkolben 82 sich
in einer geschlossenen Position befindet (d. h. der Ventilsitzteil 86 des
Pilotkolbens 82 steht abdichtend in Eingriff mit dem Ventilsitz 88),
so kann die Strömungsmittelverbindung zwischen der Steuerkammer 30 und
der Ringkammer 110 blockiert sein. Wenn der Pilotkolben 82 sich
in einer Öffnungsposition befindet, so kann die Ringkammer 110 in
Strömungsmittelverbindung mit der Steuerkammer 30 stehen.
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Eine
Betätigungsvorrichtung (Aktuator, Aktor) 120 kann
die Bewegung des Pilotventils 80 steuern. In einem Ausführungsbeispiel
kann die Betätigungsvorrichtung 120 eine Betätigungsvorrichtung der
Elektromagnet-Bauart sein, und zwar einschließlich einer
elektromagnetischen Spule 122 und eines Ankers 124.
Die elektromagnetische Spule 122 kann um eine Kassette
oder ein Gehäuse 126 herum angeordnet und befestigt
sein. Der Anker 124 kann in einem Rohr 128, definiert
innerhalb des Gehäuses 126, positioniert sein
und geeignet sein, um eine nach unten gerichtete Kraft auszuüben,
und zwar zur Bewegung des Pilotkolbens 82 zu der Öffnungsposition
hin dann, wenn elektrischer Strom an die elektromagnetische Spule 122 angelegt
wird. Der Anker 124 kann ein Kraftpilotkolben 82 sein,
um zum Hauptkolben 20 sich hin zu bewegen, was eine Bewegung
des Pilotkolbens 82 weg vom Ventilsitz 88 zur
Folge hat, wodurch die Strömungsmittelverbindung zwischen der
Steuerkammer 30 und der Ringkammer 110 geöffnet
wird. Wenn die Betätigungsvorrichtung 120 deaktiviert
ist, können Rückkopplungsfeder 90 und Kompensatorfeder 92 den
Pilotkolben 82 zum Ventilsitz 88 hin vorspannen,
wodurch das Boden-Ende der Bohrung 84 geschlossen wird.
In dieser Situation kann im Wesentlichen kein Strömungsmittelfluss
zwischen der Ringkammer 110 und der Steuerkammer 30 auftreten.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 kann ferner
eine Stabilisierfeder 160 aufweisen, und zwar gekoppelt
oder gekuppelt mit einem oberen Ende des Pilotkolbens 82,
um die durch die Rückkopplungsfeder 90 an den
Pilotkolben 82 angelegte Kraft vorzuspannen.
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Das
Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 kann eine Ankerkammer 138 am
oberen Ende des Pilotkolbens 82 aufweisen. Der Pilotkolben 82 kann
einen Pilotdurchlass 130 besitzen, und zwar mit einer ersten Öffnung 132 an
einem Ende, wobei diese mit der Steuerkammer 30 verbunden
ist, und eine zweite Öffnung 134 am anderen Ende,
die mit der Ankerkammer 138 verbunden ist. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil 10 kann
ferner ein Nadelventil 136 aufweisen, welches geeignet
ist, selektiv die zweite Öffnung 134 des Pilotdurchlasses 130 dann
zu öffnen, wenn das Nadelventil 136 durch den
Anker 124 nach unten gedrückt wird.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es in 3 gezeigt
ist, kann der Hauptkolben 20 ferner einen Durchlass 40 aufweisen,
der sich von dem ersten Anschluss 16 zu einem gemeinsamen Durchlass 60 erstreckt.
Der Durchlass 40 kann ein Rückschlagventil 42 aufweisen,
welches gestattet, dass Strömungsmittel vom ersten Anschluss 16 nur zur
Steuerkammer 30 fließt. Ferner kann der Durchlass 50 ein
Rückschlagventil 51 aufweisen, wel ches gestattet,
dass Strömungsmittel vom zweiten Anschluss 18 nur
zur Steuerkammer 30 fließt. Die Durchlässe 50 und 40 können
mit der Steuerkammer 30 über einen gemeinsamen
Durchlass 60 verbunden sein. Der gemeinsame Durchlass 60 kann
eine gemeinsame Einlasszumessöffnung 62 aufweisen.
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Der
Durchlass 96 kann ein Rückschlagventil 98 umfassen,
welches gestatten kann, dass Strömungsmittel von der Ringkammer 110 nur
zu dem ersten Anschluss 16 fließt. Ferner kann
ein Durchlass 102 im Ventilkörper 120 ausgebildet
sein und kann sich vom zweiten Anschluss 18 zur Ringkammer 110 erstrecken.
Der Durchlass 102 kann auch ein Rückschlagventil 104 aufweisen,
welches gestatten kann, dass Strömungsmittel von der Ringkammer 110 nur zum
zweiten Anschluss 18 fließt. Die gemeinsame Einlasszumessöffnung 62 kann
eine feste Zumessöffnung oder eine variable Zumessöffnung
sein. Die variable Zumessöffnung kann ihre Öffnungsfläche oder
ihr Öffnungsgebiet ändern, und zwar als eine Funktion
des Differenzdrucks an der Zumessöffnung, was die Steuerung
des Einlassmessflusses zur Steuerkammer 30 steuert, wenn
der Hauptkolben 20 sich in einer Öffnungsposition
befindet. Die Öffnungsfläche oder das Öffnungsgebiet
der Zumessöffnung kann größer sein bei
einer niedrigen Druckdifferenz, was gestattet, das der Hauptkolben 20 in
Schließrichtung bei einer niedrigen Druckdifferenz anspricht.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die variable
Zumessöffnung ein Strömungs- oder Flussregulator
sein. Der Strömungsregulator kann die Zumessströmung
oder den Zumessfluss im Wesentlichen konstant halten und auf diese
Weise eine im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Hauptkolbens 20 aufrecht
erhalten.
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In
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann
ein interner Kompensator 52 innerhalb des Hauptkolbens 20 angeordnet
sein, um eine Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer 30 und
dem ersten Anschluss 16 und dem zweiten Anschluss 18 abzufühlen,
je nachdem welcher eine höheren Druck besitzt. Der interne
Kompensator 52 kann eine Kraft gegen den Pilotkolben 82 durch
die Kompensatorfeder 92 ausüben.
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4 zeigt
eine vergrößerte Ansicht des Nadelventils 136.
Wie in 4 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der Aktuator oder
die Betätigungsvorrichtung 120 deaktiviert ist
und der Anker 124 sich in einer Freigabeposition befindet,
so kann ein Spalt G zwischen einer oberen Oberfläche (Oberseite) 140 des Pilotkolbens 82 und
der Bodenoberfläche (Unterseite) 142 des Ankers 124 auftreten.
Die Oberseite 140 des Pilotkolbens 82 kann eine
zweite Öffnung 134 aufweisen, die strömungsmittelmäßig
den Durchlass 130 mit der Ankerkammer 138 verbindet.
Ein Leckpfad kann vorhanden sein, und zwar von der Steuerkammer 30 zur
Ankerkammer 138 durch den Pilotdurchlass 130 und
von der Ankerkammer 138 zu der Ringkammer 110 entlang
der Seitenwände des Pilotkolbens 82. Das Nadelventil 136 kann
eine konische Spitze 144 aufweisen, um die zweite Öffnung 134 des
Pilotdurchlasses 130 selektiv zu öffnen und zu schließen.
Eine konische Spitze 144 kann an einem elastischen Glied 146 angebracht
sein, wie beispielsweise eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder,
um den konischen Teil bzw. konische Spitze 144 gegen die Öffnung 134 zu
drücken, um die Öffnung 134 abzudichten.
Wenn sich die konische Spitze 144 in einer geschlossenen
Position befindet, so kann sie sich durch die Öffnung 134 zu
einem Punkt oberhalb der Oberseite 140 des Pilotkolbens 82 erstrecken
und kann die Öffnung 134 abdichten, um zu verhindern, dass
ein unerwünschtes Leck entlang des Leckpfades auftritt.
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Wenn
an die elektromagnetische Spule 122 ein Strom angelegt
wird, so kann der Anker 124 nach unten gedrückt
werden, um die konische Spitze 144 nach unten zu bewegen,
und zwar nach unten durch die zweite Öffnung 134,
so dass Strömungsmittel von der Steuerkammer 30 durch
den Durchlass 130 aus der zweiten Öffnung 134 zur
Ankerkammer 138 fließen kann, was zur Folge haben
kann, dass der am oberen Ende des Pilotkolbens 82 wirkende
Druck im Wesentlichen gleich dem Druck am unteren Ende des Pilotkolbens 82 wird.
Dadurch dass man einen ausgeglichenen Druck am oberen Ende und am
unteren Ende des Pilotkolbens 82 besitzt, ist nur eine kleine
Kraft erforderlich, um das Pilotventil 80 zu öffnen.
Wenn der elektrische Strom in Spule 122 ansteigt, so bewegt
sich der Anker 124 nach unten und drückt den Pilotkolben 82 zum
Hauptkolben 20, um das Pilotventil 80 zu öffnen,
um zu gestatten, dass mehr Strömungsmittel von der Steuerkammer 30 zur Ringkammer 110 fließt
und sodann durch die Ringkammer 110 zu den Durchlässen 96 und 102.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Öffnung 134 relativ
groß sein und kann noch immer das Öffnen gegen
maximalen Systemdruck gestatten, aber kann erforderlich machen,
dass eine spezielle Öffnungsstromstrategie erfolgt, um
die graduelle oder allmähliche Öffnung des Pilotkolbens 82 zu
ermöglichen. Es kann sein, dass der Strom unmittelbar nach dem Öffnen
des Nadelventils 136 reduziert werden muss, um den vollen Öffnungsmodulationsbereich des
Pilotkolbens 82 auszunutzen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Kraftrückkopplungs-Sitzventil mit einem internen
Druckkompensator kann bei irgendeinem Strömungsmittel-Aktuator
oder eine Strömungsmittel-Betätigungsvorrichtung
angewandt werden, wo eine präzise Steuerung der Drücke
und/oder der Strömungen bzw. Flüsse des Strömungsmittels assoziiert
mit der Betätigungsvorrichtung erwünscht ist.
Das offenbarte Ventil kann eine Hoch-Ansprechdruckregulierung vorsehen,
die eine konsistente und vorhersagbare Betätiger-Performance
zur Folge hat, und zwar bei geringen Kosten und einfacher Konfiguration.
Die Arbeitsweise der Kraftrückkopplungs-Sitzventile 10, 11 wird
nunmehr erläutert.
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Der
normale Gebrauch der Kraftrückkopplungs-Sitzventile 10, 11 besteht
darin, den Strömungsmittelfluss zwischen dem ersten Anschluss 16 und
dem zweiten Anschluss 18 zu steuern und eine Druckdifferenz
zwischen den Anschlüssen mit dem internen Kompensator 52 derart
zu regulieren oder zu regeln, dass eine konstante Strömung
zwischen den zwei Anschlüssen aufrecht erhalten wird. Ein Beispiel
einer solchen Verwendung besteht, wie in 1 gezeigt,
darin, dass ein erster Anschluss 16 und ein zweiter Anschluss 18 verbunden
mit der Pumpe 224 vorgesehen ist, wobei der andere Anschluss
mit dem hydraulischen Betätiger 216 in Verbindung
steht. Ein weiteres Beispiel wäre, einen ersten Anschluss 16 und
einen zweiten Anschluss 18 vorzu sehen, und zwar verbunden
mit dem hydraulischen Betätiger 216 und der andere
Anschluss verbunden mit dem Tank 234.
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Der
Hauptkolben 20 kann kontinuierlich oder ständig
in eine Ventilöffnungsrichtung zum Pilotventil 80 hin
gedrückt werden, und zwar durch unter Druck stehendes Strömungsmittel
im ersten Anschluss 16, welches mit einem Strömungsmitteldruck
P1 auf die Oberfläche 32 einwirkt, die dem Strömungsmittel
im ersten Anschluss 16 ausgesetzt ist, und wobei das unter
Druck stehende Strömungsmittel im zweiten Anschluss 18 einen
Strömungsmitteldruck P2 besitzt, der auf die Oberflächen 24, 26 wirkt,
die dem Strömungsmittel im zweiten Anschluss 18 ausgesetzt sind.
Das Strömungsmittel in der Steuerkammer 30 kann
einen Druck Pc besitzen, der auf die Oberfläche 28 wirkt.
Wie oben beschrieben, kann die Oberfläche 28 des
Hauptkolbens 20, der dem Strömungsmittel in der
Steuerkammer 30 ausgesetzt ist, eine effektive Oberfläche
oder ein effektives Oberflächengebiet Ac besitzen. Die
Fläche oder das Gebiet der Endoberfläche 24 und
die Fläche oder das Gebiet der Sitzoberfläche 26,
ausgesetzt gegenüber dem Strömungsmittel im zweiten
Anschluss 18, kann einen effektiven Oberflächenwert
bzw. einen effektiven Oberflächengebietswert A2 besitzen.
Das effektive Oberflächengebiet A1 auf der unteren Oberfläche 32 kann
definiert werden durch A1 = Ac – A2.
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In
einem Gleichgewichtszustand kann eine Ventilöffnungskraft
Fo, angelegt in Richtung nach oben an den Hauptkolben 20,
gleich einer Ventilschließkraft Fc sein, die angelegt ist
in einer Richtung nach unten am Hauptkolben 20. Die Ventilschließkraft
Fc kann gleich einer an die Oberseite 28 durch Strömungsmitteldruck
Pc in der Steuerkammer 30 angelegten Kraft sein, und zwar
kombiniert mit einer Kraft angelegt durch die Rückkopplungsfeder 90 und die
Kompensatorfeder 92. Die Ventilöffnungskraft Fo kann
gleich einer Kraft sein, die angelegt ist an das effektive Oberflächengebiet
A1 durch den Strömungsmitteldruck P1 im ersten Anschluss 16 plus eine
Kraft angelegt an das effektive Oberflächengebiet A2 durch
Strömungsmitteldruck P2 im zweiten Anschluss 18.
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Die
Strömungsmittelverbindung zwischen dem ersten Anschluss 16 und
dem zweiten Anschluss 18 kann durch Anlegen eines elektrischen Stromes
an die Spule 122 des Betätigers 120 initiiert werden,
um den Anker 124 nach unten zu bewegen derart, dass eine
Steuerkraft gegen die konische Spitze 144 des Nadelventils 136 ausgeübt
wird, und zwar in einer nach unten gerichteten oder Ventilöffnungsrichtung.
Die Abwärtsbewegung des Ankers 124 kann anfänglich
das Nadelventil 136 öffnen und gestatten, dass
eine kleine Menge an Strömungsmittel von der Steuerkammer 30 zur
Ankerkammer 138 durch den Durchlass 130 fließt,
um den Druck am oberen Ende und am unteren Ende des Pilotkolbens 82 auszugleichen.
Wenn der elektrische Strom in der Spule 122 des Betätigers 120 ansteigt,
so kann der Anker 124 eine Steuerkraft anlegen, um den
Pilotkolben 82 zum Hauptkolben 20 hin zu bewegen,
um den Pilotkolben 82 zu öffnen und darauf folgende
zu gestatten, dass mehr Strömungsmittel von der Steuerkammer 30 zur
Ringkammer 110 fließt. Das Strömungsmittel
kann sodann von der Ringkammer 110 zum ersten Anschluss 16 oder
zum zweiten Anschluss 18 fließen abhängig
davon, welche einen niedrigeren Druck besitzt.
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2 kann
ein Ein-Richtungs-Sitzventil darstellen, in dem der Druck P2 im
zweiten Anschluss 18 größer ist als der
Druck P1 im ersten Anschluss 16, wobei der Druck Pc der
in der Steuerkammer 30 niedriger sein kann als der Druck
P2 im zweiten Anschluss 18 und größer
als der Druck P1 im ersten Anschluss 16, und wobei ferner
Strömungsmittel von dem zweiten Anschluss 18 zur
Steuerkammer 30 durch den ersten Durchlass 50 fließen
kann. Der Durchmesser der ”Einwärts” (meter-in)-Zumessöffnung 54 in
dem ersten Durchlass 50 kann vorbestimmt sein, um eine
gewünschte Ansprechzeit des Hauptkolbens 20 vorzusehen.
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Wenn
die kombinierte Aufwärtskraft, die auf den Hauptkolben 20 wirkt,
und zwar durch Druck im ersten Anschluss 16 und Druck im
zweiten Anschluss 18, größer ist als
die kombinierte Abwärtskraft, die auf den Hauptkolben 20 einwirkt,
und zwar durch Druck in der Steuerkammer 30, Rückkopplungsfeder 90 und
Kompensatorfeder 92, kann der Hauptkolben 20 nach
oben in eine Ven tilöffnungsrichtung gedrückt werden,
um anfangs die Sitzoberfläche 26 weg vom Ventilsitz 22 zu
bewegen, und darauf folgend eine Strömungsmittelverbindung
vorzusehen zwischen dem ersten Anschluss 16 und dem zweiten
Anspruch 18. Die Aufwärtsbewegung des Hauptkolbens 20 in der
Ventilöffnungsrichtung kann die Rückkopplungsfeder 90 und
die Kompensatorfeder 92 zusammendrücken, die eine
Rückkopplungskraft gegen den Pilotkolben 82 ausüben,
um der Steuerkraft entgegen zu wirken, die durch den elektrischen
Strom in Spule 122 bewirkt wird. Die Rückkopplungsfeder 90 und
die Kondensatorfeder 92 legen auch eine Kraft an die Oberseite 28 des
Hauptkolbens 20 an, die gleich der Rückkopplungskraft
sein kann, die gegen den Pilotkolben 82 ausgeübt
wird. Während der Aufwärtsbewegung des Hauptkolbens 20 und
des internen Kompensators 52 kann die Zusammendrückung
oder Kompression der Rückkopplungsfeder 90 und
der Kompensatorfeder 92 ansteigen, bis der Pilotkolben 82 im
Gleichgewicht ist.
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Die
durch die Rückkopplungsfeder 90 und die Kompensatorfeder 92 an
den Pilotkolben 82 angelegte Rückkopplungskraft
kann den Anstieg fortsetzen und zwar während der Aufwärtsbewegung des
Hauptkolbens 20 und des internen Kompensators 52.
Wenn der Pilotkolben 82 einen Gleichgewichtszustand erreicht,
so ist die Rückkopplungskraft gleich der Steuerkraft am
Pilotkolben 82. In dieser Situation kann die Versetzung
des Hauptkolbens 20 proportional zum Pegel der Steuerkraft
sein, die auf das Pilotventil 80 ausgeübt wird,
und zwar durch den Anker 124. Eine derartige Versetzung
des Hauptkolbens 20 und das Ausmaß der Öffnung
des Ventils, gesteuert durch den Hauptkolben 20, kann verändert werden
durch Steuerung des an den Betätiger 120 angelegten
elektrischen Stromes. Eine neue Position des Hauptkolbens 20 kann
erreicht werden durch Erhöhen oder Vermindern des elektrischen
Stromes angelegt an die Elektromagnetspule 122. Die vollständige
Entfernung des elektrischen Stromes kann zur Folge haben, dass der
Pilotkolben 82 sich in einer geschlossenen Position bewegt.
Wenn der Strömungsmitteldruck im ersten Anschluss 16 abnimmt, kann
die kombinierte aufwärts gerichtete Kraft, die auf den
Hauptkolben 20 wirkt und zwar durch den Druck im ersten
Anschluss 16 und den Druck im zweiten Anschluss 18 kleiner
sein als die kombinierte nach unten gerichtete Kraft, die auf den
Hauptkolben 20 einwirkt, und zwar durch den Druck in der
Steuerkammer 30, die Rückkopplungsfeder 90 und
die Kompensatorfeder 92, und der Hauptkolben 20 kann zurück
in eine geschlossene Position bewegt werden, wodurch die Strömungsmittelverbindung
zwischen dem ersten Anschluss 16 und dem zweiten Anschluss 18 blockiert
wird.
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Der
interne Kompensator 52 kann plötzliche Druckänderungen
kompensieren, um eine im Wesentlichen konstante Strömungsrate
aufrecht zu erhalten. Wenn beispielsweise der Druck im zweiten Anschluss 18 plötzlich
ansteigt, so können die Rückkopplungsfeder 90 und
der Pilotkolben 82 ihrerseits nicht in der Lage sein, schnell
genug anzusprechen, um den erhöhten Druck zu kompensieren
und die Strömung durch das Ventil 10 kann stark
für eine kurze Zeitperiode ansteigen. Mit dem internen
Kompensator 52 jedoch ist das Ventil 10 in der
Lage, schnell auf plötzliche Druckspitzen zu reagieren
und kann stark Strömungsveränderungen reduzieren.
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Wenn
die Druckdifferenz P2 – Pc plötzlich ansteigt,
was dann vorkommen kann, wenn P2 ansteigt und Pc konstant verbleibt,
so kann der interne Kompensator 52 vom Hauptkolben 20 weg
gedrückt werden, um die hydraulischen Kräfte auszugleichen, die
auf ihn vom zweiten Anschluss 18 und hydraulischen Kräften
und einer Federkraft ausgeübt werden, die auf ihn von der
Steuerkammer 30 ausgeübt wird. Wenn beispielsweise
eine erhöhter Druck P2 den internen Kompensator 52 weg
vom Hauptkolben 20 drückt oder weg bewegt, und
zwar zum Pilotkolben 82 hin, so kann der interne Kompensator 52 die Kompensatorfeder 92 zusammendrücken,
um eine erhöhte Federkraft an den Pilotkolben 82 anzulegen. Um
diese erhöhte Federkraft zu kompensieren, kann der Pilotkolben 82 zu
einer geschlossenen Position hin gedrückt werden. Der Steuerkammerdruck
Pc kann ansteigen, was bewirkt, dass sich der Hauptkolben 20 zu
einer Strömungsblockierposition hin bewegt, um die hydraulischen
Kräfte und die Federkräfte auszugleichen. Diese
Bewegung des Hauptkolbens 20 kann die Federkräfte
entlasten, die durch die Rückkopplungsfeder 90 erzeugt
werden, was bewirkt, dass der Pilotkolben 82 sich wiederum
zu einer Öff nungsposition hin bewegen kann, um den Kraftausgleich
mit dem Hauptkolben 20 wiederzugewinnen.
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3 repräsentiert
ein bidirektionales Kraftrückkopplungs-Sitzventil 11,
in dem Strömungsmittel entweder vom zweiten Anschluss 18 zum
ersten Anschluss 16 fließen kann, wie oben diskutiert,
oder aber vom ersten Anschluss 16 zum zweiten Anschluss 18.
In einer Situation, wo der Druck P1 im ersten Anschluss 16 größer
ist als der Druck P2 im zweiten Anschluss 18, kann ein ähnlicher
Prozess auftreten, mit der Ausnahme, dass das Strömungsmittel
in einer umgekehrten Richtung fließen kann. In dieser Situation
kann das Strömungsmittel in der Steuerkammer 30 zum
zweiten Anschluss 18 fließen und der Strömungsmitteldruck
Pc in der Steuerkammer 30 kann reduziert werden. Wie zuvor
beschrieben, kann die Reduktion des Strömungsmitteldrucks Pc
in der Steuerkammer 30 die Ventilschließkraft
Fc, ausgeübt auf den Hauptkolben 20, reduzieren
und schließlich wird die Ventilöffnungskraft Fo
größer als die Ventilfließkraft Fc, wodurch
bewirkt wird, dass sich der Hauptkolben 20 nach oben bewegt,
um die Strömungsmittelverbindung zwischen dem ersten Anschluss 16 und
dem zweiten Anschluss 18 zu öffnen.
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Der
interne Kompensator 52 kann plötzliche Druckänderungen
kompensieren, um eine im Wesentlichen konstante Strömungsrate
aufrecht zu erhalten. Wenn beispielsweise der Druck im ersten Anschluss 16 oder
im zweiten Anschluss 18, welcher Anschluss auch immer den
höheren Druck besitzt, plötzlich ansteigt, so
können die Rückkopplungsfeder 90 und
der Pilotkolben 82 nicht allein in der Lage sein, schnell
genug anzusprechen, um den erhöhten Druck zu kompensieren,
und die Strömung durch das Ventil 11 kann stark
für eine kurze Zeitperiode ansteigen. Mit dem internen
Kompensator 52 kann das Ventil 11 jedoch in der
Lage sein, schnell auf die plötzlichen Druckspitzen zu
reagieren und so Strömungsveränderungen stark
reduzieren.
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Wenn
die Druckdifferenz zwischen dem Einlass (dem ersten Anschluss 16 oder
der zweite Anschluss 18, der den höheren Druck
besitzt) und der Steuerkammer 30 plötzlich ansteigt,
so kann der interne Kompensator 52 vom Hauptkolben 20 weg
zum Pilotkolben 82 hin gedrückt werden, um die
hydraulischen Kräfte, die auf ihn einwirken vom zweiten
Anschluss 18 und die hydraulischen Kräfte und
die Federkräfte, die auf ihn von der Steuerkammer 30,
der Rückkopplungsfeder 90 und der Kompensatorfeder 92 einwirken,
auszugleichen. Beispielsweise kann ein erhöhter Druck P1
in dem ersten Anschluss 16 den internen Kompensator 52 weg
vom Hauptkolben 20 drücken und die Kompensatorfeder 52 zusammendrücken,
um eine erhöhte Federkraft an den Pilotkolben 82 anzulegen.
Um diese erhöhte Federkraft zu kompensieren, kann der Pilotkolben 82 zu
einer geschlossenen Position hin geschoben oder gedrückt
werden, wobei die Strömungsmittelströmung von
der Steuerkammer 30 durch die dritten und/oder vierten
Durchlässe 98, 102 eingeschränkt
wird. Diese Strömungseinschränkung kann den Druck
Pc in der Steuerkammer 30 erhöhen, was bewirkt,
dass sich der Hauptkolben 20 zu einer Strömungsmittel-Blockierposition
hin bewegt, um die hydraulischen und Federkräfte auszugleichen.
Diese Bewegung des Hauptteilers 20 kann die Federkräfte,
erzeugt durch die Rückkopplungsfeder 90, entlasten,
was bewirkt, dass sich der Pilotkolben 82 wiederum zu einer Öffnungsposition
hin bewegt, um das Kraftgleichgewicht mit dem Hauptkolben 20 wiederzugewinnen.
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Das
offenbarte Ventilsystem sieht ein Kraftrückkopplungsventil
vor und gestattet bi-direktionelle, d. h. in zwei Richtungen wirkende
Steuerungen des Kraftrückkopplungsventils, wobei gleichzeitig
ein integriertes Druckkompensationssystem vorgesehen wird, um Druck
und Strömungsveränderungen zu reduzieren. Darüber
hinaus sieht das offenbarte Ventilsystem einen Mechanismus vor,
um zu gestatten, dass ein kleiner elektrischer Strom verwendet werden
kann, um das öffnen des Kraftrückkopplungsventils
zu steuern. Dies kann dem System gestatten, kleinere Elektromagnet-Betätigungsvorrichtungen
oder Aktuatoren zu verwenden und kann die Betriebs- und Wartungskosten
vermindern. Das offenbarte Ventilsystem sieht auch einen Mechanismus
vor, um das Ausmaß der Öffnung des Kraftrückkopplungsventils zu überwachen
und zu steuern. Ferner gilt Folgendes: Da der Druckkompensator innerhalb
des Ventils integriert sein kann, kann das offenbarte Hydrauliksystem
weniger Raum und Bauteile erforderlich machen.
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Der
Fachmann erkennt, dass verschiedene Modifikationen und Variationen
an dem Kraftrückkopplungs-Sitzventil vorgenommen werden
können. Andere Ausführungsbeispiele ergeben sich
für den Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und
der Handhabung des offenbarten Kraftrückkopplungs-Sitzventils.
Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als
nur exemplarisch angesehen werden, wobei der wahre Rahmen der Erfindung
durch die Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben
wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Kraftrückkopplungs-Sitzventil (10) weist einen
Ventilkörper (12) mit einer Hauptkammer 14, einem
ersten Anschluss (16) und einem zweiten Anschluss (18)
auf. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner einen
Hauptkolben (20) auf, angeordnet innerhalb der Hauptkammer
und beweglich zwischen einer Öffnungsposition und einer
Schließposition, um den Strömungsmittelfluss zwischen
dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu steuern. Der Hauptkolben
kann ferner eine Strömungskammer (30) innerhalb
der Hauptkammer bilden. Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil
weist ferner einen ersten Durchlass (50) auf, der die Steuerkammer
mit dem zweiten Anschluss verbindet, und einen zweiten Durchlass
(96), der die Steuerkammer mit dem ersten Anschluss verbindet.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner ein Pilotventil
(80) mit einem Pilotkolben (82) zur Steuerung
des Strömungsmittelflusses zwischen der Steuerkammer und
dem ersten Anschluss durch den zweiten Durchlass (96) auf.
Das Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner einen Druckkompensator
(52) auf, angeordnet innerhalb des Hauptkolbens und strömungsmittelmäßig verbunden
mit dem zweiten Anschluss über den ersten Durchlass. Das
Kraftrückkopplungs-Sitzventil weist ferner eine erste Feder
(90), gekoppelt zwischen dem Hauptkolben und dem Pilotkolben
zum Vorsehen einer Kraft, die proportional ist zu einem Abstand
zwischen dem Hauptkolben und dem Pilotkolben, und eine zweite Feder
(92) auf, gekoppelt zwischen dem Druckkompensator und dem
Pilotkolben, um eine Kraft proportional zu einem Abstand zwischen
dem Druckkompensator und dem Pilotkolben vorzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5878647 [0004, 0004, 0004, 0005, 0005]