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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluidsteuervorrichtung, insbesondere auf eine Fluidsteuervorrichtung, bei der die geöffneten und geschlossenen Zustände eines Strömungskanals visuell erfasst werden können, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.
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Als eine Fluidsteuervorrichtung ist eine Vorrichtung gut bekannt, welche einen Körper, in dem ein Strömungskanal angeordnet ist, ein Gehäuse, welches oberhalb des Körpers angeordnet ist, einen Ventilkörper, der den Strömungskanal öffnet und schließt, eine Ventilstange, welche sich aufwärts oder abwärts bewegt, um den Ventilkörper in eine geöffnete oder geschlossene Richtung zu bewegen, einen Kolben, welcher an der Ventilstange angeordnet ist, und eine Kolbenbetätigungseinheit, welche den Kolben betätigt, umfasst. In solch einer Fluidsteuervorrichtung können die geöffneten und geschlossenen Zustände nicht von außen eingesehen werden. In Patentliteratur 1 ist eine Fluidsteuervorrichtung vorgeschlagen, auf welche eine Funktion zum Anzeigen der geöffneten und geschlossenen Zustände übertragen ist.
- Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-9254
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Die Fluidsteuervorrichtung der Patentliteratur 1 benötigt eine Vielzahl von Bauteilen, um die Funktion zum Anzeigen der geöffneten und geschlossenen Zustände zu erfüllen, weshalb die Fluidsteuervorrichtung komplex und teuer wird.
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Einfache Ausgestaltungen einer Fluidsteuervorrichtung mit Anzeigefunktion sind in den Druckschriften
WO 2006/091710 A2 ,
DE 35 00 500 C2 und
DE 699 14 968 T2 offenbart. Die Anzeigefunktion dieser Ausgestaltungen wird durch von außen sichtbare Kolben oder stangenförmige Anzeigeeinrichtungen bewirkt, die in einer oberen Position der Ventilstange nach oben aus dem Gehäuse herausragen. Der Betätigungsgaseinlassbereich ist bei diesen Fluidsteuervorrichtungen seitlich oder in einem unteren Bereich des Gehäuses oder Körpers vorgesehen, wodurch die Fluidsteuervorrichtung viel Platz benötigt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidsteuervorrichtung bereitzustellen, die einen alternativen Aufbau aufweist und eine Anordnung mehrere Fluidsteuervorrichtungen eng nebeneinander ermöglicht. Diese Aufgabe ist bei einer Fluidsteuervorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
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Die Fluidsteuervorrichtung ist ein Öffnungs- und Schließventil, welches als ein luftbetriebenes Ventil bezeichnet wird, aber nicht auf dieses limitiert ist.
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In einer solchen Fluidsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ragt der obere Endbereich des Kolbens, welcher sich aufwärts und abwärts bewegt, aus der Öffnung des Gehäuses hervor, so dass dessen geöffneten und geschlossenen Zustände erfasst werden können, indem der Zustand des Kolbens visuell angesehen wird. Zum Beispiel kann durch Bereitstellen eines Indikators, wie einer Markierungslinie, an dem Bereich des Kolbens, an dem er aus der Öffnung des Gehäuses hervorragt, wenn die Ventilstange an der oberen Position angeordnet ist, und in dem Gehäuse aufgenommen ist, wenn die Ventilstange in der unteren Position angeordnet ist, die Vorrichtung als geöffnet erkannt werden, wenn dieser Indikator sichtbar ist, und als geschlossen erfasst werden, wenn der Indikator nicht sichtbar ist. Entsprechend können die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung einfach von außerhalb ohne die Verwendung weiterer Elemente zum Anzeigen der geöffneten und geschlossenen Zustände erfasst werden.
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Es kann einer oder mehr als ein Kolben vorgesehen sein. Wenn die Anzahl der Kolben mehr als eins ist, ragt ein oberer Endbereich eines Kolbens, welcher an der obersten Position angeordnet ist, hervor und die anderen Kolben sind in dem Gehäuse aufgenommen.
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Die Kolbenbetätigungseinheit bewegt die Kolbenstange durch Zuführen eines Betätigungsgases (z. B. Druckluft) an den Kolben, welches die Ventilstange entsprechend aufwärts und abwärts bewegt, oder welches zusammen mit einem elastischen Element, wie einer komprimierten Spiralfeder, verwendet werden kann, und während die Ventilstange durch das elastische Element gespannt wird, um für gewöhnlich in einer geöffneten oder geschlossenen Position angeordnet zu sein, bewegt die Kolbenbetätigungseinheit die Ventilstange entgegen der Spannkraft des elastischen Elements.
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Die Fluidsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet für den Einsatz, in welchem dessen geöffneten und geschlossenen Zustände bevorzugterweise mittels eines Endschalters erfasst werden. Und zwar ragt der obere Endbereich des Kolbens aus der Öffnung des Gehäuses hervor, so dass, wenn die vorliegende Fluidsteuervorrichtung verwendet wird, der Endschalter, welcher zum Erfassen der Position des Kolbens geeignet ist, einfach angeordnet werden kann, und somit kann die Steuerungsgenauigkeit der verschiedenen Steuerungsapparate, in welchen die vorliegende Fluidsteuervorrichtung verwendet werden kann, verbessert werden.
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In einem Zustand, in dem der Strömungskanal geschlossen ist, wobei die Ventilstange an einer unteren Position angeordnet ist, kann die obere Endseite des Kolbens oben aus der oberen Endseite des Gehäuses hervorragen, oder, in einem Zustand, in dem der Strömungskanal geschlossen ist, wobei die Ventilstange an einer unteren Position angeordnet ist, kann die obere Endseite des Kolbens mit der oberen Endseite des Gehäuses bündig sein. Das letztgenannte ist bevorzugt in Hinsicht auf eine einfache visuelle Erkennung.
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Die Fluidsteuervorrichtung kann von einem sogenannten Doppelkolbentyp sein und ein Kolben ist ebenso an einem Zwischenbereich der Ventilstange angeordnet. Ein Durchgangsloch kann in dem Kolben ausgebildet sein, welcher an einem oberen Endbereich der Ventilstange angeordnet sein kann, und der untere Endbereich der Ventilstange kann in einen unteren Bereich dieses Durchgangslochs eingesetzt sein. Ein oberer Bereich des Durchgangslochs kann als ein Betätigungsgaseinlassbereich ausgebildet sein, und eine Betätigungsgaseinlasskammer kann unterhalb eines jeden Kolbens ausgebildet sein. In der Ventilstange können ein axial verlaufender Kanal, welcher sich von dem Betätigungsgaseinlassbereich nach unten hin erstreckt, und ein radial verlaufender Kanal, welcher den axial verlaufenden Kanal mit jeder der Betätigungsgaseinlasskammern verbindet, gebildet sein. Damit kann die Ausgestaltung einer Kolbenbetätigungseinheit vereinfacht werden und die Bewegung der Ventilstange exakt ausgeführt werden. Die Fluidsteuervorrichtung kann von einem sogenannten Einkolbentyp sein, welche einen einzigen Kolben aufweist, welcher an einem oberen Endbereich einer Ventilstange angeordnet ist. Die Ventilstange kann einen oberen Halbbereich, welcher an dem Kolben angeformt ist, und einen unteren Halbbereich, welcher mit diesem oberen Halbbereich verschraubt ist, aufweisen. Eine Betätigungsgaseinlasskammer kann unterhalb des Kolbens ausgebildet sein, und ein Betätigungsgaseinlassbereich kann angeordnet sein, um an dem oberen Kolbenbereich nach oben hin geöffnet zu werden. An einem unteren Kolbenbereich und einem oberen Ventilstangenendbereich kann ein axial verlaufender Kanal gebildet sein, welcher mit dem Betätigungsgaseinlassbereich verbunden ist und ein vertikal verlaufender Kanal, welcher den axial verlaufenden Kanal mit der Betätigungsgaseinlasskammer verbindet. In diesem Fall kann die Ausgestaltung der Kolbenbetätigungseinheit ebenfalls vereinfacht werden und die Bewegung der Ventilstange exakt ausgeführt werden.
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In allen Fällen des Einzelkolbentyps und des Doppelkolbentyps ist der Betätigungsgaseinlassbereich durch Erstellen einer Schraube an einem Kolben gebildet. Entsprechend benötigt das Gehäuse keine Schraubenherstellung zum Bilden des Betätigungsgaseinlassbereichs, so dass es einfach herzustellen ist.
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Es gilt in der vorliegenden Beschreibung, dass die Ausdrücke hoch und runter für hoch und runter in Bezug auf die Blätter der Zeichnungen stehen (die Körperseite ist unten, und die Gehäuseseite ist oben). Allerdings sind hoch und runter zweckmäßig definiert und hoch und runter kann umgekehrt sein oder hoch und runter kann als links und rechts verwendet werden.
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Entsprechend der Fluidsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse nach oben hin offen ausgebildet und der Kolben ist an dem oberen Endbereich der Ventilstange angeordnet, so dass der obere Kolbenendbereich aus der Öffnung des Gehäuses herausragt, wenn die Ventilstange an der oberen Position angeordnet ist, so dass die geöffneten und geschlossenen Zustände visuell durch Erkennen des Zustands des Kolbens erfasst werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Volumenstromregelungseinrichtung
- 2
- Körper
- 2a, 2b
- Strömungskanäle
- 3
- Gehäuse
- 5
- Membran (Ventilkörper)
- 7
- Ventilstange
- 8
- erster Kolben
- 8a
- Durchgangsloch
- 9
- zweiter Kolben
- 11
- Kolbenbetätigungseinheit
- 26
- erste Betätigungsgaseinlasskammer
- 27
- zweite Betätigungsgaseinlasskammer
- 41
- Betätigungsgaseinlassbereich
- 42
- axial verlaufender Kanal
- 43, 44
- radial verlaufende Kanäle
- 51
- Fluidsteuervorrichtung
- 52
- Körper
- 52a, 52b
- Strömungskanäle
- 53
- Gehäuse
- 55
- Membran (Ventilkörper)
- 57
- Ventilstange
- 58
- erster Kolben
- 58a
- Durchgangsloch
- 59
- zweiter Kolben
- 61
- Kolbenbetätigungseinheit
- 76
- erste Betätigungsgaseinlasskammer
- 77
- zweite Betätigungsgaseinlasskammer
- 81
- Betätigungsgaseinlassbereich
- 82, 83
- axial verlaufende Kanäle
- 84
- radial verlaufender Kanal
- 91
- Fluidsteuervorrichtung
- 92
- Gehäuse
- 92a, 92b
- Strömungskanäle
- 93
- Gehäuse
- 95
- Membran (Ventilkörper)
- 97
- Ventilstange
- 98
- erster Kolben
- 98a
- Durchgangsloch
- 100
- Kolbenbetätigungseinheit
- 106
- erste Betätigungsgaseinlasskammer
- 111
- Betätigungsgaseinlassbereich
- 112
- axial verlaufender Kanal
- 113
- radial verlaufender Kanal
- 104
- Schaft (unterer Halbbereich der Ventilstange)
- 105a
- Schaftbereich des Schaftkolbens (oberer Halbbereich der Ventilstange)
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung weiter erläutert. In der folgenden Beschreibung stehen die Ausdrücke hoch und runter für hoch und runter in Bezug auf das Blatt der Zeichnung.
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In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer Fluidsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fluidsteuervorrichtung 1 weist einen Körper 2, in welchem ein Strömungseinlasskanal 2a und ein Strömungsauslasskanal 2b ausgebildet sind, ein Gehäuse 3, welches über dem Körper 2 angeordnet ist, einen ringförmigen Ventilsitz 4, welcher an der Umfangskante des Strömungseinlasskanals 2a angeordnet ist, eine Membran (Ventilkörper) 5, welche den Strömungskanal 2a öffnet und schließt, wenn diese gegen den ringförmigen Ventilsitz 4 gedrückt oder von diesem entspannt wird, ein Membrandruckelement 6, welches die Membran 5 nach unten drückt, eine Ventilstange 7, welche in dem Gehäuse 3 derart angeordnet ist, dass diese nach oben und unten bewegbar ist, um die Membran 5 in eine Öffnungs- oder Schließrichtungen bewegen, zwei Ebenen von oberen und unteren Kolben, welche an der Ventilstange 7 angeordnet sind (ein erster Kolben 8 an der Oberseite und ein zweiter Kolben 9 an der Unterseite), eine komprimierte Spiralfeder (elastisches Element) 10, welche die Ventilstange 7 nach unten vorspannt, und eine Kolbenbetätigungseinheit 11, welche den ersten und den zweiten Kolben 8, 9 betätigt, auf.
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Das Gehäuse 3 weist ein unteres Gehäuse 21, welches an dem Körper 2 befestigt ist, und ein oberes Gehäuse 22, welches über einen Verbinder 23 mit dem unteren Gehäuse 21 verbunden ist, auf.
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Die Ventilstange 7 ist aus zwei Teilen (ein Schaft 24 und ein Schaftkolben 25) gebildet. Der Schaft 24 umfasst einen Schaftbereich 24a, an dessen oberen Bereich ein Innengewindebereich ausgebildet ist, und einen Flanschbereich (24b), welcher an dem unteren Endbereich des Schaftbereichs 24a ausgebildet ist. Die Unterseite des Flanschbereichs 24b stößt gegen das Membrandruckelement 6. Der Schaftkolben 25 weist einen Schaftbereich 25a, dessen unterer Endbereich mit dem Schaftbereich 24a des Schafts 24 verschraubt ist, und einen Flanschbereich 25b, welcher an dem Zwischenbereich des Schaftbereichs 25a angeformt ist, auf. Der Flanschbereich 25b bildet den zweiten Kolben 9 und die Kombination aus dem Schaft 24 und dem Schaftbereich 25a des Schaftkolbens 25 bilden die Ventilstange 7.
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Die Kolbenbetätigungseinheit 11 ist ausgebildet, um Betätigungsgas zu den entsprechenden Kolben 8, 9 zuzuführen, um die Ventilstange 7 aufwärts zu bewegen, und daher sind eine erste Betätigungsgaseinlasskammer 26 an der Oberseite und eine zweite Betätigungsgaseinlasskammer 27 an der Unterseite unterhalb der entsprechenden Kolben 8, 9 ausgebildet.
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Der Verbinder 23, welcher das untere Gehäuse 21 und das obere Gehäuse 22 miteinander verbindet, ist ringförmig mit einem Durchgangsloch ausgebildet, in welchem die Ventilstange 7 fluiddicht eingesetzt ist, um vertikal bewegbar zu sein, und ein Außengewinde ist an dessen Außenumfang ausgebildet. An dem oberen Endbereich des unteren Gehäuses 21 und dem unteren Endbereich des oberen Gehäuses 22 sind Innengewindebereiche ausgebildet, welche mit dem Außengewinde des Verbinders 23 verschraubt sind. Wenn das untere Gehäuse 21 mit der Unterseite des Verbinders 23 und das obere Gehäuse 22 mit der Oberseite des Verbinders 23 verschraubt sind, treten entsprechend das untere Gehäuse 21 und das obere Gehäuse 22 miteinander in Kontakt, so dass sie miteinander verbunden sind. Auf diese Weise sind an den Stellen ober- und unterhalb des Verbinders 23 entsprechend Räume ausgebildet, in welchen sich der erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 bewegen. Der erste Kolben 8 ist in dem oberen Gehäuse 22 derart vertikal bewegbar angeordnet, dass seine Unterseite zur Oberseite des Verbinders 23 ausgerichtet ist. Der zweite Kolben 9 ist in dem unteren Gehäuse 21 derart vertikal bewegbar angeordnet, dass seine Oberseite zur Unterseite des Verbinders 23 ausgerichtet ist.
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Ein O-Ring 31 ist zwischen dem Außenumfang des ersten Kolbens 8 und dem oberen Gehäuse 22 angeordnet, und ein weiterer O-Ring 32 ist zwischen dem Außenumfang des zweiten Kolbens 9 und dem unteren Gehäuse 21 angeordnet. Des Weiteren ist ein O-Ring 33 zwischen dem Innenumfang des Verbinders 23 und dem Außenumfang der Ventilstange 7 angeordnet. An dem oberen Endbereich des Verbinders 23 ist kein Außengewinde ausgebildet, und ein O-Ring 34 ist zwischen dem oberen Endbereich des Verbinders 23 und dem oberen Gehäuse 22 angeordnet. Auf diese Weise ist der erste Kolben in dem oberen Gehäuse 22 vertikal bewegbar angeordnet, und wenn Betätigungsgas in eine erste Betätigungsgaseinlasskammer 26 eingelassen wird, welche zwischen dem ersten Kolben 8 und dem Verbinder 23 ausgebildet ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf den ersten Kolben 8. Der zweite Kolben 9 ist in dem unteren Gehäuse 21 vertikal bewegbar angeordnet, und wenn Betätigungsgas in eine zweite Betätigungsgaseinlasskammer 27 eingelassen wird, welche zwischen dem zweiten Kolben 9 und einem inneren Flanschbereich 28 des unteren Gehäuses 21 ausgebildet ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf den zweiten Kolben 9.
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In der Mitte des Innenumfangs des unteren Gehäuses 21 ist ein innerer Flanschbereich 28 ausgebildet, in welchem die Ventilstange 7 mittels eines O-Rings 35 fluiddicht eingesetzt ist, so dass diese vertikal bewegbar ist. Die Oberseite dieses inneren Flanschbereichs 28 ist gegen die Unterseite des zweiten Kolbens ausgerichtet, um die zweite Betätigungsgaseinlasskammer 27 zu bilden. Darüber hinaus ist die komprimierte Spiralfeder 10 von dem inneren Flanschbereich 28 und einem Flanschbereich 24b eines Schafts 24 aufgenommen.
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Ein Außengewindebereich ist an dem oberen Endbereich der Ventilstange 7 (ein Schaftbereich 25a des Schaftkolbens 25) angeordnet. Ein Durchgangsloch 8a ist in dem ersten Kolben 8 ausgebildet. In dem unteren Bereich des Durchgangslochs 8a ist ein Innengewindebereich ausgebildet, welcher mit dem oberen Endbereich der Ventilstange 7 verschraubt ist. Die Ventilstange 7 und der erste Kolben 8 sind miteinander verbunden, indem der obere Endbereich der Ventilstange 7 in den unteren Bereich des Durchgangslochs 8a des ersten Kolbens 8 eingesetzt ist, und diese miteinander verschraubt sind.
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Das obere Gehäuse 22 ist nach oben hin offen ausgebildet, und der erste Kolben 8 ist an dem oberen Endbereich der Ventilstange 7 ausgebildet, so dass der obere Endbereich des Kolbens aus der Öffnung des oberen Gehäuses 22 hervorsteht, wenn die Ventilstange 7 an deren oberen Position steht.
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Der obere Bereich des Durchgangslochs 8a des ersten Kolbens 8 ist als ein Betätigungsgaseinlassbereich 41 ausgebildet, mit welchem ein Schlauch zum Einlassen des Betätigungsgases verbunden sein kann. In der Ventilstange 7 sind ein axial verlaufender Kanal 42, welcher sich von dem Betätigungsgaseinlassbereich 41 nach unten erstreckt, ein radial verlaufender Kanal 43, welcher von dem Mittelbereich des axial verlaufenden Kanals 42 mit der ersten Betätigungsgaseinlasskammer 26 in Verbindung steht, und ein radial verlaufender Kanal 44, welcher von dem unteren Endbereich des axial verlaufenden Kanals 42 mit der zweiten Betätigungsgaseinlasskammer 27 in Verbindung steht, ausgebildet. Auf diese Weise ist der Betätigungsgaseinlassbereich 41 der einzige, so dass das Betätigungsgas über den Betätigungsgaseinlassbereich 41 in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasskammern 26, 27 strömt.
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In einem Zustand, in welchem das Betätigungsgas nicht in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasskammern 26, 27 eingelassen ist, ist die Ventilstange 7 durch die Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 10 in der geschlossenen Position (untere Position) positioniert, wodurch der erste Kolben 8 ebenfalls in der unteren Position steht. Wenn das Betätigungsgas in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasserkammern 26, 27 eingelassen wird, fährt die Ventilstange 7 entgegen der Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 10 nach oben, wodurch auch der erste Kolben 8 in die obere Position bewegt wird. Somit steht der obere Endbereich des sich vertikal bewegenden ersten Kolbens 8 aus der Öffnung des Gehäuses 3 hervor, so dass die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 1 durch die Bestätigung des Zustands des ersten Kolbens 8 erfasst werden kann.
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Darüber hinaus steht der obere Endbereich des ersten Kolbens 8 aus der Öffnung des Gehäuses 2 hervor, so dass ein Endschalter, welcher die Position des ersten Kolbens 8 erfassen kann, durch den Benutzer der Fluidsteuervorrichtung 1 angebracht werden kann. Des Weiteren ist für gewöhnlich ein Gehäuse mit einer oberen Wand vorgesehen, in welcher ein Betätigungsgaseinlassbereich ausgebildet ist. Auf der anderen Seite ist der Betätigungsgaseinlassbereich 41 in der zuvor genannten Fluidsteuervorrichtung 1 an dem ersten Koben 8 ausgebildet, so dass das Gehäuse 1 einfach geformt sein kann.
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In dem zuvor genannten Gehäuse steht der obere Endbereich des ersten Kolbens 8 aus der Öffnung des Gehäuses 3 hervor, wenn die Kolbenstange 7 nicht nur in der oberen Position, sondern auch in der unteren Position (nämlich, wenn der Strömungseinlasskanal 2a geöffnet und auch geschlossen ist) steht. Entsprechend wird eine Markierungslinie benötigt, um die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 1 zu erfassen. In diesem Sinne sind, wie im nachfolgenden beschrieben wird, in einem Zustand, in welchem die Ventilstange in einer unteren Position steht, so dass der Strömungskanal geschlossen ist, eine obere Endseite eines Kolbens 58 und eine obere Endseite eines Gehäuses 53 miteinander bündig, so dass die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 1 einfacher erfasst werden können.
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Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Fluidsteuervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Fluidsteuervorrichtung 51 weist einen Körper 52, in welchem ein Strömungseinlasskanal 52a und ein Strömungsauslasskanal 52b ausgebildet sind, ein Gehäuse 53, welches über dem Körper 52 angeordnet ist, einen ringförmigen Ventilsitz 54, welcher an der Umfangskante des Strömungseinlasskanals 52a angeordnet ist, eine Membran (Ventilkörper) 55, welche den Strömungskanal 52a öffnet und schließt, wenn diese gegen den ringförmigen Ventilsitz 54 gedrückt oder von diesem entspannt wird, ein Membrandruckelement 56, welches die Membran 55 nach unten drückt, eine Ventilstange 57, welche in dem Gehäuse 53 derart angeordnet ist, dass sie nach oben und unten bewegbar ist, um die Membran 55 in eine Öffnungs- oder Schließrichtung zu bewegen, zwei Ebenen von oberen und unteren Kolben, welche an der Ventilstange 57 angeordnet sind (ein erster Kolben 58 an der Oberseite und ein zweiter Kolben 59 an der Unterseite), eine komprimierte Spiralfeder (elastisches Element) 60, welche die Ventilstange 57 nach unten vorspannt, und eine Kolbenbetätigungseinheit 61, welche den ersten und den zweiten Kolben 58, 59 betätigt, auf.
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Das Gehäuse 53 weist ein unteres Gehäuse 71, welches an dem Körper 52 befestigt ist, und ein oberes Gehäuse 72, welches über einen Verbinder 73 mit dem unteren Gehäuse 71 verbunden ist, auf.
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Die Ventilstange 57 ist aus zwei Teilen (ein Schaft 74 und ein Schaftkolben 75) gebildet. Der Schaft umfasst einen Schaftbereich 74a, an dessen oberen Bereich ein Innengewindebereich ausgebildet ist, und einen Flanschbereich 74b, welcher an dem unteren Endbereich des Schaftbereichs 74a ausgebildet ist. Die Unterseite des Flanschbereichs 74b stößt gegen das Membrandruckelement 56. Der Schaftkolben 75 weist einen Schaftbereich 75a, dessen unterer Bereich mit dem Schaftbereich 74a des Schafts verschraubt ist, und einen Flanschbereich 75b, welcher an dem Zwischenbereich des Schaftbereichs 75a angeformt ist, auf. Der Flanschbereich 75b bildet den zweiten Kolben 59, und die Kombination aus dem Schaft 74 und dem Schaftbereich 75a des Schaftkolbens 75 bilden die Ventilstange 75. Die Kolbenbetätigungseinheit 61 ist ausgebildet, um Betätigungsgas zu den entsprechenden Kolben 58, 59 zuzuführen, um die Ventilstange 57 aufwärts zu bewegen, und dafür sind eine erste Betätigungsgaseinlasskammer 76 an der Oberseite und eine zweite Betätigungsgaseinlasskammer 77 an der Unterseite unterhalb der entsprechenden Kolben 58, 59 ausgebildet.
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Der Verbinder 73, welcher das untere Gehäuse 71 und das obere Gehäuse 72 miteinander verbindet, ist ringförmig mit einem Durchgangsloch ausgebildet, in welchem die Ventilstange 57 fluiddicht eingesetzt ist, um vertikal bewegbar zu sein, und ein Außengewinde ist an dessen Außenumfang ausgebildet. An dem oberen Endbereich des unteren Gehäuses 71 und dem unteren Endbereich des oberen Gehäuses 72 sind Innengewindebereiche ausgebildet, welche mit dem Außengewinde des Verbinders 73 verschraubt sind. Wenn das untere Gehäuse 71 mit der Unterseite des Verbinders 73 und das obere Gehäuse 72 mit der Oberseite des Verbinders 73 verschraubt sind, treten entsprechen das untere Gehäuse 71 und das obere Gehäuse 72 miteinander in Kontakt, so dass sie miteinander verbunden sind. Auf diese Weise sind an den Stellen ober- und unterhalb des Verbinders 73 entsprechend Räume ausgebildet, in welchen sich der erste Kolben 58 und der zweite Kolben 59 bewegen. Der erste Kolben 58 ist in dem oberen Gehäuse 72 derart vertikal bewegbar angeordnet, dass seine Unterseite zur Oberseite des Verbinders 73 ausgerichtet ist. Der zweite Kolben ist in dem unteren Gehäuse 71 derart vertikal bewegbar angeordnet, dass seine Oberseite zur Unterseite des Verbinders 73 ausgerichtet ist.
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Ein O-Ring 31 ist zwischen dem Außenumfang des ersten Kolbens 58 und dem oberen Gehäuse 72 angeordnet, und ein weiterer O-Ring 32 ist zwischen dem Außenumfang des zweiten Kolbens 59 und dem unteren Gehäuse 71 angeordnet. Des Weiteren ist ein O-Ring 33 zwischen dem Innenumfang des Verbinders 73 und dem Außenumfang der Ventilstange 57 angeordnet. An dem oberen Endbereich des Verbinders 73 ist kein Außengewinde ausgebildet, und ein O-Ring 34 ist zwischen dem oberen Endbereich des Verbinders 70 und dem oberen Gehäuse 72 angeordnet. Auf diese Weise ist der erste Kolben 58 in dem oberen Gehäuse 72 vertikal bewegbar angeordnet, und wenn Betätigungsgas in eine erste Betätigungsgaseinlasskammer 76 eingelassen wird, welche zwischen dem ersten Kolben 58 und dem Verbinder 73 ausgebildet ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf den ersten Kolben 58. Der zweite Kolben 59 ist in dem unteren Gehäuse 71 vertikal bewegbar angeordnet, und wenn Betätigungsgas in eine zweite Betätigungsgaseinlasskammer 77 eingelassen wird, welche zwischen dem zweiten Kolben 59 und einem inneren Flanschbereich 78 des unteren Gehäuses 71 ausgebildet ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf den zweiten Kolben 59.
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In der Mitte des Innenumfangs des unteren Gehäuses 71 ist ein innerer Flanschbereich 78 ausgebildet, in welchem die Ventilstange 57 mittels eines O-Rings 35 fluiddicht eingesetzt ist, so dass diese vertikal bewegbar ist. Die Oberseite dieses inneren Flanschbereichs 78 ist gegen die Unterseite des zweiten Kolbens 59 gerichtet, um die zweite Betätigungseinlasskammer 77 zu bilden. Darüber hinaus ist die komprimierte Spiralfeder 60 von dem inneren Flanschbereich 78 und einem Flanschbereich 74b eines Schafts 74 aufgenommen.
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Ein Außengewindebereich ist an dem oberen Endbereich der Ventilstange 57 (ein Schaftbereich 75a des Schaftkolbens 75) angeordnet. Ein Durchgangsloch 58a ist in dem ersten Kolben 58 ausgebildet. In dem unteren Bereich des Durchgangslochs 58a ist ein Innengewindebereich ausgebildet, welcher mit dem oberen Endbereich der Ventilstange 57 verschraubt ist. Die Ventilstange 57 und der erste Kolben sind miteinander verbunden, indem der obere Endbereich der Ventilstange 57 in den unteren Endbereich des Durchgangslochs 58a des ersten Kolbens 58 eingesetzt ist, und diese miteinander verschraubt sind.
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Das obere Gehäuse 72 ist nach oben hin offen ausgebildet. In der in 3 gezeigten unteren Position der Ventilstange 57 (der Zustand, in welchem der Strömungseinlasskanal 52a geschlossen ist) schließt die obere Endseite des ersten Kolbens 58 bündig mit der oberen Endseite des oberen Gehäuses 72 ab. In der in 4 gezeigten oberen Position der Ventilstange 57 (der Zustand, in welchem der Strömungseinlasskanal 52a geöffnet ist) ist der erste Kolben 58 derart an dem oberen Endbereich der Ventilstange 57 angeordnet, dass der obere Kolbenendbereich aus der Öffnung des oberen Gehäuses 72 hervorsteht.
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Der obere Bereich des Durchgangslochs 58a des ersten Kolbens 58 ist als ein Betätigungsgaseinlassbereich 81 ausgebildet, mit welchem ein Schlauch zum Einlassen des Betätigungsgases verbunden sein kann. In der Ventilstange 57 sind ein axial verlaufender Kanal 82, welcher sich von dem Betätigungseinlassbereich 81 nach unten erstreckt, ein radial verlaufender Kanal 83, welcher von dem Mittelbereich des axial verlaufenden Kanals 82 mit der ersten Betätigungsgaseinlasskammer 76 in Verbindung steht, und ein radial verlaufender Kanal 84, welcher von dem unteren Endbereich des axial verlaufenden Kanals 82 mit der zweiten Betätigungsgaseinlasskammer 77 in Verbindung steht, ausgebildet. Auf diese Weise ist der Betätigungsgaseinlassbereich 81 der einzige, so dass das Betätigungsgas über den Betätigungsgaseinlassbereich 81 in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasskammern 76, 77 strömt.
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In einem Zustand, in welchem das Betätigungsgas nicht in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasskammern 76, 77 eingelassen ist, ist die Ventilstange 57 durch die Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 60 in der geschlossenen Position (untere Position) positioniert, wodurch der erste Kolben 58 ebenfalls in der unteren Position seht. Wenn das Betätigungsgas in die entsprechenden Betätigungsgaseinlasskammern 76, 77 eingelassen wird, fährt die Ventilstange 57 entgegen der Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 60 nach oben, wodurch auch der erste Kolben 58 in die obere Position bewegt wird. Somit steht der obere Endbereich des sich vertikal bewegenden ersten Kolbens 58 aus der Öffnung des Gehäuses 53 hervor, mit der Ausnahme, dass der obere Endbereich des ersten Kolbens 58 mit dem oberen Endbereich des Gehäuses 53 in der geschlossenen Position bündig abschließt. Entsprechend können die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 51 durch Bestätigen des Zustands des ersten Kolbens 58 erfasst werden.
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Damit schließen in dieser in 3 dargestellten Ausführungsform in dem Zustand, in welchem die Ventilstange 57 in der unteren Position angeordnet ist, so dass der Strömungseinlasskanal 52a geschlossen ist, die obere Endseite des ersten Kolbens 59 und die obere Endseite des Gehäuses 53 (oberes Gehäuse 72) bündig ab. Entsprechend wird der Unterschied zu der in 4 dargestellten oberen Position der Ventilstange 57 (der Zustand, in welchem der Strömungseinlasskanal 52a geöffnet ist) deutlicher, so dass die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 1 einfacher bestätigt werden können.
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Darüber hinaus steht der obere Endbereich des ersten Kolbens 58 aus der Öffnung des Gehäuses 53 hervor, so dass ein Endschalter, welcher die Position des ersten Kolbens 58 erfassen kann, durch den Benutzer der Fluidsteuervorrichtung 51 angebracht werden kann. Des Weiteren ist für gewöhnlich ein Gehäuse mit einer oberen Wand vorgesehen, in welcher ein Betätigungsgaseinlassbereich ausgebildet ist. Auf der anderen Seite ist der Betätigungsgaseinlassbereich 81 in der zuvor genannten Fluidsteuervorrichtung 51 an dem ersten Kolben 58 ausgebildet, so dass das Gehäuse 53 einfacher geformt sein kann.
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Die 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Fluidsteuervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Fluidsteuervorrichtung 91 weist einen Körper 92, in welchem ein Strömungseinlasskanal 92a und ein Strömungsauslasskanal 92b ausgebildet sind, ein Gehäuse 93, welches über dem Körper 92 angeordnet ist, einen ringförmigen Ventilsitz 94, welcher an der Umfangskante des Strömungseinlasskanals 92a angeordnet ist, eine Membran (Ventilkörper) 95, welche den Strömungskanal 92a öffnet und schließt, wenn diese gegen den ringförmigen Ventilsitz 94 gedrückt oder von diesem entspannt wird, ein Membrandruckelement 96, welches die Membran 95 nach unten drückt, eine Ventilstange 97, welche in dem Gehäuse 93 derart angeordnet ist, dass sie nach oben und unten bewegbar ist, um die Membran 95 in eine Öffnungs- oder Schließrichtung zu bewegen, einen Kolben 98, welcher an dem oberen Endbereich der Ventilstange 97 angeordnet ist, eine komprimierte Spiralfeder (elastisches Element) 99, welche die Ventilstange 97 nach unten vorspannt, und eine Kolbenbetätigungseinheit 100, welche den Kolben 98 betätigt, auf.
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Das Gehäuse 93 weist ein unteres Gehäuse 101, welches an dem Körper 92 befestigt ist, und ein oberes Gehäuse 102, welches mit dem unteren Gehäuse 101 verbunden ist, auf.
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In dem Gehäuse 92 ist ein rohrförmig nach oben ragender Bereich 92a vorgesehen, an dessen Außenumfang ein Außengewindebereich ausgebildet ist, und ein Flanschbereich 101a ist an einem Zwischenbereich des unteren Gehäuses 101 angeordnet. Dann wird der Flanschbereich 101a durch eine Überwurfmutter 103 nach unten gedrückt, welche mit dem nach oben ragenden Bereich 92a des Körpers 92 verschraubt ist, so dass das untere Gehäuse 101 an dem Gehäuse 92 befestigt ist.
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Das obere Gehäuse 102 umfasst einen inneren Flanschbereich 102a, welcher in einen zu dem oberen Endbereich des unteren Gehäuses 101 benachbarten Bereich eingesetzt ist. An einem Außenumfang des unteren Gehäuses 101 ist ein Stufenbereich 101b an einer höheren Position als der Flanschbereich 101a angeordnet. Ein Stufenbereich 102b, welcher an einem Innenumfang des inneren Flanschbereichs 102a des oberen Gehäuses 102 angeordnet ist, ist durch den Stufenbereich 101b des unteren Gehäuses 101 aufgenommen. Der obere Endbereich des oberen Gehäuses 102 steht über dem inneren Flanschbereich 102a des unteren Gehäuses 101 hervor, und dieser vorstehende Bereich ist in einen Sicherungsring 107 eingepasst, so dass das obere Gehäuse 102 mit dem unteren Gehäuse 101 verbunden ist.
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Die Ventilstange 97 ist aus zwei Teilen (ein Schaft 104 und ein Schaftkolben 105) gebildet. Der Schaft 104 weist einen Schaftbereich 104a, an dessen oberen Bereich ein Innengewindebereich ausgebildet ist, und einen Flanschbereich 104b, welcher an dem unteren Endbereich des Schaftbereichs 104a ausgebildet ist, auf. Die Unterseite des Flanschbereichs 104b stößt gegen das Membrandruckelement 96. Der Schaftkolben 105 weist einen Schaftbereich 105a, dessen unterer Endbereich mit dem Schaftbereich 104a des Schafts 104 verschraubt ist, und einen Flanschbereich 105b, welcher an dem oberen Endbereich des Schaftbereichs 105a angeordnet ist, auf. Der Flanschbereich 105b bildet einen Kolben 98, und eine Ventilstange 97 ist aus der Kombination des Schaftbereichs (ein oberer Ventilstangenhalbbereich, welcher an dem Kolben angeformt ist) 105a des Schaftkolbens 105 und einem Schaft (ein unterer Ventilstangenhalbbereich, welcher mit dem oberen Ventilstangenhalbbereich 105a verschraubt ist) 104 gebildet.
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Die Kolbenbetätigungseinheit 100 ist ausgebildet, um Betätigungsgas dem Kolben 98 zuzuführen, um die Ventilstange 97 aufwärts zu bewegen. Eine Betätigungsgaseinlasskammer 106 ist hierzu unterhalb des Kolbens 98 ausgebildet. Oberhalb des inneren Flanschbereichs 102a ist ein Bereich des oberen Gehäuses 102 als ein Raum definiert, in welchem sich der Kolben 98 bewegt. Der Kolben 98 ist in dem oberen Gehäuse 102 vertikal bewegbar angeordnet, so dass seine Unterseite der Oberseite des inneren Flanschbereichs 102a des oberen Gehäuses 102 gegenüberliegt.
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Ein O-Ring 31 ist zwischen dem Außenumfang des Kolbens 98 und dem oberen Gehäuse 102 angeordnet. Ein O-Ring 33 ist weiterhin zwischen dem unteren Gehäuse 101 und der Ventilstange 97 angeordnet. Darüber hinaus ist ein weiterer O-Ring 36 zwischen dem unteren Gehäuse 101 und dem oberen Gehäuse 102 angeordnet. Auf diese Weise ist der Kolben 98 in dem oberen Gehäuse 102 vertikal bewegbar angeordnet, und wenn das Betätigungsgas in eine Betätigungsgaseinlasskammer 106 eingelassen wird, welche zwischen dem Kolben 98 und dem inneren Flanschbereich 102a des oberen Gehäuses 102 ausgebildet ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 98.
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Die komprimierte Spiralfeder 99 ist durch den Flanschbereich 104b des Schafts 104 und den Stufenbereich, welcher an dem unteren Gehäuse 101 angeordnet ist, aufgenommen.
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Das obere Gehäuse 102 ist nach oben hin offen ausgebildet. In der in 5 gezeigten unteren Position der Ventilstange 97 (der Zustand in welchem der Strömungseinlasskanal 92a geschlossen ist) schließt die obere Endseite des Kolbens 98 bündig mit der oberen Endseite des oberen Gehäuses 102 ab. In der in 6 dargestellten oberen Position der Ventilstange 97 (der Zustand, in welchem der Strömungseinlasskanal 92a geöffnet ist) ist der Kolben 98 an dem oberen Endbereich der Kolbenstange 97 derart angeordnet, dass der obere Kolbenendbereich aus der Öffnung des oberen Gehäuses 102 hervorsteht.
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Der Kolben 98 weist ein Durchgangsloch 98a auf, und der obere Bereich des Durchgangslochs 98 ist als ein Betätigungsgaseinlassbereich 111 ausgebildet, welcher mit einem Schlauch zum Einlassen des Betätigungsgases verbunden sein kann. Darüber hinaus ist an der Innenseite von dem unteren Endbereich des Kolbens 98 zum oberen Endbereich der Ventilstange 97 ein kurzer axial verlaufender Kanal 112 ausgebildet, welcher sich von dem Betätigungsgaseinlassbereich 111 nach unten erstreckt. In der Innenseite des oberen Endbereichs der Ventilstange 97 ist ein radial verlaufender Kanal 113 ausgebildet, welcher von dem unteren Endbereich des axial verlaufenden Kanals 112 mit der Betätigungsgaseinlasskammer 106 in Verbindung steht. Somit strömt das Betätigungsgas von dem Betätigungsgaseinlassbereich 111 in die Betätigungsgaseinlasskammer 106.
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In einem Zustand, in welchem das Betätigungsgas nicht in der Betätigungsgaseinlasskammer 106 eingeführt ist, ist die Ventilstange 97 in der geschlossenen Position (untere Position) durch die Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 99 angeordnet, wodurch der Kolben 98 ebenfalls in der unteren Position angeordnet ist. Wenn das Betätigungsgas in die Betätigungseinlasskammer 106 eingelassen wird, wird die Ventilstange 97 entgegen der Spannkraft der komprimierten Spiralfeder 99 nach oben bewegt, wodurch der Kolben 98 ebenfalls in die obere Position bewegt wird. Dadurch steht der obere Endbereich des vertikal bewegbaren Kolbens 98 aus der Öffnung des Gehäuses 93 hervor, mit der Ausnahme dass der obere Endbereich des Kolbens 98 mit der oberen Endseite des Gehäuses 93 in der geschlossenen Position bündig abschließt. Entsprechend können die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung durch Bestätigen des Zustands des Kolbens 98 erfasst werden.
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Damit schließen in dieser in 5 dargestellten Ausführungsform in dem Zustand, in welchem die Ventilstange 97 in der unteren Position angeordnet ist, so dass der Strömungseinlasskanal 92a geschlossen ist, die obere Endseite des Kolbens 98 und die obere Endseite des Gehäuses 93 (oberes Gehäuse 102) bündig ab. Entsprechend wird der Unterschied zu der in 6 gezeigten oberen Position der Ventilstange 97 (der Zustand, in welchem der Strömungseinlasskanal 92a geöffnet ist) deutlicher, so dass die geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung 91 einfacher erfasst werden können.
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Darüber hinaus steht der obere Endbereich des Kolbens 98 aus der Öffnung des Gehäuses 93 hervor, so dass ein Endschalter, welcher die Position des Kolbens 98 erfasst, durch den Benutzer der Fluidsteuervorrichtung 91 angebracht werden kann. Des Weiteren ist für gewöhnlich ein Gehäuse mit einer oberen Wand vorgesehen, in welcher ein Betätigungsgaseinlassbereich ausgebildet ist. Auf der anderen Seite ist der Betätigungsgaseinlassbereich 111 in der zuvor genannten Fluidsteuervorrichtung 91 an dem Kolben 98 ausgebildet, so dass das Gehäuse 93 einfach geformt sein kann.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zum Bestätigen der geöffneten und geschlossenen Zustände der Fluidsteuervorrichtung von außen vereinfacht, so dass deren Kosten reduziert werden können, und die Verwendungsbreite der Fluidsteuervorrichtung, in welcher die geöffneten und geschlossenen Zustände von außen einfacher bestätigt werden können, kann vergrößert werden.