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Technisches
Anwendungsgebiet
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In
einem direkt wirkenden Ventil, das durch eine hin- und hergehende
Bewegung eines Schaftes geöffnet
und geschlossen wird, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
ein direkt wirkendes elektrisch betriebenes Ventil unter Verwendung
eines Elektromotors als Antriebsvorrichtung des Schaftes. Das Ventil
des Standes der Technik ist von der FR-A-1 295 257 her bekannt.
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Hintergrund
des Standes der Technik
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In
einem konventionellen direkt wirkenden Ventil dieser Art wird ein
Luftzylinder als Antriebsvorrichtung eines Schaftes verwendet. In
einem Kolbenventil vom luftbetriebenen Typ wird Luftdruck zum Antreiben
des Ventils verwendet, ist eine Luftleitung (üblicherweise Kupferleitung)
bis zum Ventilkörper erforderlich,
und weil ein Kolbenbereich durch den EIN/AUS-Betrieb des Luftdrucks betrieben wird,
ist ein von der Luftleitung getrenntes Magnetventil vorgesehen,
um zwischen einem Ursprungsdruck und einem Atmosphärendruck
umzuschalten, wodurch der Ventilkörper öffnet und schließt.
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Gemäß des konventionellen
Kolbenventils sind jedoch Ausführungs-
und Wartungskosten für die
Kupferleitung und das Magnetventil erforderlich, und wenn die Anzahl
der Ventile erhöht
wird, ist der Verdrahtungsaufwand vom Ventilstandort zum Magnetventil
hoch. Es tritt auch ein Problem auf, dass, wenn die Stromversorgung
angehalten wird, die Gefahr auftritt, dass Luft ausgestoßen und
der Kolben durch eine Feder zurückgezogen
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist erstellt worden, um dieses konventionelle
Problem zu lösen,
und es ist Aufgabe der Erfindung, ein direkt wirkendes elektrisch
betriebenes Ventil zu schaffen, in dem sich ein Schaft durch einen
Elektromotor ohne Verwendung von Luftdruck hin- und herbewegt.
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Um
das obige Problem zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung ein direkt wirkendes elektrisch betriebenes
Ventil vor: mit einem Schaft, der sich im Betrieb vertikal hin-
und herbewegt, mit einem Ventilkörper,
der sich zwischen einer ersten Ventilöffnung und einer zweiten Ventilöffnung hin-
und herbewegt, mit einer zweiten Leitung, die in einem durch den Ventilkörper bewirkten
geschlossenen Zustand der ersten Ventilöffnung verbunden wird, und
mit einer ersten Leitung, die in einem durch den Ventilkörper bewirkten
geschlossenen Zustand der zweiten Ventilöffnung verbunden wird, wobei
das Ventil Folgendes aufweist:
einen Nockenmechanismus zum
Umwandeln der hin- und hergehenden Drehbewegung eines Rotors, der
im Betrieb durch einen Elektromotor angetrieben wird, in eine vertikale
hin- und hergehende Drehbewegung, und einen Federmechanismus, der
zwischen dem Nockenmechanismus und dem Schaft vorgesehen ist, wobei
das Ventil so angeordnet wird, dass:
wenn sich der Nockenmechanismus
aufwärts
bewegt, der Schaft über
den Federmechanismus aufwärts
angetrieben wird, so dass die erste Ventilöffnung durch den Ventilkörper geschlossen
wird, der Schaft durch den Federmechanismus aufwärts vorgespannt wird, so dass
der geschlossene Zustand der ersten Ventilöffnung durch den Ventilkörper aufrechterhalten
wird,
wenn sich der Nockenmechanismus abwärts bewegt, sich der Schaft über den
Federmechanismus abwärts
bewegt und der Ventilkörper
die zweite Ventilöffnung
schließt,
wobei der Schaft durch den Federmechanismus abwärts vorgespannt und der geschlossene
Zustand der zweiten Ventilöffnung
durch den Ventilkörper
aufrecht erhalten wird, wobei der Nockenmechanismus einen exzentrischen
Nocken aufweist, um die vertikale Umkehrbewegung auszuführen, wobei
der exzentrische Nocken an einer oberen Halteposition, die einen
oberen Totpunkt der Drehung etwas überschreitet, und an einer
unteren Halteposition, die einen unteren Totpunkt der Drehung etwas überschreitet,
zurückgehalten
wird.
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Gemäß diesem
direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils wird die hin- und
hergehende Drehbewegung des Rotors unter Verwendung des Elektromotors
als Antriebsvorrichtung in eine vertikale hin- und hergehende Bewegung
umgewandelt, und die vertikale hin- und hergehende Bewegung des Nockenmechanismus
wird durch den Federmechanismus auf den Schaft übertragen.
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Wenn
sich der Schaft aufwärts
bewegt, schließt
der Ventilkörper
die erste Ventilöffnung,
der Schaft wird durch den Federmechanismus nach oben vorgespannt,
und der geschlossene Zustand der ersten Ventilöffnung durch den Ventilkörper aufrecht
erhalten.
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Wenn
sich der Schaft abwärts
bewegt, schließt
der Ventilkörper
die zweite Ventilöffnung,
der Schaft wird durch den Federmechanismus nach unten vorgespannt,
und der geschlossene Zustand der zweiten Ventilöffnung wird durch den Ventilkörper aufrecht
erhalten.
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Der
Federmechanismus kann mit einer Feder zum Vorspannen des Schaftes
nach oben und einer Feder zum Vorspannen des Schaftes nach unten, oder
einer Feder, die sowohl den Schaft nach oben als auch nach unten
vorspannen kann, versehen werden.
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Diese
Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Nocken
als Rotor verwendet wird, der den Nockenmechanismus bildet, und die
hin- und hergehende Drehbewegung des exzentrischen Nockens in die
vertikale hin- und hergehende Bewegung umgewandelt wird.
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Um
den geschlossenen Zustand der Ventilöffnung des Ventilkörpers aufrecht
zu erhalten, ist es notwendig, den Schaft durch den Federmechanismus
vorzuspannen, und die umgekehrte Reaktionskraft auf den exzentrischen
Nocken aufzubringen. Wenn der Elektromotor in einem Zustand angehalten wird,
in dem die Ventilöffnung
durch den Ventilkörper geschlossen
ist, wird es daher erforderlich, die umgekehrte Drehung des exzentrischen
Nockens zu begrenzen.
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Derzeitig
kann der exzentrische Nocken an einer oberen Halteposition, die
einen oberen Totpunkt etwas überschreitet,
und an einer unteren Halteposition, die einen unteren Totpunkt etwas überschreitet,
zurückgehalten
werden. Daher ist es möglich,
die umgekehrte Drehung des exzentrischen Nockens zu begrenzen, wobei
die Elemente in ihren Positionen gehalten werden können, und
der geschlossene Zustand der Ventilöffnung durch den Ventilkörper aufrechterhalten
werden kann.
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Als
nächstes
wird der Federmechanismus im obigen direkt wirkenden elektrisch
betriebenen Ventil in einem Federgehäuse untergebracht, das mit
dem Schaft (oder Nockenmechanismus) in einem Zustand verbunden ist,
in dem eine einstückige
Schraubenfeder, die zwischen einem oberen Federsitz und einem unteren
Federsitz gehalten wird, an einer sich vom Nockenmechanismus (oder
vom Schaft) aus erstreckenden Federwelle befestigt ist,
in
einem Zustand, in dem sich der Nockenmechanismus aufwärts und
der Schaft durch den Federmechanismus aufwärts bewegt und der Ventilkörper die
erste Ventilöffnung
schließt,
wird der untere Federsitz durch die Schraubenfeder vorgespannt und
an der Federwelle befestigt, wobei der obere Federsitz mit dem Federgehäuse in Eingriff
ist, um den Schaft aufwärts
vorzuspannen, und der geschlossene Zustand der ersten Ventilöffnung durch
den Ventilkörper
aufrechterhalten wird,
in einem Zustand, in dem sich der Nockenmechanismus
abwärts
und der Schaft durch den Federmechanismus abwärts bewegt und der Ventilkörper die zweite
Ventilöffnung
schließt,
wird der obere Federsitz durch die Schraubenfeder vorgespannt und
an der Federwelle befestigt, wobei der untere Federsitz mit dem
Federgehäuse
in Eingriff ist, um den Schaft abwärts vorzuspannen, und der geschlossene
Zustand der zweiten Ventilöffnung
durch den Ventilkörper
aufrechterhalten wird,
in einem Zustand, in dem der Schaft
durch den Nockenmechanismus durch den Federmechanismus bewegt wird
und sich der Ventilkörper
zwischen der ersten Ventilöffnung
und der zweiten Ventilöffnung bewegt,
werden der obere Federsitz und der untere Federsitz durch die Schraubenfeder
vorgespannt und an der Federwelle befestigt, wobei der obere Federsitz
und der untere Federsitz mit der Federwelle in Eingriff sind, wodurch
der Federmechanismus einstückig
gebildet wird.
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In
diesem Fall wird das direkt wirkende elektrisch betriebene Ventil
dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus mit der einstückigen Schraubenfeder
versehen ist.
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Der
geschlossene Zustand der Ventilöffnung durch
den Ventilkörper
wird durch Vorspannen des Schaftes durch den Federmechanismus hergestellt. Grundsätzlich sind
eine Feder zum Vor spannen des Schaftes nach oben und eine Feder
zum Vorspannen des Schaftes nach unten notwendig. Somit wird die Anzahl
der Teile erhöht
und die Anordnung des Federmechanismus schwierig.
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Daraufhin
wird die Schraubenfeder zwischen dem oberen Federsitz und dem unteren
Federsitz gehalten und der Federmechanismus im Federgehäuse untergebracht.
Mit dieser Anordnung kann die Vorspannkraft sowohl nach oben als
auch nach unten mit einer einstückigen
Schraubenfeder erhalten, die Anzahl der Teile reduziert und die
Anordnung des Federmechanismus vereinfacht werden.
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Ferner
wird im obigen direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventil der
Rotor, der durch einen Elektromotor drehbar hin- und herbewegt wird, an einem hin- und
hergehenden Ende anstoßen
und angehalten und anschließend
wird der Elektromotor durch einen Zeitschalter angehalten.
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Wenn
der drehbare hin- und hergehende Rotor das hin- und hergehende Ende
erreicht, stößt und hält der Rotor
in diesem Fall an der hin- und hergehenden Endposition an. In einem
Zustand, in dem der Elektromotor weiter betrieben wird, bleibt die überhöhte Last
angelegt und somit wird der Elektromotor durch den Zeitschalter
angehalten.
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Dadurch
ist es möglich,
zu verhindern, dass das Motorantriebssystem beschädigt wird,
während der
Elektromotor genau an der hin- und hergehenden Endposition des Rotors
angehalten wird.
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Ferner
erfasst ein Positionssensor im direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventil der vorliegenden Erfindung eine drehende hin- und hergehende
Position des Rotors, der durch einen Elektromotor drehend hin- und
herbewegt wird, und der Elektromotor wird durch ein Signal vom Positionssensor
angehalten.
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Wenn
in diesem Fall der Rotor den oberen Totpunkt oder den unteren Totpunkt
erreicht, wird der Elektromotor durch ein Signal vom Positionssensor angehalten
und danach erreicht der Rotor das hin- und hergehende Ende durch
die Trägheitskraft
und die Federkraft. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass
das Motorantriebssystem beschädigt
wird, während
der Elektromotor genau an der hin- und hergehenden Endposition des
Rotors angehalten wird.
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Ferner
ist eine Schraubenfeder im direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventil der Erfindung in ihrem zusammengedrückten Zustand angeordnet.
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Üblicherweise
ist die Vorspannkraft einer Feder einem Hub, der durch Zusammendrücken der
Feder erhalten wird, proportional. Um eine große Vorspannkraft zu erhalten,
ist daher ein langer Hub erforderlich, und die Vorrichtung nimmt
größenmäßig entsprechend
zu.
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Wenn
die Schraubenfeder durch den oberen Federsitz, den unteren Federsitz,
die Federwelle (zylindrischer Körper)
und das Federgehäuse
(Schaft) begrenzt, und die Schraubenfeder zusammengedrückt und
befestigt wird, kann daraufhin die Vorspannkraft zum Beibehalten
des geschlossenen Zustands der Ventilöffnung durch den Ventilkörper durch
zusätzliches
Zusammendrücken
der Feder mit dem kurzen Hub vom zusammengedrückten Zustand erhalten werden.
Somit ist es möglich,
das Ventil durch Verkürzen
des Hubs raumsparend zu erstellen, und die für das Zusammendrücken der
Feder erforderliche Energie zu reduzieren.
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Obwohl
die Betriebsrichtung von jedem Element auf der Basis der Betriebsrichtung
des Schaftes erläutert
wird, die um der Zweckmäßigkeit
willen die vertikale Richtung ist, kann die Betriebsrichtung des Schaftes
in jeder der obigen Erfindungen natürlich eine horizontale Richtung
sein. In diesem Fall ent spricht die Betriebsrichtung von jedem Element
der Betriebsrichtung des Schaftes.
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1 ist
eine vordere Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine seitliche Schnittansicht des direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils.
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Die 3 sind
erklärende
Ansichten des Betriebs des direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils.
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4 ist
eine seitliche Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch
betriebenen Ventils gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
eine vordere Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils.
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Die 6 sind
erklärende
Ansichten des Betriebs des direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils.
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7 ist
eine abgewickelte Ansicht, die eine schraubenförmige Nockennut eines Nockenmechanismus
darstellt.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert. Konkrete
Anordnungen der Erfindung sind natürlich auf jede der nachstehend
dargestellten Ausführungsformen
begrenzt.
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1 ist
eine vordere Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
seitliche Schnittansicht des direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils. 3 ist
eine erklärende
Ansicht des Betriebs des direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils.
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In
der Zeichnung stellt eine Bezugsziffer einen Ventilkörper dar.
In einem Ventilkörper 1 sind eine
Hauptleitung 10, eine erste Leitung 11, die mit der
Hauptleitung 10 durch eine erste Ventilöffnung 10a verbunden
ist, und eine zweite Leitung 12, die mit der Hauptleitung 10 durch
eine zweite Ventilöffnung 10b verbunden
ist, ausgebildet.
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Wenn
sich ein Schaft 2 vertikal hin- und herbewegt, bewegt sich
ein Ventilkörper 20 vertikal
zwischen der ersten Ventilöffnung 10a und
der zweiten Ventilöffnung 10b hin
und her. In diesem Fall kann dieses direkt wirkende elektrisch betriebene
Ventil die Leitungen so schalten, dass, wenn sich der Schaft 2 nach
oben bewegt und die erste Ventilöffnung 10a mit
dem Ventilkörper 20 geschlossen
wird, die Hauptleitung 10 und die zweite Leitung 12 miteinander
in Verbindung gebracht werden, und wenn der Schaft 2 sich
nach unten bewegt und die zweite Ventilöffnung 10b mit dem
Ventilkörper 20 geschlossen wird,
die Hauptleitung 10 und die erste Leitung 11 miteinander
in Verbindung gebracht werden.
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Der
Schaft 2 wird mit einem Nockenmechanismus 4 durch
einen Federmechanismus 3 verbunden.
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Der
Nockenmechanismus 4 weist einen Elektromotor 40 mit
einer Motorwelle 41 auf. Die Motorwelle 41 ist
mit einem exzentrischen Nocken (Rotor) 42 versehen, der
sich vertikal drehend hin- und herbewegt. Eine exzentrische Welle 43 des
exzentrischen Nockens 42 wird durch eine Rolle 46 in
einem seitlichen Langloch 45, das auf einer Nockenaufnahmeplatte 44 ausgebildet
ist, drehbeweglich befestigt, so dass die drehende hin- und hergehende
Bewegung des exzentrischen Nockens 42, die durch den Elektromotor 40 bewirkt
wird, in eine vertikale hin- und hergehende Bewegung der Nockenaufnahmeplatte 44 umgewandelt
wird.
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Die
Nockenaufnahmeplatte 44 ist mit einem Anschlag 47 versehen.
Der Anschlag 47 wird an einer oberen Halteposition X, die
einen oberen Totpunkt X1 etwas überschreitet,
und an einer unteren Halteposition Y angeordnet, die einen unteren
Totpunkt Y1 etwas überschreitet.
Der Anschlag 47 wird durch eine Feder 48 elastisch
abgestützt.
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Der
Federmechanismus 3 umfasst eine Federwelle 30,
die sich von der Nockenaufnahmeplatte 44 nach unten erstreckt.
Auf der Federwelle 30 sind ein oberer Federsitz 32,
dessen Aufwärtsbewegung durch
eine Stufe 31 begrenzt ist, ein unterer Federsitz 34,
dessen Abwärtsbewegung
durch eine Mutter 33 begrenzt ist, und eine einstückige Schraubenfeder 35,
die vorab zusammengedrückt
und zwischen den beiden Federsitzen 32 und 34 gehalten
wird, befestigt. Dieser obere Federsitz 32, untere Federsitz 34 und
die Schraubenfeder 35 sind in einem Federgehäuse 36,
das mit einem oberen Ende des Schaftes 2 verbunden ist,
untergebracht.
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In
diesem Fall kann der Federwelle 30 ermöglicht werden, sich von einem
oberen Ende des Schaftes 2 aus zu erstrecken, und das Federgehäuse 36 kann
mit der Nockenaufnahmeplatte 44 verbunden werden.
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Wie
in 3(a) dargestellt, wenn sich die Nockenaufnahmeplatte 44,
die auf dem Nockenmechanismus 4 ausgebildet ist, nach oben
bewegt, bewegt sich der Schaft 2 durch den Federmechanismus 3 nach
oben. In einem Zustand, in dem der Ventilkörper 20 die erste
Ventilöffnung 10a schließt, wird
der untere Federsitz 34 an der Mutter 33 der Federwelle 30 durch
die Vorspannkraft der Schraubenfeder 35 fixiert, und der
obere Federsitz 32 ist mit einem oberen Haltebereich 37 des
Federgehäuses 36 in
Eingriff. Mit dieser Anordnung wird der Schaft 2 nach oben vorgespannt,
und der geschlossene Zustand der ersten Ventilöffnung 10a durch den
Ventilkörper 20 aufrechterhalten.
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Wie
in 3(b) dargestellt, in einem Zustand,
in dem sich die auf dem Nockenmechanismus 4 angeordnete
Nockenaufnahmeplatte 44 abwärts bewegt, bewegt sich der
Schaft 2 durch den Federmechanismus 3 nach unten
und der Ventilkörper 20 schließt die zweite
Ventilöffnung 10b,
wird der obere Federsitz 32 durch die Schraubenfeder 35 vorgespannt
und an der Stufe 31 der Federwelle 30 befestigt,
wobei der untere Federsitz 34 mit dem unteren Haltebereich 38 des
Federgehäuses 36 in
Eingriff ist, um den Schaft nach unten vorzuspannen, und der geschlossene
Zustand der zweiten Ventilöffnung durch
den Ventilkörper
aufrechterhalten wird.
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Wie
in 3(c) dargestellt, in einem Zustand,
in dem der Schaft 2 durch den Nockenmechanismus 4 durch
den Federmechanismus 3 bewegt wird, und sich der Ventilkörper 20 zwischen
der ersten Ventilöffnung 10a und
der zweiten Ventilöffnung 10b bewegt,
werden der obere Federsitz 32 und der untere Federsitz 34 durch
die Schraubenfeder 35 vorgespannt und an der Stufe 31 der
Federwelle 30 und der Mutter 33 befestigt, wobei
der obere Federsitz 32 und der untere Federsitz 34 mit
dem oberen Haltebereich 37 und dem unteren Haltebereich 38 des
Federgehäuses 36 in
Eingriff sind, wodurch der Federmechanismus 3 einstückig ausgebildet
wird.
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Gemäß des direkt
wirkenden elektrisch betriebenen Ventils wird die hin- und hergehende
Drehbewegung des exzentrischen Nockens (Rotors) unter Verwendung
des Elektromotors 40 als Antriebsvorrichtung in die vertikale
hin- und hergehende Bewegung durch den Nockenmechanismus 4 umgewandelt,
und diese vertikale hin- und hergehende Bewegung auf den Schaft 2 durch
den Federmechanismus 3 übertragen.
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Im
Gegensatz zum konventionellen Kolbenventil vom Luftantriebstyp unter
Verwendung eines Luftzylinders als Antriebsvorrichtung für den Schaft 2 ist
daher keine Luftleitung (üblicherweise
Kupferleitung) für
das direkt wirkende elektrisch betriebene Ventil der vorliegenden
Erfindung erforderlich, und somit sind keine Ausführungs-
und Wartungskosten für
die Kupferleitung und das Magnetventil notwendig.
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Ferner
wird der exzentrische Nocken 42 an der oberen Halteposition
X, die den oberen Totpunkt X1 etwas überschreitet, und an der unteren
Halteposition Y, die den unteren Totpunkt Y1 etwas überschreitet,
zurückgehalten.
Dadurch ist es möglich, den
Schaft 2 weiter vorzuspannen, während verhindert wird, dass
sich der exzentrische Nocken 42 umgekehrt dreht. Mit dieser
Anordnung kann jedes Element an seiner eigenen Position gehalten
werden, und die geschlossenen Zustände der Ventilöffnungen 10a und 10b durch
den Ventilkörper 20 können aufrechterhalten
werden.
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Dadurch
ist es möglich,
die Gefahr zu beseitigen, dass Luft, wenn die Stromversorgung angehalten
wird, abgelassen und der Kolben durch eine Feder in Gegensatz zum
konventionellen Kolbenventil vom Luftantriebstyp zurückgezogen
wird.
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Ferner
wird die Schraubenfeder 35 zwischen dem oberen Federsitz 32 und
dem unteren Federsitz 34 gehalten, und der Federmechanismus 3 im
Federgehäuse 36 untergebracht.
Dadurch ist es möglich, die
Vorspannkraft sowohl in die obere als auch die untere Richtung mittels
der einstückigen
Schraubenfeder 35 zu erhalten, wodurch die Anzahl der Teile
reduziert, und die Anordnung des Federmechanismus 3 vereinfacht
werden kann.
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Der
Elektromotor 40 wird so gesteuert/geregelt, dass der exzentrische
Nocken am hin- und hergehenden Ende anstößt und an gehalten und anschließend der
Elektromotor 40 durch den Zeitschalter gestoppt wird. Dadurch
ist es möglich,
zu verhindern, dass das Motorantriebssystem beschädigt wird,
während
der Elektromotor 40 genau an der hin- und hergehenden Endposition
des exzentrischen Nockens 42 angehalten wird.
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Ferner
wird die Schraubenfeder 35 durch den oberen Federsitz 32,
den unteren Federsitz 34, die Federwelle 30 und
das Federgehäuse 36 beschränkt, und
die Schraubenfeder 35 vorab in ihrem zusammengedrückten Zustand
befestigt. Dadurch kann die Vorspannkraft zum Beibehalten der geschlossenen
Zustände
der Ventilöffnungen 10a und 10b durch
den Ventilkörper 20 erreicht
werden, wenn die Schraubenfeder 35 durch den zusätzlichen
kurzen Hub vom zusammengedrückten
Zustand zusammengedrückt
wird. Somit ist es möglich,
das Ventil durch Verkürzen
des Hubs raumsparend zu erstellen und die für das Zusammendrücken der
Feder erforderliche Energie zu reduzieren.
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4 ist
eine seitliche Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch
betriebenen Ventils gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Dieses
direkt wirkende elektrisch betriebene Ventil weist Positionssensoren 51 und 52 zum
Erfassen des oberen Totpunkts X1 und des unteren Totpunkts Y1 des
exzentrischen Nockens 42 (Rotors) auf, der durch einen
Elektromotor 50 drehbar hin- und herbewegt wird. Der Positionssensor 51 und 52 erfasst
das hin- und hergehende
Ende des exzentrischen Nockens 42, und der Elektromotor 50 wird durch
die Signale vom Positionssensor 51 und 52 angehalten.
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Wenn
sich der exzentrische Nocken 42 dem oberen Totpunkt X1
und dem unteren Totpunkt Y1 nähert,
wird dadurch der Elektromotor 50 durch die Signale vom
Positionssensor 51 und 52 angehalten und danach
erreicht der exzentrische Nocken 42 das hin- und hergehende
Ende durch die Trägheitskraft
und die Federkraft. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass
das Motorantriebssystem beschädigt
wird, während
der Elektromotor 50 genau an der hin- und hergehenden Endposition
des exzentrischen Nockens 42 angehalten wird.
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Die
weitere Anordnung und Wirkung sind die gleichen wie diejenigen der
ersten Ausführungsform.
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5 ist
eine vordere Schnittansicht eines direkt wirkenden elektrisch betriebenen
Ventils.
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Die 6 sind
erläuternde
Ansichten des Betriebs des direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils
und 7 ist eine Abgewickelte Ansicht, die eine schraubenförmige Nockennut
eines Nockenmechanismus darstellt. Da die Anordnung des Ventilkörpers 1 der
gleiche wie der der ersten Ausführungsform
ist, wird die Erläuterung
dafür weggelassen.
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In
einem Nockenmechanismus 6 dieses direkt wirkenden elektrisch
betriebenen Ventils ist ein Zylinderkörper 62 (Rotor), der
sich seitlich drehbar hin- und herbewegt, vertikal beweglich an
einer Elektromotorwelle 61 eines Elektromotors 60 durch
eine Passfeder 63 in einem Zustand befestigt, in dem der Zylinderkörper 62 in
Drehrichtung fixiert ist. Der Zylinderkörper 62 wird mit einem
Federgehäuse 77 einstückig ausgebildet.
Eine vertikale schraubenförmige Nockennut 64 ist
im Federgehäuse 77 ausgebildet. Ein
Führungsstift 66,
der von einem stationären
Zylinder 65 hervorspringt, ist in der schraubenförmigen Nockennut 64 gleitbeweglich
eingepasst, und die hin- und
hergehende Drehbewegung des Zylinderkörpers 62 durch den
Elektromotor 60 wird in die vertikale hin- und hergehende
Bewegung des Zylinderkörpers 62 durch
die schraubenförmige
Nockennut 64 und den Führungsstift 66 umgewandelt.
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Wie
in 7 dargestellt, sind die entgegengesetzt geneigten
Bereiche 64a und 64b jeweils an Bereichen der
schraubenförmigen
Nockennut 64 etwas von ihren oberen und unteren Enden zurückstehend
ausgebildet. Der stationäre
Zylinder 65 kann mit der schraubenförmigen Nockennut 64 ausgebildet werden,
und der Führungsstift 66 vom
Zylinderkörper 62 hervorspringen.
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Der
Elektromotor 60 wird so gesteuert/geregelt, dass der exzentrische
Nocken anstößt und angehalten
und der Elektromotor 60 durch den Zeitschalter wie in der
zweiten Ausführungsform
angehalten wird. Alternativ kann der Positionssensor die Positionen
in der Nähe
der Wendepunkte der geneigten Bereiche 64a und 64b erfassen,
und der Elektromotor 60 durch ein Signal vom Positionssensor
angehalten werden.
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Der
Federmechanismus 7 weist eine Federwelle 7a auf,
die sich vom oberen Ende des Schafts 2 erstreckt. Auf der
Federwelle 7a sind ein oberer Federsitz 71, dessen
Aufwärtsbewegung
durch einen oberen Anschlag 70 begrenzt wird, ein unterer
Federsitz 73, dessen Abwärtsbewegung durch einen unteren
Anschlag 72 begrenzt wird, und eine einstückige Schraubenfeder 74 angeordnet,
die vorab zwischen beiden Federsitzen 71 und 73 in
ihrem zusammengedrückten
Zustand gehalten wird. Der obere Federsitz 71, der untere
Federsitz 73 und die Schraubenfeder 74 sind in
einem Federgehäuse 77 aufgenommen, das
mit dem Zylinderkörper 62 einstückig ausgebildet ist.
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In
diesem Fall kann sich die Federwelle 7a vom Zylinderkörper 62 erstrecken,
und das Federgehäuse 77 mit
dem Schaft 2 verbunden werden.
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Wie
in 6(a) dargestellt, in einem Zustand,
in dem sich der Zylinderkörper 62 aufwärts und
der Schaft 2 durch den Federmechanismus 7 aufwärts bewegt
und der Ventilkörper 20 die
erste Ventilöffnung 10a schließt, wird
der untere Federsitz 73 durch die Schraubenfeder 74 vorgespannt,
der untere Federsitz 73 am unteren Haltebereich 75 des Federgehäuses 77 fixiert,
wobei der obere Federsitz 71 mit dem unteren Anschlag 70 des
Schaftes 2 in Eingriff ist, wodurch der Schaft 2 nach
oben vorgespannt, und der geschlossene Zustand der ersten Ventilöffnung 10a durch
den Ventilkörper 20 aufrechterhalten
wird.
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Wie
in 6(b) dargestellt, in einem Zustand,
in dem sich der Zylinderkörper 62 abwärts und der
Schaft 2 durch den Federmechanismus 7 abwärts bewegt
und der Ventilkörper 20 die
zweite Ventilöffnung 10b schließt, wird
der obere Federsitz 71 durch die Schraubenfeder 74 vorgespannt
und am oberen Haltebereich 76 des Federgehäuses 77 fixiert,
wobei der untere Federsitz 73 mit dem unteren Anschlag 72 des
Schaftes 2 in Eingriff ist, wodurch der Schaft 2 nach
unten vorgespannt, und der geschlossene Zustand der zweiten Ventilöffnung 10b durch
den Ventilkörper 20 aufrechterhalten
wird.
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Wie
in 6(c) dargestellt, in einem Zustand,
bei dem sich der Schaft 2 durch den Federmechanismus 7 durch
den Nockenmechanismus 6 und sich der Ventilkörper 20 zwischen
der ersten Ventilöffnung 10a und
der zweiten Ventilöffnung 10b bewegt,
wird der obere Federsitz 71 durch die Schraubenfeder 74 vorgespannt
und der obere Federsitz 71 und der untere Federsitz 73 am
oberen Haltebereich 76 und unteren Haltebereich 75 des
Federgehäuses 77 fixiert,
wobei der obere Federsitz 71 und der untere Anschlag 72 mit
dem oberen Federsitz 71 und der untere Federsitz 73 mit
dem oberen Anschlag 70 und dem unteren Anschlag 72 des
Schaftes 2 in Eingriff sind, wodurch der Federmechanismus 7 einstückig ausgebildet
wird.
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Wie
oben gemäß dieses
direkt wirkenden elektrisch betriebenen Ventils beschrieben wird,
wird die hin- und hergehende Drehbewegung des Zylinderkörpers 62,
unter Verwendung des Elektromotors als Antriebsvorrichtung in die
vertikale hin- und herge hende Bewegung durch den Nockenmechanismus 6 umgewandelt,
und die vertikale hin- und hergehende Bewegung des Nockenmechanismus 6 zum Schaft
durch den Federmechanismus 7 übertragen.
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Ferner
werden jeweils der entgegengesetzt geneigte Bereich 64a und 64b an
den Bereichen der schraubenförmigen
Nockennut 64 etwas hinter ihren oberen und unteren Enden
zurückstehend
ausgebildet. Dadurch ist es möglich,
den Schaft 2 weiter vorzuspannen, während der Zylinderkörper 62 vom
umgekehrten Drehen zurückgehalten
wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Elemente an ihren
eigenen Positionen zu halten, und die geschlossenen Zustände der
Ventilöffnungen 10a und 10b durch
den Ventilkörper 20 können aufrechterhalten
werden.
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Weitere
Anordnungen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
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Wie
oben gemäß des direkt
wirkenden elektrische betriebenen Ventils der vorliegenden Erfindung
erläutert
wird, sind der Nockenmechanismus und der Federmechanismus als Antriebsvorrichtung für den Elektromotor
vorgesehen. Dadurch ist im Gegensatz zum konventionellen Kolbenventil
vom Luftantriebstyp die Luftleitung (üblicherweise Kupferleitung)
für das
direkt wirkende elektrisch betriebene Ventil der vorliegenden Erfindung
nicht erforderlich, und somit keine Ausführungs- und Wartungskosten für die Kupferleitung
und das Magnetventil notwendig.
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Ferner
wird der exzentrische Nocken an einer oberen Halteposition, die
einen oberen Totpunkt etwas überschreitet,
und an einer unteren Halteposition, die den unteren Totpunkt etwas überschreitet, zurückgehalten.
Dadurch ist es möglich,
den Schaft weiter vorzuspannen, während die umgekehrte Drehung
des exzentrischen Nockens begrenzt wird, wobei die Elemente in ihren
Positionen gehalten werden können,
und der geschlossene Zustand der Ventilöffnung durch den Ventilkörper aufrechterhalten
werden kann.
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Dadurch
ist es möglich,
die Gefahr zu beseitigen, dass die Luft, wenn die Stromversorgung
angehalten wird, abgelassen und der Kolben durch eine Feder im Gegensatz
zum konventionellen Kolbenventil vom Luftantriebstyp zurückgezogen
wird.
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Ferner
wird der Federmechanismus so erstellt, dass die Schraubenfeder zwischen
dem oberen Federsitz und dem unteren Federsitz gehalten wird. Dadurch
kann die Vorspannkraft sowohl nach oben als auch nach unten mit
der einstückigen Schraubenfeder
erhalten, die Anzahl der Teile reduziert und die Anordnung des Federmechanismus
vereinfacht werden.
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Ferner
wird der Rotor, der durch einen Elektromotor drehbar hin- und herbewegt
wird, am hin- und hergehenden Ende anstoßen und angehalten und danach
der Elektromotor durch einen Zeitschalter gestoppt. Dadurch ist
es möglich,
zu verhindern, dass die überhöhte Last
ständig
auf den Elektromotor aufgebracht das Motorantriebssystem beschädigt wird.
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Ferner
wird der Positionssensor zum Erfassen der hin- und hergehenden Position
des Rotors, der durch den Elektromotor hin- und herbewegt wird, vorgesehen. Dadurch
ist es möglich,
zu verhindern, dass das Motorantriebssystem beschädigt wird,
während
der Rotor genau am hin- und hergehenden Ende unter Verwendung des
Elektromotors angehalten wird.