DE60201144T2 - Vorrichtung zum Steuern eines variablen Drucks - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Steuerventile und betrifft im besonderen ein verstellbares Druckfluidsteuerventil, das ein Schnellablass-Steuerelement enthält, das wahlweise in Abhängigkeit von dem geregelten Ausgang eines proportionalen Reglers betätigt wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Steuerventile mit einem Druckregler werden oft zum Ablassen von zu hohem Fluiddruck verwendet. Traditionellerweise wirken diese Druckregler derart, dass sie Fluiddruck abbauen, indem sie das Fluid durch einen Fluidkanal innerhalb der Druckregleranordnung ablassen. Jedoch sind Fluidablasskanäle oft verhältnismäßig klein und erfordern einen beträchtlichen Zeitaufwand zum Ablassen des Fluiddrucks. Demgemäß können diese bekannten Druckregler die Fluidablassmenge des Steuerventils nicht maximieren.
  • Bei Steuerventilen werden oft Druckregler verwendet, um einen vorgegebenen Fluiddruck in Abhängigkeit von einem Steuersignal aufrechtzuerhalten. Jedoch sind Steuerventile im allgemeinen nicht besonders zum Betrieb als Druckregler geeignet, da sie sich nicht schnell auf einen höheren Druck einstellen und sich nicht schnell auf einen niedrigeren Druck einstellen können. Insbesondere können diese Steuerventile in der Lage sein, einen Druck schnell zu erhöhen, vermindern jedoch einen Druck offenkundig nur langsam. Daher können sie nicht für die ausreichende Steuerung des Fluiddrucks unter allen Betriebsparametern sorgen.
  • Demgemäß besteht in der entsprechenden Technik eine Notwendigkeit zur Schaffung eines Steuerventils, das für eine verstellbare Fluidregelung sorgen kann und gleichzeitig für ein schnelles Ablassen des Fluiddrucks sorgen kann. Außerdem besteht in der entsprechenden Technik eine Notwendigkeit zur Schaffung eines einzelnen Steuerventils, das für eine verstellbare Fluidregelung und für schnelles Ablassen des Fluiddrucks in Abhängigkeit von einem einzelnen Vorsteuerdruck sorgen kann. Noch weiter besteht in der entsprechenden Technik eine Notwendigkeit zur Schaffung eines Steuerventils, das die Nachteile nach dem Stand der Technik beseitigen kann.
  • Ein Steuerventilsystem nach der Definition in dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus GB 690 038 A bekannt geworden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Steuerventilsystem gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Das Steuerventilsystem umfasst ein Gehäuse, das einen Einlass, einen Auslass und einen Ablass definiert. Zwischen dem Einlass und dem Auslass verläuft ein erster Kanal, und zwischen dem Auslass und dem Ablass verläuft ein zweiter Kanal. Das Steuerventilsystem umfasst ein erstes Ventil, das innerhalb des ersten Kanals angeordnet ist. Das erste Ventil ist zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar. In ähnlicher Weise umfasst das Steuerventilsystem ein zweites Ventil, das innerhalb des zweiten Kanals angeordnet ist. Da zweite Ventil ist zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar. Außerdem umfasst das Steuerventilsystem einen funktionsmäßig mit dem Gehäuse verbundenen Reglerkreis, der einen Vorsteuerdruck in Abhängigkeit von einem Eingangssignal ausgibt. In dem Gehäuse ist ein Betätigungsglied gleitbar gelagert und ist in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Auslass- und dem Vorsteuerdruck bewegbar. Das Betätigungsglied betätigt unabhängig das erste Ventil oder das zweite Ventil, um ein schnelles Druck- oder Ablasselement zu schaffen.
  • Das Steuerventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Fähigkeit, schnell auf einen Vorsteuerdruck anzusprechen und folglich in Abhängigkeit von einem Vorsteuerdrucksignal schnell den Auslassfluiddruck in auf einen höheren oder niedrigeren Druck zu ändern und dabei einen Fluiddruck zu einem Zylinder oder einer Vorrichtung bereitzustellen. Das Steuerventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei jedem Fluiddruck einschließlich eines Nulldrucks in seinem Bereich anfahren und sich schnell auf jeden anderen Druck innerhalb seines Bereichs einstellen. Es ist einmalig in seiner Fähigkeit, sein Druck schnell zu erhöhen oder zu senken und dabei gleichzeitig einen Fluidstrom bereitzustellen.
  • Weitere Anwendbarkeitsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung erkennbar. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anzeigen, jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung bestimmt sind und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der ausführlichen Beschreibung und den anliegenden Zeichnungen verständlich, in denen:
  • 1 ein Schaltbild einer verstellbaren Drucksteuervorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist, die in unbetätigter Stellung dargestellt ist;
  • 2 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Drucksteuervorrichtung in nicht unter Druck stehender und in unbetätigter Stellung ist;
  • 3 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Drucksteuervorrichtung in einer ersten unter Druck stehenden Stellung mit einem unteren Kegelventilglied in aus dem Sitz gelöster Stellung ist;
  • 4 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Drucksteuervorrichtung in unter Druck stehender Stellung ist;
  • 5 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Drucksteuervorrichtung in unter Druck stehender Stellung mit einem oberen Kegelventilglied in aus dem Sitz gelöster Stellung ist; und
  • 6 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Drucksteuervorrichtung in unter Druck stehender und unbetätigter Stellung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist der Art nach lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Zwecke in keiner Weise einschränken.
  • In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche oder einander entsprechende Teile in den mehreren Ansichten bezeichnen, ist eine verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 gezeigt, die allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 ist in 1 als Fluidkreis und in 2 als Fluidsteuerventil gezeigt.
  • Insbesondere in 2 umfasst die verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 eine Hauptventilanordnung 12, ein Schnellablassventil 14 und einen proportionalen Regler 16. Die Hauptventilanordnung 12 umfasst einen Hauptgehäuseabschnitt 18, einen sekundären Gehäuseabschnitt 20, eine obere Endkappe 22 und eine untere Endkappe 24. Der Hauptgehäuseabschnitt 18 ist angrenzend an und in Kontakt mit dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 positioniert. Zwischen dem Hauptgehäuseabschnitt 18 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 ist eine Dichtung 26 angeordnet, um die Trennfläche dazwischen abzudichten. Die obere Endkappe 22 ist angrenzend an den und in Kontakt mit dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 positioniert. Zwischen der oberen Endkappe 22 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 ist eine Dichtung 28 angeordnet, um die Trennfläche dazwischen abzudichten. Die untere Endkappe 24 ist angrenzend an den und in Kontakt mit dem Hauptgehäuseabschnitt 18 positioniert. Zwischen der unteren Endkappe 22 und dem Hauptgehäuseabschnitt 18 ist eine Dichtung 30 angeordnet. Der Hauptgehäuseabschnitt 18, der sekundäre Gehäuseabschnitt 20, die obere Endkappe 22 und die untere Endkappe 24 sind durch herkömmliche Befestiger miteinander verbunden.
  • Die Hauptventilanordnung 12 umfasst ferner einen Fluideinlasskanal 32, einen Fluidauslasskanal 34, einen Fluidablasskanal 36, eine Ventilbohrung 38 und eine Kolbenbohrung 40. Innerhalb der Ventilbohrung 38 und der Kolbenbohrung 40 ist ein Ventilglied 42 angeordnet. Das Ventilglied 42 umfasst ein unteres Tellerventilglied 44, ein oberes Tellerventilglied 46, einen Kolben 48 und einen Ventilspindel 50. Das untere Tellerventilglied 44 umfasst einen Basisabschnitt 52, der gleitbar innerhalb einer Kammer 54 der Ventilbohrung 38 gelagert ist. Zwischen dem Basisabschnitt 52 und der unteren Endkappe 24 ist eine Dichtung 56 angeordnet, welche die Kammer 54 von dem Fluideinlasskanal 32 abdichtet. Das untere Tellerventilglied 44 umfasst ferner einen Vorderseitenabschnitt 58, der wahlweise in einen Sitz 60 eingreift, der in dem Hauptgehäuseabschnitt 18 der Hauptventilanordnung 12 ausgebildet ist.
  • Das untere Tellerventilglied 44 ist normalerweise über eine Feder 62 in eine Sitzstellung vorgespannt, in welcher der Vorderseitenabschnitt 58 des unteren Tellerventilgliedes 44 mit dem Sitz 60 der Hauptventilanordnung 12 in Kontakt steht, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluideinlasskanal 32 und dem Fluidauslasskanal 34 zu verhindern. Wie im folgenden beschrieben wird, ist das untere Tellerventilglied 44 ferner in einer aus dem Sitz gelösten Stellung positionierbar, in welcher der Vorderseitenabschnitt 58 des unteren Tellerventilgliedes 44 von dem Sitz 60 der Hauptventilanordnung 12 beabstandet ist, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluideinlasskanal 32 und dem Fluidauslasskanal 34 zu ermöglichen. Das untere Tellerventilglied 44 umfasst noch weiter einen durch den Vorderseitenabschnitt 58 hindurch ausgebildeten Fluidkanal 64, damit Fluid zwischen der Kammer 54 und dem Fluidauslasskanal 34 fließen kann. Der Fluidkanal 64 gleicht den Fluiddruck zwischen der Kammer 54 und dem Fluidauslasskanal 34 aus.
  • In ähnlicher Weise umfasst das obere Tellerventilglied 48 einen Basisabschnitt 66, der gleitbar innerhalb einer Kammer 68 der Ventilbohrung 38 gelagert ist. Zwischen dem Basisabschnitt 66 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 ist eine Dichtung 70 angeordnet, welche die Kammer 68 vor dem Fluidaulasskanal 36 abdichtet. Das obere Tellerventilglied 46 umfasst ferner einen Vorderseitenabschnitt 72, der wahlweise in einen Sitz 74 eingreift, der in dem Hauptgehäuseabschnitt 18 der Hauptventilanordnung 12 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass das obere Tellerventilglied 46 und das untere Tellerventilglied 44 vorzugsweise eine identische Konstruktion aufweisen, um Konstruktion und Montage zu vereinfachen.
  • Das obere Tellerventilglied 46 ist normalerweise über eine Feder 76 in eine Sitzstellung vorgespannt, in welcher der Vorderseitenabschnitt 72 des oberen Tellerventilgliedes 46 mit dem Sitz 74 der Hauptventilanordnung 12 in Kontakt steht, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluidauslasskanal 34 und dem Fluidablasskanal 36 zu verhindern. Wie im folgenden beschrieben wird, ist das obere Tellerventilglied 46 ferner in einer aus dem Sitz gelösten Stellung positionierbar, in welcher der Vorderseitenabschnitt 72 des oberen Tellerventilgliedes 46 von dem Sitz 74 der Hauptventilanordnung 12 beabstandet ist, um einen Fluidstrom zwischen dem Fluidauslasskanal 32 und dem Fluidablasskanal 34 zu ermöglichen.
  • Der Kolben 48 ist innerhalb der Kolbenbohrung 40 gleitbar gelagert und bildet dadurch eine obere Kolbenkammer 78 und eine untere Kolbenkammer 80. Zwischen dem Kolben 48 und der Kolbenbohrung 40 ist eine Dichtung 82 angeordnet, welche die obere Kolbenkammer 78 von der unteren Kolbenkammer 80 abdichtet. Der Kolben 48 ist über einen Befestiger 84 fest an der Ventilspindel 50 zwecks Bewegung mit dieser angebracht. Insbesondere enthält der Kolben 48 eine durch diesen hindurch ausgebildete Öffnung 86, die derart bemessen ist, dass sie ein oberes Ende 88 der Ventilspindel 50 aufnimmt. Dann ist der Kolben 50 zwischen einer ersten Schulter 90 an der Ventilspindel 50 angrenzend an das obere Ende 88 und dem Befestiger 84 eingeschlossen. Zwischen der unteren Kolbenkammer 80 und der Kammer 68 verläuft ein Fluidkanal 92, der die Ventilspindel 50 umgibt.
  • Die Ventilspindel 50 umfasst ferner eine zweite Schulter 94 und eine dritte Schulter 96. Die zweite Schulter 94 ist derart bemessen, dass sie in den Vorderseitenabschnitt 72 des oberen Tellerventilgliedes 46 eingreift, um das obere Tellerventilglied 46 in Abhängigkeit von der Aufwärtsbewegung des Kolbens 48 entgegen der Vorspannkraft der Feder 76 wahlweise nach oben zu bewegen. In ähnlicher Weise ist die dritte Schulter 96 derart bemessen, dass sie in den Vorderseitenabschnitt 58 des unteren Tellerventilgliedes 44 eingreift, um das untere Tellerventilglied 44 in Abhängigkeit von der Abwärtsbewegung des Kolbens 48 entgegen der Vorspannkraft der Feder 62 wahlweise nach unten zu bewegen. Ein unteres Ende 98 ist innerhalb einer Hülse 100 gleitbar gelagert. Die Hülse 100 ist innerhalb einer Führüngsbohrung 102 positioniert.
  • Zwischen dem Fluidauslasskanal 34 und der unteren Kolbenkammer 80 erstreckt sich ein Fluidkanal 103. Der Fluidkanal 103 enthält eine Dichtung 104, die entlang dem Fluidkanal 103 zwischen dem Hauptgehäuseabschnitt 18 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 angeordnet ist, um die Trennfläche dazwischen abzudichten.
  • Immer noch in 2 umfasst das Schnellablassventil 14 der verstellbaren Drucksteuervorrichtung 10 ein Gehäuse 105, eine Ventilbohrung 106, einen Durchflusskanal 108, einen Einlassvorsteuerkanal 110, einen Auslassvorsteuerkanal 112 und einen Ablasskanal 114. Innerhalb der Ventilbohrung 106 des Schnellablassventils 14 ist gleitbar ein Schnellablass-Ventilkegelelement 116 angeordnet und definiert dadurch eine Einlasskammer 118 und eine Auslasskammer 120. Die Einlasskammer 118 ist fluidmäßig mit einem Auslass des proportionalen Reglers 16 verbunden. Die Auslasskammer 120 ist über den Auslassvorsteuerkanal 112 fluidmäßig mit der oberen Kolbenkammer 78 verbunden. Das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 umfasst einen Vorderseitenabschnitt 122, der in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen der Auslasskammer 120 und der Einlasskammer 118 wahlweise in einen an einem Ende des Ablasskanals 114 ausgebildeten Sitz 124 eingreift. Das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 ist in einer Sitzstellung positionierbar, so dass es mit dem Sitz 124 des Ablasskanals 114 in Kontakt kommt, um einen Fluidstrom zwischen der oberen Kolbenkammer 78 und dem Ablasskanal 114 zu verhindern. Das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 ist ferner aus dem Sitz gelösten Stellung positionierbar, in welcher der Vorderseitenabschnitt 122 des Schnellablass-Ventilkegelelementes 116 von dem Sitz 124 des Ablasskanals 114 beabstandet ist, um das Fluid in der oberen Kolbenkammer 78 ablassen zu können. Das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 umfasst ferner einen Umgehungsschenkel 126, der um den Umfang des Schnellablass-Ventilkegelelementes 116 herum verläuft, der normalerweise vorgespannt ist, um in die Wand der Ventilbohrung 106 einzugreifen. Durch den Umgehungsschenkel 126 kann Fluid in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen dem Einlassvorsteuerkanal 110 und dem Auslassvorsteuerkanal 112 an diesem vorbeifließen. Das Schnellablassventil 14 ist an dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 der Hauptventilanordnung 12 angebracht.
  • Der proportionale Regler 16 ist in Fluidverbindung mit der Hauptventilanordnung 12 an dem Schnellablassventil 14 befestigt, um den Auslass und/oder Ablass aus der Hauptventilanordnung 12 zu steuern. Insbesondere erstreckt sich ein Fluidkanal 128 zwischen dem Fluideinlasskanal 32 der Hauptventilanordnung 12 und dem Durchflusskanal 108 des Schnellablassventils 14. Der Durchflusskanal 108 des Schnellablassventils 14 ist wiederum fluidmäßig mit einem Einlass des proportionalen Reglers 16 verbunden und stellt dadurch eine Einlassfluidquelle zum Betreiben des proportionalen Reglers 16 bereit. Zwischen dem Durchflusskanal 108 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 der Hauptventilanordnung 12 bzw. dem proportionalen Regler 16 sind eine Dichtung 130 und eine Dichtung 132 angeordnet, um die Trennfläche dazwischen abzudichten. In ähnlicher Weise ist zwischen dem Einlassvorsteuerkanal 110 und einem Auslass des proportionalen Reglers 16 eine Dichtung 134 angeordnet. Ebenso ist zwischen dem Auslassvorsteuerkanal 112 und dem sekundären Gehäuseabschnitt 20 der Hauptventilanordnung 12 eine Dichtung 136 angeordnet, um die Trennflächen dazwischen abzudichten.
  • Wie am besten in 1 zu sehen ist, enthält der proportionale Regler 16 im allgemeinen ein verstellbares Druckventil 138, das von einer Bedienungsperson einstellbar ist, um einen Vorsteuerdruckausgang durch ein proportionales Vorsteuerventil 140 hindurch zu steuern. Ein Druckgeber 142 liefert Fluiddruckinformationen zu dem verstellbaren Druckventil 140.
  • FUNKTIONSWEISE
  • 1 und 2 stellen das verstellbare Drucksteuerventil 10 in seiner unbetätigten oder neutralen Stellung dar, bei der kein Fluiddruck zu dem Fluideinlasskanal 32 geführt wird. In dieser Stellung spannt die Feder 62 das untere Tellerventilglied 44 derart nach oben vor, dass der Vorderseitenabschnitt 58 des unteren Tellerventilgliedes 44 gegen den Sitz 60 des Hauptkörperabschnitts 18 zur Anlage gebracht wird und dadurch die Verbindung zwischen dem Fluideinlasskanal 32 und dem Fluidaullasskanal 34 schließt. In ähnlicher Weise spannt die Feder 76 das obere Tellerventilglied 46 derart nach unten vor, dass der Vorderseitenabschnitt 72 des oberen Tellerventilgliedes 46 gegen den Sitz 74 des Hauptkörperabschnitts 18 zur Anlage gebracht wird und dadurch die Verbindung zwischen dem Fluidauslasskanal 34 und dem Fluidablasskanal 36 schließt. Auf Grund des im wesentlichen gleichen Fluiddrucks innerhalb der oberen Kolbenkammer 78 und der unteren Kolbenkammer 80 befindet sich der Kolben 48 in seiner neutralen Stellung. Demgemäß ist die Ventilspindel 50 derart positioniert, dass weder die zweite Schulter 94 noch die dritte Schulter 96 eine Lösekraft jeweils entgegen dem oberen Tellerventilglied 46 oder dem unteren Tellerventilglied 44 ausübt. Ebenso befindet sich das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 auf Grund des im wesentlichen gleichen Fluiddrucks innerhalb des Auslassvorsteuerkanals 112 und des Einlassvorsteuerkanals 110, in einer aus dem Sitz gelösten Stellung relativ zu dem Sitz 124 des Ablasskanals 114. In dieser aus dem Sitz gelösten Stellung kann Fluid innerhalb der oberen Kolbenkammer 78 und des Auslassvorsteuerkanals 112 durch den Ablasskanal 114 hindurch abgelassen werden. Demgemäß befinden sich die obere Kolbenkammer 78, die untere Kolbenkammer 80, der Fluidauslasskanal 34, der Fluideinlasskanal 32 und der Fluidablasskanal jeweils im wesentlichen auf Umgebungsdruck.
  • 3 stellt die erste Einleitung von Fluiddruck in die verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 dar. Insbesondere wird Fluiddruck in den Fluideinlasskanal 32, den Fluidkanal 128, den Durchflusskanal 108 und in den Einlass des proportionalen Reglers 16 eingeleitet. Der proportionale Regler 16 gibt einen Auslassvorsteuerdruck oder Regulatordruck gemäß einem an das proportionale Vorsteuerventil 140 angelegten Steuersignal aus. Dieser Auslassvorsteuerdruck von dem proportionalen Regler 16 wird in den Einlassvorsteuerkanal 110 eingeleitet und wirkt mithin auf eine Rückseite des Schnellablass-Ventilkegelelementes 116. Durch diesen Vorsteuerdruck wird der Vorderseitenabschnitt 122 des Schnellablass-Ventilkegelelementes 116 zur Anlage an den Sitz 124 des Ablasskanals 114 gebracht, und dadurch wird die Verbindung zwischen der oberen Kolbenkammer 78 und dem Fluidablasskanal 114 geschlossen. Gleichzeitig legt sich der Umgehungsschenkel 126 des Schnellablass-Ventilkegelelementes 116 um, so dass Fluid aus dem Einlassvorsteuerkanal 110 in den Auslassvorsteuerkanal 112 und in die obere Kolbenkammer 78 strömen kann. In 1 wäre das Schnellablassventil 14 in der gezeigten Weise derart positioniert, dass Fluid durch den obersten Abschnitt des Ventils 14 fließt.
  • Der Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 ist größer als der Fluiddruck in der unteren Kolbenkammer 80, wodurch eine nach unten gerichtete Kraft auf den Kolben 48 ausgeübt wird. Diese nach unten gerichtete Kraft auf den Kolben 48 bewirkt, dass der Kolben 48 und die Ventilspindel 50 nach unten geschoben werden. Wie in 3 zu sehen ist, bewirkt die Abwärtsbewegung der Ventilspindel 50, dass die dritte Schulter 96 in den Vorderseitenabschnitt 58 des unteren Tellerventilgliedes 44 eingreift und dadurch das untere Tellerventilglied 44 aus dem Sitz 60 löst und Fluid aus dem Fluideinlasskanal 32 in den Fluidauslasskanal 34 fließen lässt. Diese Stellung wäre die am weitesten rechts befindliche Stellung des in 1 dargestellten Ventils 12. Wie in 4 zu sehen ist, setzt sich der Fluidstrom von dem Fluideinlasskanal 32 zu dem Fluidauslasskanal 34 fort, bis die Kraft von dem Fluiddruck in dem Fluidauslasskanal 34, dem Fluidkanal 103 und der unteren Kolbenkammer 80 und die Kraft der Feder 62 im wesentlichen gleich dem Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 ist, wodurch der Kolben 48 und die Ventilspindel 50 zur Rückkehr in eine neutrale Stellung und das untere Tellerventilglied 44 zum Wiederaufsetzen auf den Sitz 60 veranlasst werden.
  • 5 stellt das Schnellablassen der Hauptventilanordnung 12 dar. Insbesondere wird bei dieser Betriebsart der Auslassdruck des proportionalen Reglers 16 derart vermindert, dass der Fluiddruck an dem Einlassvorsteuerkanal 110 kleiner als der Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 der Hauptventilanordnung 12 ist. Durch diese Druckdifferenz wird das Schnellablass-Ventilkegelelement 116 in der Ventilbohrung 106 zum Gleiten gebracht und aus dem Sitz 124 des Ablasskanals 114 gelöst. Durch das Lösen des Schnellablass-Ventilkegelelements 116 aus dem Ablasskanal 114 wird Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 und dem Auslassvorsteuerkanal 112 durch den Ablasskanal 114 hindurch abgelassen, wodurch der Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 und dem Auslassvorsteuerkanal 112 bis auf den Druck in dem Auslass des Vorsteuerkanals 110, der effektiv gleich dem atmosphärischen ist, vermindert wird. In 1 würde Fluid durch den untersten Abschnitt des Schnellablassventils 14 hindurch abgelassen. Wenn der Fluiddruck innerhalb der oberen Kolbenkammer 78 abnimmt, wird durch die Druckdifferenz zwischen der unteren Kolbenkammer 80 und der oberen Kolbenkammer 78 eine nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 48 ausgeübt. Diese nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 48 bewirkt, dass sich der Kolben 48 und die Ventilspindel 50 nach oben verschieben. Wie in 5 zu sehen ist, wird die zweite Schulter 94 durch die Aufwärtsbewegung der Ventilspindel 50 in Eingriff mit dem Vorderseitenabschnitt 72 des oberen Tellerventilgliedes 46 gebracht, wodurch sich das oberen Tellerventilglied 46 aus dem Sitz 74 löst und das schnelle Ablassen von Fluid aus dem Fluidauslasskanal 34 in den Fluidablasskanal 36 ermöglicht. Das heißt, das Ventil 12 würde in seine am weitesten links befindliche Stellung verschoben (1). Wie in 6 zu sehen ist, setzt sich der Fluidstrom aus dem Fluidauslasskanal 34 in den Fluidablasskanal 36 fort, bis die Kraft von dem Fluiddruck innnerhalb des Fluidauslasskanals 34, des Fluidkanals 103 und der unteren Kolbenkammer 80 und die Federkraft von der Feder 62 im wesentlichen gleich dem Fluiddruck in der oberen Kolbenkammer 78 ist (der effektiv gleich dem Umgebungsdruck ist), wodurch der Kolben 48 und die Ventilspindel 50 zur Rückkehr in eine neutrale Stellung und das obere Tellerventilglied 44 durch die Kraft der Feder 76 zum Wiederaufsetzen auf den Sitz 60 veranlasst werden.
  • Die verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Fähigkeit, schnell auf einen Vorsteuerdruck anzusprechen und folglich in Abhängigkeit von einem Vorsteuerdrucksignal den Austrittsfluiddruck schnell auf einen höheren oder niedrigeren Druck zu ändern und dabei einen Fluidstrom zu einem Zylinder oder einer Vorrichtung bereitzustellen. Die verstellbare Drucksteuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei jedem Fluiddruck einschließlich des Nulldrucks in ihrem Bereich anlaufen und sich schnell auf jeden anderen Druck in ihrem Bereich einstellen. Sie ist einmalig in ihrer Fähigkeit, ihren Druck schnell zu erhöhen oder zu senken und dabei gleichzeitig einen Fluidstrom bereitzustellen.

Claims (3)

  1. Steuerventilsystem (10) mit einem Gehäuse (18), das einen Einlass (32), einen Auslass (34) und einen Ablass (36) definiert, einem ersten Kanal, der zwischen dem Einlass (32) und dem Auslass (34) verläuft; einem zweiten Kanal, der zwischen dem Auslass (34) und dem Ablass (36) verläuft; einem ersten Ventil (44), das innerhalb des ersten Kanals angeordnet ist, wobei das erste Ventil (44) zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist; einem zweiten Ventil (46), das innerhalb des zweiten Kanals angeordnet ist, wobei das zweite Ventil (46) zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist; einem Regler (16), der mit dem Einlass (32) fluidmäßig verbunden ist, wobei der proportionale Regler (16) einen Vorsteuerdruck in Abhängigkeit von einem Steuersignal ausgibt; einem Kolben (48), der innerhalb des Gehäuses gleitbar gelagert ist, wobei der Kolben (14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Auslass (34) und dem Vorsteuerdruck in eine erste Stellung und eine zweite Stellung bewegbar ist, der Kolben (48) das erste Ventil (44) in die geöffnete Stellung drückt, wenn der Kolben (48) in der ersten Stellung ist, der Kolben (48) das zweite Ventil (46) in die geöffnete Stellung drückt, wenn der Kolben (48) in der zweiten Stellung ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (16) ein verstellbarer proportionaler Regler ist und ein Schnellablass-Ventilglied (14) zwischen dem verstellbaren proportionalen Regler (16) und dem Kolben (48) angeordnet ist, wobei das Schnellablass-Ventilglied (14) betätigbar ist, um den Vorsteuerdruck wahlweise zu entlüften.
  2. Steuerventilsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem sowohl das erste Ventil (44) wie auch das zweite Ventil (46) ein Tellerventilglied (44, 46) und ein Vorspannglied (62, 76) aufweisen, wobei das Vorspannglied (62, 76) das Tellerventilglied (44, 46) in die geschlossene Stellung vorspannt.
  3. Steuerventilsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kolben (48) aufweist: eine Kolbenplatte (48), die innerhalb des Gehäuses (18) gleitend angeordnet ist; und einen Ventilschaft (42), der mit der Kolbenplatte (48) fest verbunden und mit dieser bewegbar ist, wobei der Ventilschaft (42) einen ersten Schulterabschnitt (96) hat, der mit dem ersten Ventil (44) in Anlage bringbar ist, um das erste Ventil (44) in die geöffnete Stellung zu drücken, wobei der Ventilschaft (42) einen zweiten Schulterabschnitt (94) hat, der mit dem zweiten Ventil (46) in Anlage bringbar ist, um das zweite Ventil (46) in die geöffnete Stellung zu drücken.
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