DE60204637T2 - Solenoidventil zur Reduktion des Energieverbrauchs - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Steuerventile und im Spezielleren auf ein Steuerventil, welches zur Reduktion des Energieverbrauchs davon geeignet ist.
- Hintergrund der Erfindung
- Wie aus dem Stand der Technik bekannt, werden Steuerventile häufig verwendet, um ein Arbeitsmedium, wie beispielsweise Luft, zu steuern und an eine Arbeitseinrichtung zu liefern. Diese Steuerventile beinhalten üblicherweise eine bewegbare Ventilspule, welche in einem Ventilgehäuse angeordnet ist. Das Ventilgehäuse beinhaltet eine Vielzahl von Fluiddurchgängen, welche in Reaktion auf eine Bewegung der Ventilspule miteinander wahlweise verbunden werden, um den Fluidfluss und somit den Auslass des Steuerventils zu steuern.
- Die japanische Patentveröffentlichung 1-283408 offenbart ein Mehrpunktventil, welches an beiden Enden einer Spule Rückführungsdruckkammern beinhaltet. Durch eine direkte Steuerung der Bewegung des Ventils durch ein Kräftegleichgewicht werden ein Kraftaufnehmer und ein Rückführungssteuerkreis beseitigt.
- Herkömmliche Steuerventile beinhalten oft ein Solenoidventil, welches zum Betätigen der Ventilspule darauf angebracht ist. Das Solenoidventil wird durch ein elektrisches Eingangssignal zwischen einer ersten Stellung, wo das Solenoidventil ausgeschaltet ist, um einen Fluiddurchgang zwi schen einem Einlassführungsdruck und einem Auslasssteuerdruck zu verschließen, und einer zweiten Stellung, wo das Solenoidventil über den elektrischen Eingang eingeschaltet ist, um einen Durchgangsweg zwischen dem Einlassführungsdruck und dem Auslasssteuerdruck zu öffnen, gesteuert.
- Es sollte für einen Fachmann offensichtlich sein, dass das elektrische Steuersignal anliegen muss, um das Solenoidventil zu versorgen, um einen konstanten Steuerdruck zu erhalten. Das heißt, um bei einem herkömmlichen Steuerventil die Spule in einer vordefinierten Stellung zu halten, ist es notwendig, einen konstanten Steuerdruck an einer Seite der Spule zu gewährleisten. Um diesen konstanten Steuerdruck auf der Spule zu gewährleisten, ist es daher notwendig, das Solenoidventil in einem geöffneten und somit eingeschalteten Zustand zu halten. Darüber hinaus ist es notwendig, einen vollständigen Leitungsfluiddruck anzuwenden, um die Spule in die vorbestimmte Stellung zu betätigen. Daher sollte verstanden werden, dass, falls es bevorzugt ist, dass sich das Steuerventil in dieser vorbestimmten Stellung für einen Fluidauslass befindet, der elektrische Energieverbrauch, um Kompressoren zu betreiben, um den vollständigen Leitungsdruck zu liefern, ansteigt.
- Entsprechend besteht in dem einschlägigen Gebiet der Bedarf, ein Steuerventil bereitzustellen, welches geeignet ist, einen Arbeitsmittelaustritt zu erzeugen, um mit einer herkömmlichen Arbeitseinrichtung verwendet zu werden, welche geeignet ist, den Energieverbrauch während einer Betätigung zu minimieren. Weiterhin besteht in dem einschlägigen Gebiet eine Notwendigkeit, ein Steuerventil bereitzustellen, welches die Stellung eines Steuerelements für einen Druck gewährleistet, welcher kleiner ist als der vollständige Leitungsdruck.
- Weiterhin besteht noch die Notwendigkeit in dem relevanten Gebiet, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es wird ein Steuerventilsystem gemäß der Offenbarung von Anspruch 1 und mit bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den abhängigen Ansprüchen beschrieben sind, bereitgestellt.
- Weitere Anwendungsfelder der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend bereitgestellten Detailbeschreibung offensichtlich. Es sollte klar sein, dass die Detailbeschreibung und die speziellen Beispiele, wenngleich sie das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung aufzeigen, nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Umfang der Erfindung begrenzen.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Die vorliegende Erfindung wird besser aus der Detailbeschreibung und der beigefügten Zeichnung verständlich, wobei.
-
1 eine Querschnittansicht eines Steuerventilsystems gemäß einem erstem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welches einen normalen Betriebsmodus darstellt, wo die Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist; -
2 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von1 veranschaulicht, wobei die Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist; -
3 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von1 veranschaulicht, welches in einer vorbestimmten Stellung bleibt, während die Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet bleibt und die Ventilspule sich in einer Gleichgewichtsstellung befindet; -
4 ein Schaltplan ist, welcher das Steuerventilsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
5 eine Querschnittansicht eines Steuerventilsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welches in einer Anfangsstellung dargestellt ist, wo die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind und der Kolben stationär ist; -
6 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von5 veranschaulicht, wo die erste Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist und die zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist; -
7 eine Querschnittansicht ist, wo das Steuerventilsystem von5 veranschaulicht ist, wobei die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind und der Kolben sich weiter ausbreitet; -
8 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von5 veranschaulicht, wobei die erste Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist und die zweite Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist; -
9 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von5 veranschaulicht, wobei die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind und der Kolben sich weiter zurückzieht; -
10 eine Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von5 veranschaulicht, wobei die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind und der Kolben stationär ist; -
11 ein Schaltplan ist, welcher das Steuerventilsystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht; -
12 ein Schaltplan eines Steuerventilsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, welches in einer Anfangsstellung veranschaulicht ist, wo die Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist und der Kolben stationär ist; -
13 eine schematische Darstellung ist, welche den außerhalb des Gehäuses angeordneten Rückführungsdurchlass veranschaulicht; und -
14 eine schematische Darstellung ist, welche den innerhalb des Gehäuses angeordneten Rückführungsdurchlass veranschaulicht. - Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
- Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist naturgemäß lediglich exemplarisch und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen beschränken. Beispielsweise sind die Grundzüge der vorliegenden Erfindung in einer breiten Vielfalt von Ventilsystemen, z.B. Spulenventile, Kellerventile (d.h. nachgiebiges Metall, Keramik oder Ähnliches), Druckfängen und Rückführsteuerungen gleichermaßen anwendbar.
- In
1 –4 , in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile aus den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist nun ein Steuerventilsystem, welches im Allgemeinen durch das Bezugszeichen10 bezeichnet ist, veranschaulicht. Das Steuerventilsystem10 ist in den1 –3 als ein Fluidsteuerventil und in4 als ein Fluidkreislauf dargestellt. - Bezüglich der
1 –3 umfasst das Steuerventilsystem 10 im Einzelnen eine Hauptventilvorrichtung12 und eine Solenoidventilvorrichtung14 . Die Hauptventilvorrichtung12 ist neben der Solenoidventilvorrichtung14 angeordnet und mit ihr wirksam gekoppelt. Die Hauptventilvorrichtung12 beinhaltet einen Fluideinlassdurchgang16 , einen ersten Auslassdurchgang18 , und einen zweiten Auslassdurchgang20 und eine Ventilbohrung22 . Innerhalb der Ventilbohrung22 ist ein Ventilteil oder eine Spule24 angeordnet. Die Spule24 ist gewöhnlich in einer dichtenden Stellung durch eine Feder26 vorgespannt, wobei ein Seitenabschnitt28 der Spule24 einen ersten Stopper30 kontaktiert, welcher in der Ventilbohrung22 angeordnet ist, um Fluid von einer Rückseitenkammer32 einer Kolbenanordnungsvorrichtung34 aus dem zweiten Auslassdurchgang20 auszustoßen. Wie unten beschrieben werden wird, ist die Feder24 in einer undichtenden Stellung anordbar wobei der Seitenabschnitt28 der Spule24 von dem ersten Stopper30 der Ventilbohrung22 beabstandet ist, wobei noch ein auf einer gegenüberliegenden Seite der Spule24 angeordneter Absatzab schnitt36 einen in der Ventilbohrung22 angeordneten zweiten Stopper38 kontaktiert, um Auslassfluid von einer ersten Seitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 durch den ersten Auslassdurchgang18 auszustoßen. - Es sollte klar sein, dass die Feder
26 beseitigt werden kann. In diesem Fall würde die Spule24 in Reaktion auf einen unterschiedlichen Fluiddruck, welcher auf die gegenüberliegenden Seiten der Spule24 ausgeübt wird, betätigt werden. Es ist auch klar, dass diese Seiten unterschiedlich große Seitenflächen (d.h. unterschiedliche Flächenverhältnisse) beinhalten, wodurch das Steuerventilsystem10 leicht modifiziert werden kann, um einen weiten Bereich von unterschiedlichen Auslassdrücken zu erzeugen. - Das Steuerventilsystem
10 beinhaltet weiterhin eine Vielzahl von Fluiddurchgängen, welche Fluideinlassdurchgänge16 verbinden, den ersten Auslassdurchgang18 und den zweiten Auslassdurchgang20 . Ein erster Fluiddurchgang42 verläuft zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und einem Einlass zu der Solenoidventilvorrichtung14 . Der Fluiddurchgang42 dient als Führungsdurchgang, um einen Führungsdruck zu der Solenoidventilvorrichtung14 zu liefern. Ein Fluiddurchgang44 verläuft zwischen einem Auslass der Solenoidventilvorrichtung14 und einem Wechselventil46 . - Das Wechselventil
46 beinhaltet im Allgemeinen einen Wechselball48 , welcher in einer Wechselkammer50 beweglich angeordnet ist. Wie unten beschrieben werden wird, bewegt sich das Wechselventil46 in Reaktion auf den Fluiddruck, um gegenüberliegende Enden des Wechselventils46 gegen einen Fluidfluss zu sperren. Das Wechselventil46 ist durch einen Fluiddurchgang54 an eine Ventilkammer52 für Fluid gekop pelt. Die Ventilkammer52 grenzt an den Seitenabschnitt28 der Spule24 an und ist innerhalb der Ventilbohrung22 angeordnet, so dass ein Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 auf den Seitenabschnitt28 wirkt, um die Spule24 gegen die Vorspannkraft der Feder26 zu bewegen. - Wie jedoch in den
12 -14 zu sehen, kann der Wechselball48 beseitigt werden, um eine einfachere Ausgestaltung bereitzustellen. Ein Fluiddurchgang100 verläuft im Speziellen zwischen der vorderen Seitenkammer40 und einem Solenoid58 . Der Fluiddurchgang100 ermöglicht den Fluss oder Ausstoß von Führungsfluid von der Ventilkammer52 an der Vorderseitenkammer40 , wenn das Solenoid58 sich in der in12 dargestellten Stellung befindet. Es sollte jedoch klar sein, dass der Fluiddurchgang100 entweder außerhalb (siehe13 ) oder innerhalb (14 ) der Hauptventilvorrichtung12 verlaufen kann. - Das Steuerventilsystem
10 beinhaltet weiterhin einen Rückführungsdurchgang56 , welcher zwischen dem Wechselventil46 und dem ersten Auslassdurchgang18 verläuft. Der Wechselball48 des Wechselventils46 ist entsprechend innerhalb der Wechselkammer50 in eine erste Stellung, wo der Wechselball58 den Fluidfluss durch den Rückführungsdurchgang56 verhindert, und eine zweite Stellung bewegbar, wo der Wechselball48 einen Rückfluss des Fluids durch den Fluiddurchgang44 verhindert. - Betrieb
-
1 veranschaulicht das Steuerventilsystem10 in einem normalen Betriebsmodus, in welchem unter Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in eine rückwärti ge Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 geleitet wird, um einen Kolben62 nach außen (nach rechts in den Figuren) zu drücken. Im Speziellen ist unter Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in dem Fluiddurchgang42 bereitgestellt. Wie in4 zu sehen, ist die Solenoidventilvorrichtung14 eingeschaltet, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang42 und dem Fluiddurchgang44 hergestellt ist. Das heißt, ein Solenoid58 der Solenoidventilvorrichtung14 ist eingeschaltet, so dass eine Solenoidspule59 sich in4 nach rechts gegen die Vorspannungskraft einer Solenoidfeder60 bewegt. Ein unter Druck gesetztes Fluid wird dann von dem Fluiddurchgang44 in das Wechselventil46 eingeführt, wobei sich der Wechselball48 gegen den Rückführungsdurchgang56 bewegt. Das unter Druck gesetzte Fluid innerhalb des Wechselventils46 wird dann in die Ventilkammer52 geleitet. Der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 wirkt auf den Seitenabschnitt28 der Spule24 . Sobald der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 größer als die Vorspannungskraft der Feder26 ist, bewegt sich die Spule24 nach rechts, bis der Absatzabschnitt36 der Spule24 auf dem zweiten Stopper38 dichtet. Diese Bewegung der Spule24 ermöglicht dem Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in die rückwärtige Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 zu strömen, wobei der Kolben62 nach außen (nach rechts in1 –4 ) verläuft. Wenn entsprechend das Steuerventilsystem10 sich in der in1 veranschaulichten Stellung befindet, liegt in dem Fluideinlassdurchgang16 , der rückwärtigen Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung 34, dem Fluiddurchgang42 , dem Wechselventil46 und der Ventilkammer52 überall derselbe Fluiddruck an, und zwar der Fluiddruck des Fluideinlassdurchgangs16 . - Bezüglich
2 ist die Solenoidventilvorrichtung14 nun abgeschaltet und es wird dadurch verhindert, dass Füh rungsfluid von dem Fluiddurchgang42 in das Wechselventil46 und folglich in die Ventilkammer52 eintritt. Dadurch spannt die auf den Absatzabschnitt36 der Spule24 wirkende Vorspannkraft der Feder26 die Spule24 nach links vor, bis der Seitenabschnitt28 im Allgemeinen den ersten Stopper30 kontaktiert. Durch diese Linksbewegung der Spule24 wird eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 ermöglicht, wobei sich der Kolben62 zurückzieht. - Wie aus
2 ersichtlich, steht der Rückführungsdurchgang56 mit der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 in Verbindung und steht damit unter demselben Druck. Das Einführen von unter Druck gesetztem Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in die Vorderseitenkammer40 und den Rückführungsdurchgang56 zwingt den Wechselball48 des Wechselventils46 nach links, da der Fluiddruck des Fluideinlassdurchgangs16 nun größer als der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 ist. Diese Linksbewegung des Wechselballs48 und das Wechselventil46 ermöglichen dann einen Fluidfluss von der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 in die Ventilkammer52 , wodurch der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 wieder ansteigt. Während dieser Zeit wird Fluid von der rückwärtigen Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 durch den zweiten Auslassdurchgang20 ausgestoßen. - Wie in
3 am besten zu sehen, setzt sich der Fluidfluss von dem Fluideinlassdurchgang16 in die Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 und die Ventilkammer52 fort, bis der Druck innerhalb der Ventilkammer52 gleich der Vorspannkraft der Feder26 ist. Wenn der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 gleich der Vorspannkraft der Feder26 ist, erreicht die Spule24 eine Zwischengleichge wichtsstellung, wobei ein Fluidfluss von dem Fluideinlassdurchgang16 in irgendeinen der übrigen Fluiddurchgänge verhindert wird. Es sollte jedoch dem Fachmann klar sein, dass irgendwelche Fluidlecks oder andere Anomalien, welche den Fluiddruck in der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 absenken, ein gleichmäßiges Absenken des Fluiddrucks innerhalb der Ventilkammer52 bewirken. Durch dieses Absenken des Fluiddrucks in der Ventilkammer52 kann sich die Spule24 durch die Feder26 nach links bewegen, wobei sie wieder eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 öffnet. Wie oben erklärt, besteht diese Fluidverbindung bis der Fluiddruck innerhalb der Vorderseitenkammer40 , des Rückführungsdurchgangs56 und der Ventilkammer52 gleich der Vorspannkraft der Feder26 ist. Dadurch sollte es klar sein, dass der Rückführungsdurchgang56 dazu dient, um ein Verfahren bereitzustellen, welches automatisch einen Fluiddruck in der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 einfach durch Wahl einer geeigneten Vorspannkraft der Feder26 gewährleistet. Der bevorzugte aufrechtzuerhaltende Fluiddruck ist direkt proportional zu der Kraft der Feder26 und dadurch kann die Feder26 gewählt werden, um den Gleichgewichtsfluiddruck zu bestimmen. - Darüber hinaus sollte klar sein, dass das Druckregulierungsmerkmal der vorliegenden Erfindung ohne die Notwendigkeit erreicht wird, einen vollständigen Leitungsdruck bereitzustellen, welcher andererseits eine überaus große Menge an elektrischer Energie verbrauchen würde. Das heißt anhand eines nicht einschränkenden Beispiels, dass herkömmliche doppelwirkende Zylinder oft so arbeiten, dass ihr Zurückziehen in ihre Ausgangsstellung nur durch Verwendung des vollständigen Leitungsdrucks erreichbar ist. Diese Verwendung des voll ständigen Leitungsdrucks beim Kolbenzurückziehen verbraucht eine gleiche Menge an Druckluft, wie bei einem Arbeitshub verbraucht wird. Dieser Verbrauch an Druckluft während des Kolbenzurückziehens wird als nicht notwendig angesehen. Entsprechend den Grundzügen der vorliegenden Erfindung ist der niedere Druck in einem Auslass ausreichend für ein schnelles Kolbenzurückziehen, welches die Menge an verbrauchter Druckluft vermindert, wobei die Energie reduziert wird, welche durch das Arbeitselement verbraucht wird. Aufgrund des niederen angewandten Drucks wird zusätzlich auch das Potenzial für Lecks in dem Zylinder und/oder Fittingen reduziert. Diese Vorteile werden durch den Betrieb der Spule als Druckregulator erhalten.
- Alternativausführungsbeispiel
- In den
5 –11 , in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile aus den verschiedenen Ansichten und den verschiedenen Ansichten des ersten Ausführungsbeispiels bezeichnen, ist nun ein Steuerventilsystem10' in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Steuerventilsystem10' ist als ein Fluidsteuerventil in den5 –10 und als ein schematischer Fluidkreis in11 veranschaulicht. - Bezüglich
5 umfasst nun das Steuerventilsystem10' eine zweite Solenoidventilvorrichtung70 , welche an einer Hauptventilanordnung12' angebracht ist. Die Hauptventilanordnung12' ist neben der ersten Solenoidventilvorrichtung14 und der zweiten Solenoidventilvorrichtung70 angeordnet und wirksam mit ihnen verbunden. Die Hauptventilvorrichtung12' beinhaltet den Fluideinlassdurchgang16 , den ersten Auslassdurchgang18 , den zweiten Auslassdurchgang20 und die Ventil bohrung22 . Innerhalb der Ventilbohrung22 ist die Spule24 angeordnet. Die Spule24 ist gewöhnlich über die Feder26 in einer dichtenden Stellung vorgespannt, wo der Seitenabschnitt28 der Spule24 den ersten Stopper30 kontaktiert, welcher in der Ventilbohrung22 angeordnet ist, um Fluid von der rückwärtigen Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 aus dem zweiten Auslassdurchgang20 auszustoßen. Wie oben beschrieben, ist die Spule24 in einer undichtenden Stellung anordbar, wo der Seitenabschnitt28 der Spule24 von dem ersten Stopper30 der Ventilbohrung22 beabstandet ist, und auch der Absatzabschnitt36 den zweiten Stopper38 kontaktiert, welcher in der Ventilbohrung22 angeordnet ist, um Fluid von der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 durch den ersten Auslassdurchgang18 auszustoßen. - Das Steuerventilsystem
10' beinhaltet weiterhin eine Vielzahl von Fluiddurchgängen, welche den Fluideinlassdurchgang16 , den ersten Auslassdurchgang18 und den zweiten Auslassdurchgang20 miteinander verbinden. Der Fluiddurchgang42 verläuft zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und dem Auslass zu der Solenoidventilvorrichtung14 . Der Fluiddurchgang42 dient als ein Führungsdurchgang, um Führungsdruck zu der Solenoidventilvorrichtung14 zu liefern. Der Fluiddurchgang44 verläuft zwischen dem Auslass der Solenoidventilvorrichtung14 und dem Wechselventil46 . Das Wechselventil46 beinhaltet im Allgemeinen den Wechselball48 , welcher in einer Wechselkammer50 beweglich angeordnet ist. Das Wechselventil46 bewegt sich in Reaktion auf den Fluiddruck, um gegenüberliegende Enden des Wechselventils46 gegen den Fluidfluss zu sperren. Das Wechselventil46 ist über den Fluiddurchgang54 an die Ventilkammer52 gekoppelt. Die Ventilkammer52 liegt neben dem Seitenabschnitt28 der Spule24 und ist innerhalb der Ventilbohrung22 angeordnet, so dass der Fluiddruck in nerhalb der Ventilkammer52 auf den Seitenabschnitt28 eher zur Spule25 gegen die Vorspannkraft der Feder26 wirkt. - Das Steuerventilsystem
10' beinhaltet weiterhin einen ersten Rückführungsdurchgang72 , welcher zwischen der rückwärtigen Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 und einem Einlass der zweiten Solenoidventilvorrichtung70 verläuft. Ein Begrenzer74 ist innerhalb des Fluiddurchlass72 angeordnet, um die Menge an Fluidfluss durch den ersten Rückführungsdurchgang72 zu begrenzen. Ein Fluiddurchgang76 verläuft zwischen der zweiten Solenoidventilvorrichtung70 und einem zweiten Wechselventil78 . Der Fluiddurchgang76 steht weiterhin in Fluidverbindung mit dem ersten Rückführungsdurchgang72 stromabwärts des Begrenzers74 . - Das zweite Wechselventil
78 beinhaltet im Allgemeinen einen Wechselball80 , welcher innerhalb einer Wechselkammer82 beweglich angeordnet ist. Wie unten beschrieben wird, bewegt sich das zweite Wechselventil78 in Reaktion auf den Fluiddruck, um gegenübliegende Enden des Wechselventils78 gegen den Fluidfluss zu sperren. Das zweite Wechselventil78 ist durch einen Fluiddurchgang84 mit der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 für Fluid gekoppelt. Weiterhin verläuft ein zweiter Rückführungsdurchgang86 zwischen dem zweiten Wechselventil78 und dem ersten Wechselventil46 . Der Wechselball48 des ersten Wechselventils46 ist innerhalb der Wechselkammer50 in eine erste Stellung, wo der Wechselball48 einen Fluidfluss von dem ersten Wechselventil46 zu dem zweiten Wechselventil78 verhindert und einen Fluidfluss in die Ventilkammer52 ermöglicht, und in eine zweite Stellung bewegbar, wo der Wechselball48 einen Rückfluss von Fluid durch den Fluiddurchgang44 verhindert und einen Fluidfluss von dem zweiten Rückführungsdurchgang86 zu der Ven tilkammer52 ermöglicht. Weiterhin ist der Wechselball80 des zweiten Wechselventils78 innerhalb der Wechselkammer82 in eine erste Stellung, wo der Wechselball80 einen Fluidfluss von dem Fluiddurchgang76 zu dem Fluiddurchgang84 verhindert, und in eine zweite Stellung bewegbar, wo der Wechselball80 einen Rückfluss von dem Fluid von dem zweiten Rückführungsdurchgang86 zu dem Fluiddurchgang76 verhindert. Es sollte jedoch erkannt werden, dass der Wechselball80 des zweiten Wechselventils78 nicht den zweiten Rückführungsdurchgang86 sperren kann, infolgedessen der zweite Rückführungsdurchgang86 stets in Fluidverbindung entweder mit dem Fluiddurchgang76 oder dem Fluiddurchgang84 steht. - Betrieb
-
5 veranschaulicht das Steuerventilsystem10' in seiner anfänglichen Gleichgewichtsstellung. Wie in6 veranschaulicht, ist die erste Solenoidventilvorrichtung14 dann eingeschaltet. -
6 veranschaulicht das Steuerventilsystem10' in einem normalen Betriebsmodus, in welchem das unter Druck gesetzte Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in die rückwärtige Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 geleitet wird, um den Kolben62 nach außen (nach rechts in den Figuren) zu drücken. Im Speziellen wird unter Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang16 in dem Fluiddurchgang bereitgestellt. Die erste Solenoidventilvorrichtung14 ist eingeschaltet, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang42 und dem Fluiddurchgang44 besteht. Das unter Druck gesetzte Fluid wird dann von dem Fluiddurchgang44 in das erste Wechselventil46 eingeführt, wobei der Wechselball48 gegen den zweiten Rückführungsdurchlass86 bewegt wird. - Das unter Druck gesetzte Fluid innerhalb des ersten Wechselventils
46 wird dann in die Ventilkammer52 geleitet. Der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 wirkt auf den Flächenabschnitt28 der Spule24 . Sobald der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer52 größer als die Vorspannkraft der Feder26 ist, bewegt sich die Spule24 nach rechts, bis der Absatzabschnitt36 der Spule24 auf dem zweiten Stopper38 dichtet. Diese Bewegung der Spule24 ermöglicht dem Fluid, von dem Fluideinlassdurchgang16 in die rückwärtige Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung34 zu strömen, wobei der Kolben62 nach außen (nach rechts in den5 –11 ) verläuft. In Folge wird ein Fluidfluss zwischen der rückwärtigen Kammer32 und dem ersten Rückführungsdurchgang72 , der zweiten Solenoidventilvorrichtung70 und dem zweiten Wechselventil78 hergestellt. Aufgrund der Druckdifferenz in dem zweiten Wechselventil78 verschiebt sich der Wechselball80 , um den Fluiddurchgang84 zu schließen und den zweiten Rückführungsdurchgang86 zu öffnen. Wenn sich das Steuerventilsystem10 in der in6 veranschaulichten Stellung befindet, liegt in dem Fluideinlassdurchgang16 , der rückwärtigen Kammer32 der Kolbenteilvorrichtung, dem Fluiddurchgang42 , dem ersten Wechselventil46 und der Ventilkammer52 überall entsprechend derselbe Fluiddruck an, und zwar der gleiche wie der Fluiddruck des Fluideinlassdurchgangs16 . - Bezüglich
7 sind jetzt die erste Solenoidventilvorrichtung14 und die zweite Solenoidventilvorrichtung70 ausgeschaltet und dadurch wird verhindert, das Führungsfluid vom Fluiddurchgang in das erste Wechselventil46 und folglich in die Ventilkammer52 eintritt. Dadurch spannt die Vorspannkraft der Feder26 , welche auf den Absatzabschnitt36 der Spule24 wirkt, die Spule24 nach links vor, bis der Seitenabschnitt28 im Allgemeinen den ersten Stopper30 kontak tiert. Diese Linksbewegung der Spule24 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und der Vorderseitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 , wobei sich der Kolben62 zurückzieht. - Wie am besten in
8 zu sehen, ist die zweite Solenoidventilvorrichtung70 eingeschaltet, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang76 und einem Auslassdurchgang88 besteht. In Folge wird der Fluiddruck von der Ventilkammer52 , dem ersten Wechselventil46 , dem zweiten Rückführungsdurchgang86 , dem zweiten Wechselventil78 und mindestens einem Abschnitt des ersten Rückführungsdurchgangs72 stromabwärts des Begrenzers74 entlastet. Diese Verminderung an Fluiddruck in der Ventilkammer52 bewirkt, dass sich die Spule24 unter der Vorspannkraft der Feder26 , wie in9 veranschaulicht, nach links bewegt. Dadurch ist ein Fluidfluss zwischen dem Fluideinlassdurchgang16 und der vorderen Seitenkammer40 der Kolbenkammervorrichtung32 hergestellt, um den Kolben62 zurückzuziehen. - Wie aus
10 offensichtlich, stellen der Fluiddurchgang84 , das zweite Wechselventil78 , der zweite Rückführungsdurchgang86 und das erste Wechselventil46 eine Fluidverbindung zwischen der vorderen Seitenkammer40 der Kolbenteilvorrichtung34 und der Ventilkammer52 her und beaufschlagen diese dadurch mit demselben Fluiddruck in diesem Zustand. Wie in diesem Ausführungsbeispiel sorgen diese Durchgänge dafür, den Fluiddruck innerhalb der vorderen Seitenkammer40 auf einem Druck zu halten, welcher direkt proportional zu der Feder26 ist, und ermöglichen Drucklecks und Ähnliches zu überwinden, wobei ein Druck kleiner als der vollständige Leitungsdruck verwendet wird, wobei die Menge an verbrauchter Energie reduziert wird.
Claims (9)
- Steuerventilsystem (
10 ) beinhaltend: ein eine Einlassöffnung (16 ), einen ersten Auslass (17 ) und einen zweiten Auslass (19 ) besitzendes Gehäuse (12 ); ein Ventil (24 ), welches mindestens in einer ersten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Einlassöffnung (16 ) und dem ersten Auslass (17 ) hergestellt ist, in einer zweiten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Einlassöffnung (16 ) und dem zweiten Auslass (19 ) hergestellt ist, und in einer dritten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung im Allgemeinen zwischen der Einlassöffnung (16 ) und dem ersten Auslass (17 ) oder dem zweiten Auslass (19 ) verhindert wird, positionierbar ist, wobei das Ventil (24 ) auf die erste Stellung voreingestellt ist; und eine Solenoidventilvorrichtung (14 ), welche in einer Flüssigkeitsverbindung mit der Einlassöffnung (16 ) steht, wobei die Solenoidventilvorrichtung (14 ) in einer betätigten Stellung positionierbar ist, wo die Flüssigkeitsverbindung mit der Einlassöffnung (16 ) hergestellt ist, um das Ventil (24 ) von der ersten Stellung zu der zweiten Stellung und in eine nicht betätigte Stellung zu bewegen; gekennzeichnet durch einen Rückführungsdurchlass (56 ), welcher zwischen dem ersten Auslass (17 ) und dem Ventil (24 ) verläuft, um das Ventil (24 ) als Antwort auf den Flüssigkeitsdruck innerhalb des ersten Auslasses (17 ) in die dritte Stellung zu positionieren, wobei der Rückführungsdurchlass (56 ) den ersten Auslass (17 ) und das Ventil (24 ) nur verbindet, wenn die Solenoidventilvorrichtung (14 ) sich in der nicht betätigten Stellung befindet. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: ein Wechselventil (46 ), welches innerhalb des Rückführungsdurchlasses (56 ) und in Flüssigkeitsverbindung mit der Solenoidventileinrichtung (14 ) angeordnet ist, wobei das Wechselventil (46 ) mindestens in einer ersten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung nur zwischen der Solenoidventileinrichtung (14 ) und dem Ventil (24 ) hergestellt ist, und in einer zweiten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung nur zwischen dem ersten Auslass (17 ) und dem Ventil (24 ) als Antwort auf einen Druck des ersten Auslasses (17 ), positionierbar ist. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Solenoidventileinrichtung (14 ) auf die nicht betätigte Stellung voreingestellt ist. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, wobei der Rückführungsdurchlass (56 ) innerhalb des Gehäuses (12 ) angeordnet ist. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, wobei der Rückführungsdurchlass (56 ) außerhalb des Gehäuses (12 ) angeordnet ist. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das Ventil (24 ) eine Spule (24 ) umfasst. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: ein zweites Wechselventil (78 ), welches in Flüssigkeitsverbindung bei dem ersten Auslass (17 ) und dem zweiten Auslass (19 ) angeordnet ist, wobei das zweite Wechselventil (78 ) mindestens in einer ersten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem ersten Auslass (17 ) und einem zweiten Wechselventilauslass (86 ) hergestellt ist, und in einer zweiten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Auslass (19 ) und dem zweiten Wechselventilauslass (86 ) hergestellt ist, positionierbar ist; und ein erstes Wechselventil (46 ), welches in Flüssigkeitsverbindung mit dem zweiten Wechselventilauslass (86 ), dem Ventil (24 ) und der Solenoidventilvorrichtung (14 ) angeordnet ist, wobei das erste Wechselventil (46 ) mindestens in einer ersten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Wechselventilauslass (86 ) und dem Ventil (24 ) hergestellt ist, und in einer zweiten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Magnetventilvorrichtung (14 ) und dem Ventil (24 ) hergestellt ist, positionierbar ist, wobei das erste Wechselventil (46 ) und das zweite Wechselventil (86 ) zusammenarbeiten, um selektiv einen Flüssigkeitsdruck gegen das Ventil (24 ) herbeizuführen, um das Ventil (24 ) in einer dritten Stellung zu positionieren. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch: eine zweite Solenoidventilvorrichtung (70 ), welche in Flüssigkeitsverbindung mit dem zweiten Auslass (19 ) verbunden ist, wobei die zweite Solenoidventilvorrichtung (70 ) in einer betätigten Stellung, wo eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Auslass (19 ) und einer Entlüftungsöffnung (88 ) hergestellt ist, und in einer nicht betätigten Stellung positionierbar ist, in welcher eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Auslass (19 ) und der Entlüftungsöffnung (88 ) verhindert wird. - Steuerventilsystem (
10 ) nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Drossel (74 ), welche zwischen dem zweiten Auslass (19 ) und der zweiten Solenoidventilvorrichtung (70 ) angeordnet ist.
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