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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Steuerventile
und im Spezielleren auf ein Steuerventil, welches zur Reduktion
des Energieverbrauchs davon geeignet ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weiterhin
besteht noch die Notwendigkeit in dem relevanten Gebiet, die Nachteile
aus dem Stand der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
wird ein Steuerventilsystem gemäß der Offenbarung
von Anspruch 1 und mit bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in
den abhängigen Ansprüchen beschrieben
sind, bereitgestellt.
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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.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die
vorliegende Erfindung wird besser aus der Detailbeschreibung und
der beigefügten
Zeichnung verständlich,
wobei.
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1 eine
Querschnittansicht eines Steuerventilsystems gemäß einem erstem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, welches einen normalen Betriebsmodus
darstellt, wo die Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist;
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2 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 1 veranschaulicht, wobei
die Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist;
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3 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 1 veranschaulicht, welches
in einer vorbestimmten Stellung bleibt, während die Solenoidventilvorrichtung
ausgeschaltet bleibt und die Ventilspule sich in einer Gleichgewichtsstellung
befindet;
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4 ein
Schaltplan ist, welcher das Steuerventilsystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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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;
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6 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 5 veranschaulicht, wo
die erste Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist und die zweite
Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist;
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7 eine
Querschnittansicht ist, wo das Steuerventilsystem von 5 veranschaulicht
ist, wobei die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet
sind und der Kolben sich weiter ausbreitet;
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8 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 5 veranschaulicht, wobei
die erste Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet ist und die zweite
Solenoidventilvorrichtung eingeschaltet ist;
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9 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 5 veranschaulicht, wobei
die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind
und der Kolben sich weiter zurückzieht;
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10 eine
Querschnittansicht ist, welche das Steuerventilsystem von 5 veranschaulicht, wobei
die erste und zweite Solenoidventilvorrichtung ausgeschaltet sind
und der Kolben stationär
ist;
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11 ein
Schaltplan ist, welcher das Steuerventilsystem gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht;
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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;
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13 eine
schematische Darstellung ist, welche den außerhalb des Gehäuses angeordneten Rückführungsdurchlass
veranschaulicht; und
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14 eine
schematische Darstellung ist, welche den innerhalb des Gehäuses angeordneten Rückführungsdurchlass
veranschaulicht.
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Detailbeschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele
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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.
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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
Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, veranschaulicht. Das Steuerventilsystem 10 ist
in den 1–3 als
ein Fluidsteuerventil und in 4 als ein
Fluidkreislauf dargestellt.
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Bezüglich der 1–3 umfasst
das Steuerventilsystem 10 im Einzelnen eine Hauptventilvorrichtung 12 und
eine Solenoidventilvorrichtung 14. Die Hauptventilvorrichtung 12 ist
neben der Solenoidventilvorrichtung 14 angeordnet und mit
ihr wirksam gekoppelt. Die Hauptventilvorrichtung 12 beinhaltet
einen Fluideinlassdurchgang 16, einen ersten Auslassdurchgang 18,
und einen zweiten Auslassdurchgang 20 und eine Ventilbohrung 22.
Innerhalb der Ventilbohrung 22 ist ein Ventilteil oder
eine Spule 24 angeordnet. Die Spule 24 ist gewöhnlich in
einer dichtenden Stellung durch eine Feder 26 vorgespannt,
wobei ein Seitenabschnitt 28 der Spule 24 einen
ersten Stopper 30 kontaktiert, welcher in der Ventilbohrung 22 angeordnet
ist, um Fluid von einer Rückseitenkammer 32 einer
Kolbenanordnungsvorrichtung 34 aus dem zweiten Auslassdurchgang 20 auszustoßen. Wie
unten beschrieben werden wird, ist die Feder 24 in einer
undichtenden Stellung anordbar wobei der Seitenabschnitt 28 der
Spule 24 von dem ersten Stopper 30 der Ventilbohrung 22 beabstandet
ist, wobei noch ein auf einer gegenüberliegenden Seite der Spule 24 angeordneter
Absatzab schnitt 36 einen in der Ventilbohrung 22 angeordneten
zweiten Stopper 38 kontaktiert, um Auslassfluid von einer
ersten Seitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 durch
den ersten Auslassdurchgang 18 auszustoßen.
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Es
sollte klar sein, dass die Feder 26 beseitigt werden kann.
In diesem Fall würde
die Spule 24 in Reaktion auf einen unterschiedlichen Fluiddruck, welcher
auf die gegenüberliegenden
Seiten der Spule 24 ausgeübt wird, betätigt werden.
Es ist auch klar, dass diese Seiten unterschiedlich große Seitenflächen (d.h.
unterschiedliche Flächenverhältnisse)
beinhalten, wodurch das Steuerventilsystem 10 leicht modifiziert
werden kann, um einen weiten Bereich von unterschiedlichen Auslassdrücken zu
erzeugen.
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Das
Steuerventilsystem 10 beinhaltet weiterhin eine Vielzahl
von Fluiddurchgängen,
welche Fluideinlassdurchgänge 16 verbinden,
den ersten Auslassdurchgang 18 und den zweiten Auslassdurchgang 20.
Ein erster Fluiddurchgang 42 verläuft zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und
einem Einlass zu der Solenoidventilvorrichtung 14. Der
Fluiddurchgang 42 dient als Führungsdurchgang, um einen Führungsdruck
zu der Solenoidventilvorrichtung 14 zu liefern. Ein Fluiddurchgang 44 verläuft zwischen
einem Auslass der Solenoidventilvorrichtung 14 und einem
Wechselventil 46.
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Das
Wechselventil 46 beinhaltet im Allgemeinen einen Wechselball 48,
welcher in einer Wechselkammer 50 beweglich angeordnet
ist. Wie unten beschrieben werden wird, bewegt sich das Wechselventil 46 in
Reaktion auf den Fluiddruck, um gegenüberliegende Enden des Wechselventils 46 gegen
einen Fluidfluss zu sperren. Das Wechselventil 46 ist durch
einen Fluiddurchgang 54 an eine Ventilkammer 52 für Fluid
gekop pelt. Die Ventilkammer 52 grenzt an den Seitenabschnitt 28 der
Spule 24 an und ist innerhalb der Ventilbohrung 22 angeordnet, so
dass ein Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer 52 auf den
Seitenabschnitt 28 wirkt, um die Spule 24 gegen
die Vorspannkraft der Feder 26 zu bewegen.
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Wie
jedoch in den 12-14 zu
sehen, kann der Wechselball 48 beseitigt werden, um eine einfachere
Ausgestaltung bereitzustellen. Ein Fluiddurchgang 100 verläuft im Speziellen
zwischen der vorderen Seitenkammer 40 und einem Solenoid 58. Der
Fluiddurchgang 100 ermöglicht
den Fluss oder Ausstoß von
Führungsfluid
von der Ventilkammer 52 an der Vorderseitenkammer 40,
wenn das Solenoid 58 sich in der in 12 dargestellten
Stellung befindet. Es sollte jedoch klar sein, dass der Fluiddurchgang 100 entweder
außerhalb
(siehe 13) oder innerhalb (14)
der Hauptventilvorrichtung 12 verlaufen kann.
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Das
Steuerventilsystem 10 beinhaltet weiterhin einen Rückführungsdurchgang 56,
welcher zwischen dem Wechselventil 46 und dem ersten Auslassdurchgang 18 verläuft. Der
Wechselball 48 des Wechselventils 46 ist entsprechend
innerhalb der Wechselkammer 50 in eine erste Stellung,
wo der Wechselball 58 den Fluidfluss durch den Rückführungsdurchgang 56 verhindert,
und eine zweite Stellung bewegbar, wo der Wechselball 48 einen
Rückfluss
des Fluids durch den Fluiddurchgang 44 verhindert.
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Betrieb
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1 veranschaulicht
das Steuerventilsystem 10 in einem normalen Betriebsmodus,
in welchem unter Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in
eine rückwärti ge Kammer 32 der Kolbenteilvorrichtung 34 geleitet
wird, um einen Kolben 62 nach außen (nach rechts in den Figuren)
zu drücken.
Im Speziellen ist unter Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in
dem Fluiddurchgang 42 bereitgestellt. Wie in 4 zu
sehen, ist die Solenoidventilvorrichtung 14 eingeschaltet,
so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang 42 und
dem Fluiddurchgang 44 hergestellt ist. Das heißt, ein
Solenoid 58 der Solenoidventilvorrichtung 14 ist
eingeschaltet, so dass eine Solenoidspule 59 sich in 4 nach
rechts gegen die Vorspannungskraft einer Solenoidfeder 60 bewegt.
Ein unter Druck gesetztes Fluid wird dann von dem Fluiddurchgang 44 in
das Wechselventil 46 eingeführt, wobei sich der Wechselball 48 gegen
den Rückführungsdurchgang 56 bewegt.
Das unter Druck gesetzte Fluid innerhalb des Wechselventils 46 wird
dann in die Ventilkammer 52 geleitet. Der Fluiddruck innerhalb der
Ventilkammer 52 wirkt auf den Seitenabschnitt 28 der
Spule 24. Sobald der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer 52 größer als
die Vorspannungskraft der Feder 26 ist, bewegt sich die
Spule 24 nach rechts, bis der Absatzabschnitt 36 der
Spule 24 auf dem zweiten Stopper 38 dichtet. Diese
Bewegung der Spule 24 ermöglicht dem Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in
die rückwärtige Kammer 32 der Kolbenteilvorrichtung 34 zu
strömen,
wobei der Kolben 62 nach außen (nach rechts in 1–4)
verläuft.
Wenn entsprechend das Steuerventilsystem 10 sich in der
in 1 veranschaulichten Stellung befindet, liegt in
dem Fluideinlassdurchgang 16, der rückwärtigen Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung 34, dem Fluiddurchgang 42, dem Wechselventil 46 und der
Ventilkammer 52 überall
derselbe Fluiddruck an, und zwar der Fluiddruck des Fluideinlassdurchgangs 16.
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Bezüglich 2 ist
die Solenoidventilvorrichtung 14 nun abgeschaltet und es
wird dadurch verhindert, dass Füh rungsfluid
von dem Fluiddurchgang 42 in das Wechselventil 46 und
folglich in die Ventilkammer 52 eintritt. Dadurch spannt
die auf den Absatzabschnitt 36 der Spule 24 wirkende
Vorspannkraft der Feder 26 die Spule 24 nach links
vor, bis der Seitenabschnitt 28 im Allgemeinen den ersten
Stopper 30 kontaktiert. Durch diese Linksbewegung der Spule 24 wird
eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und
der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 ermöglicht,
wobei sich der Kolben 62 zurückzieht.
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Wie
aus 2 ersichtlich, steht der Rückführungsdurchgang 56 mit
der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 in
Verbindung und steht damit unter demselben Druck. Das Einführen von
unter Druck gesetztem Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in
die Vorderseitenkammer 40 und den Rückführungsdurchgang 56 zwingt
den Wechselball 48 des Wechselventils 46 nach
links, da der Fluiddruck des Fluideinlassdurchgangs 16 nun
größer als der
Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer 52 ist. Diese Linksbewegung
des Wechselballs 48 und das Wechselventil 46 ermöglichen
dann einen Fluidfluss von der Vorderseitenkammer 40 der
Kolbenteilvorrichtung 34 in die Ventilkammer 52,
wodurch der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer 52 wieder
ansteigt. Während
dieser Zeit wird Fluid von der rückwärtigen Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung 34 durch den zweiten Auslassdurchgang 20 ausgestoßen.
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Wie
in 3 am besten zu sehen, setzt sich der Fluidfluss
von dem Fluideinlassdurchgang 16 in die Vorderseitenkammer 40 der
Kolbenteilvorrichtung 34 und die Ventilkammer 52 fort,
bis der Druck innerhalb der Ventilkammer 52 gleich der
Vorspannkraft der Feder 26 ist. Wenn der Fluiddruck innerhalb der
Ventilkammer 52 gleich der Vorspannkraft der Feder 26 ist,
erreicht die Spule 24 eine Zwischengleichge wichtsstellung,
wobei ein Fluidfluss von dem Fluideinlassdurchgang 16 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 Vorderseitenkammer 40 der
Kolbenteilvorrichtung 34 absenken, ein gleichmäßiges Absenken
des Fluiddrucks innerhalb der Ventilkammer 52 bewirken. Durch
dieses Absenken des Fluiddrucks in der Ventilkammer 52 kann
sich die Spule 24 durch die Feder 26 nach links
bewegen, wobei sie wieder eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und
der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 öffnet. Wie
oben erklärt,
besteht diese Fluidverbindung bis der Fluiddruck innerhalb der Vorderseitenkammer 40,
des Rückführungsdurchgangs 56 und
der Ventilkammer 52 gleich der Vorspannkraft der Feder 26 ist.
Dadurch sollte es klar sein, dass der Rückführungsdurchgang 56 dazu
dient, um ein Verfahren bereitzustellen, welches automatisch einen Fluiddruck
in der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 einfach
durch Wahl einer geeigneten Vorspannkraft der Feder 26 gewährleistet.
Der bevorzugte aufrechtzuerhaltende Fluiddruck ist direkt proportional
zu der Kraft der Feder 26 und dadurch kann die Feder 26 gewählt werden,
um den Gleichgewichtsfluiddruck zu bestimmen.
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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.
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Alternativausführungsbeispiel
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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 Steuerventilsystem 10' in Übereinstimmung mit einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Steuerventilsystem 10' ist als ein
Fluidsteuerventil in den 5–10 und
als ein schematischer Fluidkreis in 11 veranschaulicht.
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Bezüglich 5 umfasst
nun das Steuerventilsystem 10' eine zweite Solenoidventilvorrichtung 70,
welche an einer Hauptventilanordnung 12' angebracht ist. Die Hauptventilanordnung 12' ist neben der
ersten Solenoidventilvorrichtung 14 und der zweiten Solenoidventilvorrichtung 70 angeordnet
und wirksam mit ihnen verbunden. Die Hauptventilvorrichtung 12' beinhaltet
den Fluideinlassdurchgang 16, den ersten Auslassdurchgang 18,
den zweiten Auslassdurchgang 20 und die Ventil bohrung 22.
Innerhalb der Ventilbohrung 22 ist die Spule 24 angeordnet.
Die Spule 24 ist gewöhnlich über die
Feder 26 in einer dichtenden Stellung vorgespannt, wo der
Seitenabschnitt 28 der Spule 24 den ersten Stopper 30 kontaktiert,
welcher in der Ventilbohrung 22 angeordnet ist, um Fluid
von der rückwärtigen Kammer 32 der Kolbenteilvorrichtung 34 aus
dem zweiten Auslassdurchgang 20 auszustoßen. Wie
oben beschrieben, ist die Spule 24 in einer undichtenden
Stellung anordbar, wo der Seitenabschnitt 28 der Spule 24 von
dem ersten Stopper 30 der Ventilbohrung 22 beabstandet ist,
und auch der Absatzabschnitt 36 den zweiten Stopper 38 kontaktiert,
welcher in der Ventilbohrung 22 angeordnet ist, um Fluid
von der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 durch
den ersten Auslassdurchgang 18 auszustoßen.
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Das
Steuerventilsystem 10' beinhaltet
weiterhin eine Vielzahl von Fluiddurchgängen, welche den Fluideinlassdurchgang 16,
den ersten Auslassdurchgang 18 und den zweiten Auslassdurchgang 20 miteinander
verbinden. Der Fluiddurchgang 42 verläuft zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und dem
Auslass zu der Solenoidventilvorrichtung 14. Der Fluiddurchgang 42 dient
als ein Führungsdurchgang,
um Führungsdruck
zu der Solenoidventilvorrichtung 14 zu liefern. Der Fluiddurchgang 44 verläuft zwischen
dem Auslass der Solenoidventilvorrichtung 14 und dem Wechselventil 46.
Das Wechselventil 46 beinhaltet im Allgemeinen den Wechselball 48,
welcher in einer Wechselkammer 50 beweglich angeordnet
ist. Das Wechselventil 46 bewegt sich in Reaktion auf den
Fluiddruck, um gegenüberliegende
Enden des Wechselventils 46 gegen den Fluidfluss zu sperren.
Das Wechselventil 46 ist über den Fluiddurchgang 54 an
die Ventilkammer 52 gekoppelt. Die Ventilkammer 52 liegt
neben dem Seitenabschnitt 28 der Spule 24 und
ist innerhalb der Ventilbohrung 22 angeordnet, so dass
der Fluiddruck in nerhalb der Ventilkammer 52 auf den Seitenabschnitt 28 eher
zur Spule 25 gegen die Vorspannkraft der Feder 26 wirkt.
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Das
Steuerventilsystem 10' beinhaltet
weiterhin einen ersten Rückführungsdurchgang 72,
welcher zwischen der rückwärtigen Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung 34 und einem Einlass der zweiten Solenoidventilvorrichtung 70 verläuft. Ein
Begrenzer 74 ist innerhalb des Fluiddurchlass 72 angeordnet, um
die Menge an Fluidfluss durch den ersten Rückführungsdurchgang 72 zu
begrenzen. Ein Fluiddurchgang 76 verläuft zwischen der zweiten Solenoidventilvorrichtung 70 und
einem zweiten Wechselventil 78. Der Fluiddurchgang 76 steht
weiterhin in Fluidverbindung mit dem ersten Rückführungsdurchgang 72 stromabwärts des
Begrenzers 74.
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Das
zweite Wechselventil 78 beinhaltet im Allgemeinen einen
Wechselball 80, welcher innerhalb einer Wechselkammer 82 beweglich
angeordnet ist. Wie unten beschrieben wird, bewegt sich das zweite
Wechselventil 78 in Reaktion auf den Fluiddruck, um gegenübliegende
Enden des Wechselventils 78 gegen den Fluidfluss zu sperren.
Das zweite Wechselventil 78 ist durch einen Fluiddurchgang 84 mit
der Vorderseitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 für Fluid
gekoppelt. Weiterhin verläuft
ein zweiter Rückführungsdurchgang 86 zwischen
dem zweiten Wechselventil 78 und dem ersten Wechselventil 46.
Der Wechselball 48 des ersten Wechselventils 46 ist
innerhalb der Wechselkammer 50 in eine erste Stellung,
wo der Wechselball 48 einen Fluidfluss von dem ersten Wechselventil 46 zu
dem zweiten Wechselventil 78 verhindert und einen Fluidfluss
in die Ventilkammer 52 ermöglicht, und in eine zweite
Stellung bewegbar, wo der Wechselball 48 einen Rückfluss
von Fluid durch den Fluiddurchgang 44 verhindert und einen
Fluidfluss von dem zweiten Rückführungsdurchgang 86 zu
der Ven tilkammer 52 ermöglicht.
Weiterhin ist der Wechselball 80 des zweiten Wechselventils 78 innerhalb
der Wechselkammer 82 in eine erste Stellung, wo der Wechselball 80 einen
Fluidfluss von dem Fluiddurchgang 76 zu dem Fluiddurchgang 84 verhindert,
und in eine zweite Stellung bewegbar, wo der Wechselball 80 einen
Rückfluss
von dem Fluid von dem zweiten Rückführungsdurchgang 86 zu
dem Fluiddurchgang 76 verhindert. Es sollte jedoch erkannt
werden, dass der Wechselball 80 des zweiten Wechselventils 78 nicht den
zweiten Rückführungsdurchgang 86 sperren kann,
infolgedessen der zweite Rückführungsdurchgang 86 stets
in Fluidverbindung entweder mit dem Fluiddurchgang 76 oder
dem Fluiddurchgang 84 steht.
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Betrieb
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5 veranschaulicht
das Steuerventilsystem 10' in
seiner anfänglichen
Gleichgewichtsstellung. Wie in 6 veranschaulicht,
ist die erste Solenoidventilvorrichtung 14 dann eingeschaltet.
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6 veranschaulicht
das Steuerventilsystem 10' in
einem normalen Betriebsmodus, in welchem das unter Druck gesetzte
Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in die rückwärtige Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung 34 geleitet wird, um den Kolben 62 nach
außen
(nach rechts in den Figuren) zu drücken. Im Speziellen wird unter
Druck gesetztes Fluid von dem Fluideinlassdurchgang 16 in
dem Fluiddurchgang bereitgestellt. Die erste Solenoidventilvorrichtung 14 ist
eingeschaltet, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang 42 und dem
Fluiddurchgang 44 besteht. Das unter Druck gesetzte Fluid
wird dann von dem Fluiddurchgang 44 in das erste Wechselventil 46 eingeführt, wobei
der Wechselball 48 gegen den zweiten Rückführungsdurchlass 86 bewegt
wird.
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Das
unter Druck gesetzte Fluid innerhalb des ersten Wechselventils 46 wird
dann in die Ventilkammer 52 geleitet. Der Fluiddruck innerhalb
der Ventilkammer 52 wirkt auf den Flächenabschnitt 28 der Spule 24.
Sobald der Fluiddruck innerhalb der Ventilkammer 52 größer als
die Vorspannkraft der Feder 26 ist, bewegt sich die Spule 24 nach
rechts, bis der Absatzabschnitt 36 der Spule 24 auf
dem zweiten Stopper 38 dichtet. Diese Bewegung der Spule 24 ermöglicht dem
Fluid, von dem Fluideinlassdurchgang 16 in die rückwärtige Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung 34 zu strömen, wobei der Kolben 62 nach außen (nach
rechts in den 5–11) verläuft. In Folge
wird ein Fluidfluss zwischen der rückwärtigen Kammer 32 und
dem ersten Rückführungsdurchgang 72,
der zweiten Solenoidventilvorrichtung 70 und dem zweiten
Wechselventil 78 hergestellt. Aufgrund der Druckdifferenz
in dem zweiten Wechselventil 78 verschiebt sich der Wechselball 80,
um den Fluiddurchgang 84 zu schließen und den zweiten Rückführungsdurchgang 86 zu öffnen. Wenn
sich das Steuerventilsystem 10 in der in 6 veranschaulichten
Stellung befindet, liegt in dem Fluideinlassdurchgang 16,
der rückwärtigen Kammer 32 der
Kolbenteilvorrichtung, dem Fluiddurchgang 42, dem ersten
Wechselventil 46 und der Ventilkammer 52 überall entsprechend
derselbe Fluiddruck an, und zwar der gleiche wie der Fluiddruck
des Fluideinlassdurchgangs 16.
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Bezüglich 7 sind
jetzt die erste Solenoidventilvorrichtung 14 und die zweite
Solenoidventilvorrichtung 70 ausgeschaltet und dadurch
wird verhindert, das Führungsfluid
vom Fluiddurchgang in das erste Wechselventil 46 und folglich
in die Ventilkammer 52 eintritt. Dadurch spannt die Vorspannkraft
der Feder 26, welche auf den Absatzabschnitt 36 der
Spule 24 wirkt, die Spule 24 nach links vor, bis der
Seitenabschnitt 28 im Allgemeinen den ersten Stopper 30 kontak tiert.
Diese Linksbewegung der Spule 24 ermöglicht eine Fluidverbindung
zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und der Vorderseitenkammer 40 der
Kolbenteilvorrichtung 34, wobei sich der Kolben 62 zurückzieht.
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Wie
am besten in 8 zu sehen, ist die zweite Solenoidventilvorrichtung 70 eingeschaltet,
so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchgang 76 und
einem Auslassdurchgang 88 besteht. In Folge wird der Fluiddruck
von der Ventilkammer 52, dem ersten Wechselventil 46,
dem zweiten Rückführungsdurchgang 86,
dem zweiten Wechselventil 78 und mindestens einem Abschnitt
des ersten Rückführungsdurchgangs 72 stromabwärts des
Begrenzers 74 entlastet. Diese Verminderung an Fluiddruck in
der Ventilkammer 52 bewirkt, dass sich die Spule 24 unter
der Vorspannkraft der Feder 26, wie in 9 veranschaulicht,
nach links bewegt. Dadurch ist ein Fluidfluss zwischen dem Fluideinlassdurchgang 16 und
der vorderen Seitenkammer 40 der Kolbenkammervorrichtung 32 hergestellt,
um den Kolben 62 zurückzuziehen.
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Wie
aus 10 offensichtlich, stellen der Fluiddurchgang 84,
das zweite Wechselventil 78, der zweite Rückführungsdurchgang 86 und
das erste Wechselventil 46 eine Fluidverbindung zwischen
der vorderen Seitenkammer 40 der Kolbenteilvorrichtung 34 und
der Ventilkammer 52 her und beaufschlagen diese dadurch
mit demselben Fluiddruck in diesem Zustand. Wie in diesem Ausführungsbeispiel
sorgen diese Durchgänge
dafür,
den Fluiddruck innerhalb der vorderen Seitenkammer 40 auf
einem Druck zu halten, welcher direkt proportional zu der Feder 26 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.