EP1013941A1 - Baugruppe zur Ansteuerung von Stellgliedern - Google Patents

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EP1013941A1
EP1013941A1 EP99125318A EP99125318A EP1013941A1 EP 1013941 A1 EP1013941 A1 EP 1013941A1 EP 99125318 A EP99125318 A EP 99125318A EP 99125318 A EP99125318 A EP 99125318A EP 1013941 A1 EP1013941 A1 EP 1013941A1
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sealing
valves
switching
control
actuator
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Buerkert Werke GmbH and Co KG
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    • Y10T137/87209—Electric

Definitions

  • the invention relates to an assembly of a pilot valve and four Switching valves, in particular for controlling actuators.
  • Such an assembly can form a 5/3 or 4/3 way valve and enables to control, for example, a double-acting hydraulic cylinder as an actuator.
  • Pilot valves are usually used, especially two electromagnetic pilot valves, the slide center position when not energized Pilot valves are taken and for the first or the second off-center Switch position of the slide one or the other pilot valve is controlled.
  • the object of the invention is to control fluid-operated 5/3 and Simplify 4/3-way valves so that all three switching positions of the valves can be switched by a single solenoid of a pilot valve.
  • the pilot valve is a 4/3-way valve.
  • the Effort and the construction volume for the two previously planned electromagnetic Pilot valves on the lower effort and the lower volume for one Pilot valve This makes it easier to attach the valves to valve terminals and that Interconnection of such valves on a common electrical supply line and a fluid supply line.
  • the actuation of an actuator is now generally described with reference to FIG described, which is shown here as a double-acting actuator cylinder 1.
  • the actuating cylinder 1 has a piston 2 and a working chamber 3 on the left side of the piston 2 and a working chamber 4 on the right side
  • the working chamber 3 is with a Port A is provided, and the working chamber 4 is provided with a port B.
  • the three switching examples each differ with regard to their middle position.
  • a floating circuit is implemented in the middle position shown in illustration a), at which the two working chambers 3, 4 are connected to the return line R.
  • the piston 2 is therefore free to move.
  • the switching example in illustration b) is realized in the middle position a blocking position in which the two working chambers 3, 4 each with the pressure P be charged.
  • the piston 2 is therefore blocked against movement.
  • Representation c) is also a locked position, the two here Working chambers 3, 4 are each cordoned off, i.e. closed.
  • the piston is 2 blocked.
  • solenoid valves M being used here as pilot valves, which are connected to switching valves S 1 and S 2 .
  • the solenoid valves and switching valves are provided with the index L or R.
  • An excitation voltage U can be applied to the solenoid valves.
  • the Switching valves are provided with a pressure port P and a return port R.
  • the letter P stands for a pressure connection in the table
  • the letter R stands for an unpressurized return line.
  • the switching states 1 to 3 shown in the table correspond to the circuit Figure 1a).
  • the switching states 2 to 4 shown in the table correspond to the circuit Figure 1b).
  • the switching states 1 to 3 shown in Table 2 correspond to the circuit according to Figure 1c).
  • the switching state 4 shown in Table 2 corresponds to a short circuit from P to R.
  • the pilot control element 10 has a housing 12, in which has two adjacent control chambers 20, 30 which are insulated from one another formed, of which only one can be seen in Figure 4. Open in each tax chamber Working connection and two pressure connections, the working connection with A and B is designated and the pressure connections are designated with P or R. Two of the connections in each control chamber 20 and 30 are provided with a sealing seat 21, 22 and 31, 32, respectively. With The sealing seats 21, 22 and 31, 32 generally operate with the reference number 14 provided switching element together. The switching element 14 can by acting on one Actuating extension 15 from a rest position into a first and a second position be moved. A total of three positions of the switching element 14 are possible.
  • an actuator 16 is provided (see in particular Figure 6), for example as an electromagnetic drive with a Polarized drive element is executed, the permanent magnet in the de-energized state a coil causes a central position of the actuation extension 15 and at Current flow depending on the direction of the current either in the actuating arm Adjusted in the direction of arrow 1 or in the direction of arrow 2.
  • the two positions 1 and 2 are one on the actuation extension 15 attached magnet 17 shown.
  • the coil of the actuator is with the Reference numeral 18 provided, and the switchable voltage source is in Figure 6 with the Reference number 19 provided.
  • the basic structure of the switching element 14, which consists of a core 11 and a this surrounding elastomer 13, and the storage of the switching element in Housing 12 is basically known from German utility model 295 07 380 that is expressly referred to. The details of the design of the switching element are therefore not further explained here.
  • the switching element 14 projects into each control chamber 20, 30 with a Sealing part 24 or 34 into it.
  • the two sealing parts 24, 34 are fixed to the Actuating extension 15 connected and are simultaneously with the actuating extension emotional.
  • the two sealing parts 24, 30 are arranged in different planes, that is crossed against each other. In contrast, they are on the upper side of the Control chambers 20, 30 arranged sealing seats 21, 31 and on the lower side of the Control chambers arranged sealing seats 22, 32 each at the same level.
  • the circuit shown in FIG. 9 is based on the circuit shown in FIG. 2 and used instead of the solenoid valves M shown there that known from Figures 4 to 8 Pilot control.
  • the circuit shown corresponds to the example shown in FIG. 1a).
  • a floating circuit is realized in which the two Working chambers of the actuator are connected to R.
  • FIG. 11 shows the pilot control element known from FIG. 9 with the one from FIG. 3 known circuit of the switching valves combined. The result is the one known from FIG. 1c) Circuit, wherein in the rest position shown in Figure 11, in which the two Pressure ports P of the pilot element are blocked, both the two Working chambers of the actuator and the ports P, R are blocked.
  • FIGS. 4 to 8 a valve block is shown in FIGS Combination of the switching valves S with a pilot control element according to FIGS. 4 to 8 is achieved.

Abstract

Eine Baugruppe aus einem Vorsteuerventil (10) und vier Schaltventilen (S), insbesondere zur Ansteuerung von Stellgliedern (1), ist dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (10) ein 4/3 - Wege-Ventil ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe aus einem Vorsteuerventil und vier Schaltventilen, insbesondere zur Ansteuerung von Stellgliedern.
Eine solche Baugruppe kann ein 5/3- oder 4/3-Wege-Ventil bilden und ermöglicht es, als Stellglied beispielsweise einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder anzusteuern. Als Vorsteuerventile werden üblicherweise Schieberventile verwendet, insbesondere zwei elektromagnetische Vorsteuerventile, wobei die Schiebermittelstellung bei nicht erregten Vorsteuerventilen eingenommen wird und für die erste bzw. die zweite außermittige Schaltstellung des Schiebers das eine bzw. das andere Vorsteuerventil angesteuert wird. Ein ähnlich hoher oder sogar noch höherer Vorsteueraufwand besteht bei entsprechenden Membranventilen in 5/3- und 4/3-Wege-Ausführung. Insbesondere bei der Verwendung dieser Ventile in Ventilinseln aneinandergereihter Bauart ergibt sich ein hoher Aufwand für die Herstellung der elektrischen Verbindungen der Magnetspulenkontakte der Vorsteuerventile zu einer elektrischen Steueranschlußleiste.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ansteuerung von fluidbetätigten 5/3- und 4/3-Wege-Ventilen derart zu vereinfachen, daß alle drei Schaltstellungen der Ventile durch eine einzige Magnetspule eines Vorsteuerventils geschaltet werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Baugruppe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Vorsteuerventil ein 4/3-Wege-Ventil ist. Auf diese Weise reduzieren sich der Aufwand und das Bauvolumen für die beiden bisher vorgesehenen elektromagnetischen Vorsteuerventile auf den geringeren Aufwand und das geringere Volumen für ein einziges Vorsteuerventil. Dadurch erleichtert sich der Anbau der Ventile an Ventilinseln und das Zusammenschalten derartiger Ventile an eine gemeinsame elektrische Versorgungsleitung und eine Fluid-Versorgungsleitung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
  • Figur 1 schematisch ein Stellglied mit verschiedenen Schaltungsvarianten;
  • Figur 2 schematisch ein erstes Schaltschema für ein Stellglied;
  • Figur 3 schematisch ein zweites Schaltschema für ein Stellglied;
  • Figur 4 schematisch einen Teil eines Gehäuses eines Vorsteuerelementes mit Steuerkammer und darin angeordnetem Dichtteil;
  • Figur 5 in einer schematischen Schnittansicht ein Vorsteuerelement;
  • Figur 6 schematisch ein Betätigungsorgan, das bei den Vorsteuerelement von Figur 5 verwendet werden kann;
  • Figur 7 in einer schematischen Draufsicht ein Schaltelement, das bei dem Vorsteuerelement von Figur 5 verwendet wird;
  • Figur 8 einen schematischen Querschnitt durch die beiden Steuerkammern des Vorsteuerelements von Figur 5;
  • Figur 9 schematisch das erste Schaltschema für ein Stellglied mit einem Vorsteuerelement gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • Figur 10 schematisch das erste Schaltschema für ein Stellglied mit einem Vorsteuerelement gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • Figur 11 schematisch das zweite Schaltschema für ein Stellglied mit einem Vorsteuerelement gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • Figur 12 einen Schnitt durch eine Ventilinsel mit Vorsteuerelement; und
  • Figur 13 in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus der in Figur 12 gezeigten Ventilinsel.
Anhand von Figur 1 wird nun allgemein die Ansteuerung eines Stellgliedes beschrieben, das hier als doppeltwirkender Stellzylinder 1 gezeigt ist. Der Stellzylinder 1 weist einen Kolben 2 sowie eine Arbeitskammer 3 auf der linken Seite des Kolbens 2 und eine Arbeitskammer 4 auf der rechten Seite auf Die Arbeitskammer 3 ist mit einem Anschluß A versehen, und die Arbeitskammer 4 ist mit einem Anschluß B versehen.
In den Darstellungen a) bis c) von Figur 1 sind verschiedene Arten der Ansteuerung des Stellzylinders gezeigt. In jedem Beispiel wird ein 4/3-Wege-Ventil verwendet. Bei der jeweils linken Schaltstellung wird die Arbeitskammer 3 mit einem unter einem Druck P stehenden Fluid beaufschlagt, beispielsweise Druckluft, während die rechte Arbeitskammer 4 mit einem als Rücklauf dienenden Anschluß R verbunden ist. Der Kolben 2 wird somit nach rechts beaufschlagt. In der jeweils rechten Schaltstellung wird die Arbeitskammer 4 über den Anschluß B mit dem Druck P beaufschlagt, während die linke Arbeitskammer 3 mit der Rücklaufleitung R verbunden wird. Daher wird der Kolben 2 nach links beaufschlagt.
Die drei Schaltbeispiele unterscheiden sich jeweils hinsichtlich ihrer Mittelstellung. Bei der in Darstellung a) gezeigten Mittelstellung ist eine Schwimmschaltung realisiert, bei der die beiden Arbeitskammern 3, 4 mit der Rücklaufleitung R verbunden sind. Der Kolben 2 ist also frei beweglich. Das Schaltbeispiel in Darstellung b) realisiert in der Mittelstellung eine Sperrstellung, in der die beiden Arbeitskammern 3, 4 jeweils mit dem Druck P beaufschlagt werden. Der Kolben 2 ist also gegen eine Bewegung blockiert. Im Beispiel der Darstellung c) ist ebenfalls eine Sperrstellung realisiert, wobei hier die beiden Arbeitskammern 3, 4 jeweils abgesperrt sind, also geschlossen. Auch hier ist der Kolben 2 blockiert.
In Figur 2 ist nun ein Beispiel für die Ansteuerung eines Stellzylinders beschrieben, wobei hier als Vorsteuerventile Magnetventile M verwendet werden, die mit Schaltventilen S1 und S2 verbunden sind. Je nach der Zuordnung zur rechten oder zur linken Arbeitskammer des Stellgliedes sind die Magnetventile und Schaltventile mit dem Index L bzw. R versehen.
An die Magnetventile kann eine Erregungsspannung U angelegt werden. Die Schaltventile sind mit einem Druckanschluß P sowie einem Rücklaufanschluß R versehen.
In Abhängigkeit von der Ansteuerung der Magnetventile M lassen sich mit der in Figur 2 gezeigten Schaltung verschiedene Ansteuerungsarten für das Stellglied 1 erzielen. Die verschiedenen Möglichkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.
UL UR S1L S2L S1R S2R Betriebsart
1 0 0 Pzu Roffen Pzu Roffen Antrieb frei beweglich
2 L 0 Poffen Rzu Pzu Roffen Antrieb nach rechts
3 0 L Pzu Roffen Poffen Rzu Antrieb nach links
4 L L Poffen Rzu Poffen Rzu Antrieb fixiert
Der Buchstabe P steht in der Tabelle für einen Druckanschluß, und der Buchstabe R steht für eine drucklose Rücklaufleitung.
Die in der Tabelle gezeigten Schaltzustände 1 bis 3 entsprechen der Schaltung aus Figur 1a). Die in der Tabelle gezeigten Schaltzustände 2 bis 4 entsprechen der Schaltung aus Figur 1b).
In Figur 3 ist eine andere Art der Schaltung des Stellgliedes 1 gezeigt. Die sich hierbei ergebenden Betriebsarten sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt.
UL UR S1L S2L S1R S2R Betriebsart
1 0 0 Pzu Rzu Pzu Rzu Antrieb fixiert
2 0 L Pzu Rauf Pauf Rzu Antrieb nach links
3 L O Pauf Rzu Pzu Rauf Antrieb nach rechts
4 L L Pauf Rauf Pauf Rauf Antrieb fixiert
Die in Tabelle 2 gezeigten Schaltzustände 1 bis 3 entsprechen der Schaltung gemäß Figur 1c). Der in Tabelle 2 gezeigte Schaltzustand 4 entspricht einem Kurzschluß von P zu R.
Anstelle der Vorsteuerung durch Magnetventile, die den Einsatz von verschiedenen Magnetventilen erfordert, können dieselben Schaltungsarten durch ein einziges Vorsteuerelement erzielt werden, das als 4/3-Wege-Ventil ausgeführt ist.
Anhand der Figuren 4 bis 8 wird nun allgemein der Aufbau eines solchen Vorsteuerelements beschrieben. Das Vorsteuerelement 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in welchem zwei nebeneinanderliegende, voneinander isolierte Steuerkammern 20, 30 ausgebildet, von denen in Figur 4 nur eine zu sehen ist. In jeder Steuerkammer münden ein Arbeitsanschluß und zwei Druckanschlüsse, wobei der Arbeitsanschluß mit A bzw. B bezeichnet ist und die Druckanschlüsse mit P bzw. R bezeichnet sind. Zwei der Anschlüsse in jeder Steuerkammer 20 bzw. 30 sind mit einem Dichtsitz 21, 22 bzw. 31, 32 versehen. Mit den Dichtsitzen 21, 22 und 31, 32 arbeitet ein allgemein mit dem Bezugszeichen 14 versehenes Schaltelement zusammen. Das Schaltelement 14 kann durch Einwirken auf einen Betätigungsfortsatz 15 aus einer Ruhestellung heraus in eine erste und eine zweite Stellung bewegt werden. Insgesamt sind also drei Stellungen des Schaltelementes 14 möglich. Zur Betätigung des Schaltelementes 14 ist ein Betätigungsorgan 16 vorgesehen (siehe insbesondere Figur 6), das beispielsweise als elektromagnetischer Antrieb mit einem polarisierten Antriebselement ausgeführt ist, dessen Dauermagnet im stromlosen Zustand einer Spule eine Mittelstellung des Betätigungsfortsatzes 15 hervorruft und bei Stromdurchfluß in Abhängigkeit von der Stromrichtung den Betätigungsarm entweder in Richtung des Pfeils 1 oder in Richtung des Pfeils 2 verstellt.
In Figur 6 sind die beiden Stellungen 1 und 2 eines am Betätigungsfortsatz 15 angebrachten Magneten 17 gezeigt. Die Spule des Betätigungsorgans ist mit dem Bezugszeichen 18 versehen, und die umschaltbare Spannungsquelle ist in Figur 6 mit dem Bezugszeichen 19 versehen.
Der grundsätzliche Aufbau des Schaltelements 14, das aus einem Kern 11 und einem diesen umgebenden Elastomer 13 besteht, sowie die Lagerung des Schaltelementes im Gehäuse 12 ist grundsätzlich aus dem deutschen Gebrauchsmuster 295 07 380 bekannt, auf das ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Details der Ausgestaltung des Schaltelementes werden daher hier nicht weiter erläutert.
Anhand der Figuren 7 und 8 wird nun die Wirkungsweise des Vorsteuerelements genauer beschrieben. Das Schaltelement 14 ragt in jede Steuerkammer 20, 30 mit einem Dichtteil 24 bzw. 34 hinein. Die beiden Dichtteile 24, 34 sind fest mit dem Betätigungsfortsatz 15 verbunden und werden gleichzeitig mit dem Betätigungsfortsatz bewegt. Die beiden Dichtteile 24, 30 sind in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, also gegeneinander verschränkt. Dagegen befinden sich die auf der oberen Seite der Steuerkammern 20, 30 angeordneten Dichtsitze 21, 31 sowie die auf der unteren Seite der Steuerkammern angeordneten Dichtsitze 22, 32 jeweils auf demselben Niveau.
Wenn ausgehend von der in Figur 8 gezeigten Ruhestellung die Dichtteile 24, 34 nach oben beaufschlagt werden, ergibt sich hinsichtlich der Steuerkammer 20 keine Änderung des Schaltzustandes, da sich das Dichtteil 24 elastisch verformt und weiterhin an dem Dichtsitz 21 anliegt, während das Dichtteil 34 in der Steuerkammer 30 vom Dichtsitz 32 abgehoben und gegen den Dichtsitz 31 gedrückt wird. Wenn dagegen die Dichtteile 24, 34 nach unten beaufschlagt werden, ergibt sich hinsichtlich der Steuerkammer 30 keine Änderung des Schaltzustandes, während das Dichtteil 24 der Steuerkammer 20 vom Dichtsitz 21 abgehoben und gegen den Dichtsitz 22 gedrückt wird. Es ist offensichtlich, daß abweichende Schaltzustände erzielt werden können, indem die Belegung der Anschlüsse geeignet vertauscht wird. Es ist außerdem möglich, anstelle der gegeneinander verschränkten Dichtteile solche zu verwenden, die in einer Ebene angeordnet sind, wenn gleichzeitig gegeneinander versetzte Dichtteile 21 und 31 bzw. 22 und 32 verwendet werden.
Die in Figur 9 gezeigte Schaltung basiert auf der in Figur 2 gezeigten Schaltung und verwendet anstelle der dort gezeigten Magnetventile M das aus den Figuren 4 bis 8 bekannte Vorsteuerelement. Die gezeigte Schaltung entspricht dem in Figur 1a) dargestellten Beispiel. In der in Figur 9 gezeigten Ausgangsstellung, in der die beiden Druckanschlüsse P des Vorsteuerelementes geschlossen sind, ist eine Schwimmschaltung realisiert, in der die beiden Arbeitskammern des Stellgliedes mit R verbunden sind.
In Figur 10 ist eine ähnliche Schaltung erzielt, wobei hier die Belegung der Anschlüsse des Vorsteuerelementes geändert wurde. Die erzielte Schaltung entspricht dem Beispiel aus Figur 1b). In der Ausgangsstellung des Ventilelementes, in der die beiden Rücklaufanschlüsse R gesperrt sind, ist der Kolben des Stellgliedes durch beidseitige Druckbeaufschlagung mit P blockiert.
In Figur 11 wird das aus Figur 9 bekannte Vorsteuerelement mit der aus Figur 3 bekannten Schaltung der Schaltventile kombiniert. Es ergibt sich die aus Figur 1c) bekannte Schaltung, wobei in der in Figur 11 gezeigten Ruhestellung, bei der die beiden Druckanschlüsse P des Vorsteuerelementes blockiert sind, sowohl die beiden Arbeitskammern des Stellgliedes als auch die Anschlüsse P, R gesperrt sind.
In den Figuren 12 und 13 ist schließlich ein Ventilblock gezeigt, der durch Kombination der Schaltventile S mit einem Vorsteuerelement gemäß den Figuren 4 bis 8 erzielt ist. Gut erkennbar ist der besonders kompakte Aufbau, der sich ergibt, da nur eine Vorsteuerspule erforderlich ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besondere Eignung für die Verwendung in einem Ventilreihensystem mit durchgehender pneumatischer Versorgungsleiste und elektrischer Anschlußleiste für die Spannungsversorgung bzw. Ansteuerung der Spulen mit digitalen Impulsen aus der Feldbustechnik. Weiterhin ergibt sich eine hohe Durchflußleistung, da nur wenige Strömungsumleitungen erforderlich sind. Da alle Komponenten der Vorsteuerung und der Schaltventile reibungsfrei ausgeführt sind, ergibt sich eine besondere Eignung für den ungeschmierten Einsatz (ohne Grundschmierung mit trockener Druckluft) mit wenig Verschleiß und hoher Lebensdauer.

Claims (6)

  1. Baugruppe aus einem Vorsteuerventil (10) und vier Schaltventilen (S), insbesondere zur Ansteuerung von Stellgliedern (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (10) ein 4/3- Wege-Ventil ist.
  2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil ein Gehäuse (12) enthält, in dem zwei Steuerkammern (20; 30) gebildet sind, die gegeneinander isoliert sind und jeweils einen Arbeitsanschluß sowie zwei Druckanschlüsse aufweisen, wobei zwei der Anschlüsse mit jeweils einem Dichtsitz (21, 22; 31, 32) versehen sind, sowie ein Schaltelement (14), das bewegbar im Gehäuse (12) gelagert ist und in jeder Schaltkammer (20; 30) ein Dichtteil (24; 34) aufweist, das mit den Dichtsitzen (21, 22; 31, 32) derart zusammenwirken kann, daß diese geöffnet oder geschlossen sind, und ein Betätigungsorgan (16) für das Schaltelement (14), wobei das Betätigungsorgan (16) das Schaltelement (14) in drei Stellungen bringen kann.
  3. Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsitze (21, 22; 31, 32) einer Steuerkammer (20; 30) einander gegenüberliegend auf der einen und der anderen Seite der Steuerkammer angeordnet sind und das in dieser Steuerkammer angeordnete Dichtteil (24, 34) entweder an dem einen oder dem anderen Dichtsitz anliegt.
  4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den beiden Steuerkammern angeordneten Dichtteile (24; 34) sich in unterschiedlichen Ebenen erstrecken und in der Ruhestellung eines der Dichtteile (24) an dem auf der einen Seite der entsprechenden Steuerkammer (20) angeordneten Dichtsitz (21) anliegt, während das andere Dichtteil (34) an dem auf der anderen Seite der anderen Steuerkammer (30) angeordneten Dichtsitz (32) anliegt.
  5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (S) Membranventile sind.
  6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (S) eine Durchflußverstärkungsfunktion haben.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004027268A1 (de) * 2002-09-13 2004-04-01 Imi Norgren-Herion Fluidtronic Gmbh & Co. Kg Mehrwegeventil

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6357335B1 (en) * 1999-12-23 2002-03-19 Sox Corporation Pneumatic volume booster for valve positioner
US7156121B2 (en) * 2003-12-11 2007-01-02 Cox Christopher L Valve position monitor and method of use
DE102004045057A1 (de) * 2004-09-15 2006-03-30 Bar-Pneumatische Steuerungssysteme Gmbh Steuerventil
EP1899634B1 (de) 2005-06-27 2011-08-24 Bürkert Werke GmbH Ventilvorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1249404A (fr) * 1959-11-14 1960-12-30 Rech Etudes Production Sarl Vérin hydraulique autonome à alimentation électrique et à commande électrique
US3556144A (en) * 1969-11-10 1971-01-19 Nordberg Manufacturing Co Directional control valve and method of making
DE3630200A1 (de) * 1986-09-04 1988-03-17 Rexroth Mannesmann Gmbh Hydraulisches servoventil
US4765370A (en) * 1985-11-29 1988-08-23 Fujikura Rubber Ltd. Directional control valve
DE19502212C1 (de) * 1995-01-25 1996-07-11 Samson Ag Elektropneumatischer Umformer

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2569881A (en) * 1945-06-07 1951-10-02 Parker Appliance Co Remotely controlled reversing valve
US2891518A (en) * 1956-12-10 1959-06-23 Krapf John Albert Valve mechanism for controlling delivery of fluid under pressure to a fluid operatedmotor
USRE26028E (en) * 1963-05-16 1966-05-17 Pilot operated control valve mechanism
US3411536A (en) * 1966-07-06 1968-11-19 Koehring Co Pilot operated control valve mechanism
USRE29481E (en) * 1971-02-01 1977-11-29 Fluid Devices, Ltd. Multi-way directional fluid flow control valve arrangement
DE2147439A1 (de) * 1971-09-23 1973-04-05 Abex Gmbh Hydraulische schaltung und ventilanordnung
JPS58180877A (ja) * 1982-02-12 1983-10-22 Toyooki Kogyo Co Ltd 方向制御弁装置
US4540020A (en) * 1984-04-20 1985-09-10 Taplin John F Supply control valve with integral pressure limiter
US4516605A (en) * 1984-04-20 1985-05-14 Taplin John F Four-way control valve
LU85774A1 (fr) * 1985-02-13 1985-07-24 Hydrolux Sarl Hydraulischer steuerblock
JPS62127583A (ja) * 1985-11-29 1987-06-09 Fujikura Rubber Ltd ダイアフラム型パイロツト操作方向切換弁
JPS62209277A (ja) * 1986-03-10 1987-09-14 Fujikura Rubber Ltd 空圧式流路切換弁
DE29507380U1 (de) * 1995-05-03 1995-08-24 Buerkert Werke Gmbh & Co Fluidisches Steuerelement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1249404A (fr) * 1959-11-14 1960-12-30 Rech Etudes Production Sarl Vérin hydraulique autonome à alimentation électrique et à commande électrique
US3556144A (en) * 1969-11-10 1971-01-19 Nordberg Manufacturing Co Directional control valve and method of making
US4765370A (en) * 1985-11-29 1988-08-23 Fujikura Rubber Ltd. Directional control valve
DE3630200A1 (de) * 1986-09-04 1988-03-17 Rexroth Mannesmann Gmbh Hydraulisches servoventil
DE19502212C1 (de) * 1995-01-25 1996-07-11 Samson Ag Elektropneumatischer Umformer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004027268A1 (de) * 2002-09-13 2004-04-01 Imi Norgren-Herion Fluidtronic Gmbh & Co. Kg Mehrwegeventil

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