DE102007032684A1

DE102007032684A1 - Elektromagnetisches Membranventil mit einem schließkraftverstärkenden Mechanismus

Info

Publication number: DE102007032684A1
Application number: DE102007032684A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Tsukubamirai Ito; Hideyuki Tsukubamirai Takada
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2027-07-14
Also published as: JP4696188B2; DE102007032684B4; US20080029725A1; CN101153668A; JP2008039083A; CN101153668B; US7690622B2

Abstract

Ein Hilfsventilelement, eine Hilfspilotdruckkammer für die Zufuhr eines Pilotfluiddrucks zu dem Hilfsventilkörper und eine Übertragungsstange zur Übertragung einer Betätigungskraft des Hilfsventilkörpers auf eine Hauptmembran sind separat von der Hauptmembran vorgesehen, die durch Aufbringung des Pilotfluiddruckes in einem Membranventilbereich in Kontakt mit einem Hauptventilsitz tritt oder von diesem abgehoben wird, als ein Mechanismus zur Verstärkung der Ventilschließkraft der Hauptmembran, damit die Hauptmembran nicht von dem Ventilsitz abgehoben wird, auch wenn der Fluiddruck von einer Last als ein Gegendruck auf die Hauptmembran aufgebracht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Membranventil, welches einen Strömungsdurchgang öffnet und schließt, indem eine Membran in Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht oder von diesem abgehoben wird, und insbesondere auf ein elektromagnetisches Membranventil, das einen schließkraftverstärkenden Mechanismus mit Hilfe der oben genannten Membran aufweist.
Im Allgemeinen weisen elektromagnetische Membranventile einen Ventilaufbau mit einem Zweiwegeventil auf, wie es beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2001-304436 A beschrieben ist. Dieses elektromagnetische Membranventil ist so gestaltet, dass es einen Strömungsdurchgang öffnet und schließt, indem eine Membran in Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht oder von diesem abgehoben wird, der in der Mitte eines Strömungsdurchgangs ausgebildet ist, welcher einen Zufuhranschluss mit einem Ausgangsanschluss verbindet. Außerdem ist das elektromagnetische Membranventil so gestaltet, dass es die Membran mit Hilfe eines internen elektromagnetventilbetätigten Pilotventils öffnet und schließt.
Die Sauerstoffkondensation ist einer der Einsatzzwecke eines solchen elektromagnetischen Membranventils. Die Sauerstoffkondensation wird durchgeführt, wie es in 7 beispielhaft dargestellt ist, indem eine Elektromagnetventilanordnung gebildet wird, bei welcher erste bis vierte elektromagnetische Membranventile 1a, 1b, 1c und 1d auf einer Verteilerbasis 2 angebracht werden, die einen Strömungsdurchgang 3 für die Zufuhr, einen Strömungsdurchgang 4 zum Ablassen und zwei Strömungsdurchgänge 5a und 5b für den Ausgang aufweist. Die Sauerstoffkondensation wird durchgeführt, indem erste und zweite Tanks 6a und 6b, die als Behälter zur Verwendung bei der Stickstoffabsorption dienen, mit den oben genannten beiden Strömungsdurchgängen 5a und 5b für den Ausgang verbunden werden. Die Sauerstoffkondensation wird durchgeführt, indem Druckluft den oben genannten Tanks 6a und 6b zugeführt oder von diesen abgeführt wird, wobei die oben genannten vier elektromagnetischen Membranventile 1a, 1b, 1c und 1d wahlweise und nach Bedarf betätigt werden.
Wenn aber beispielsweise die Druckluft dem zweiten Tank 6b zugeführt wird, indem das zweite elektromagnetische Membranventil 1b von einer dargestellten Position mit geschlossenem Ventil zu einer Position mit offenem Ventil geschaltet wird, in einem Zustand, in welchem das erste elektromagnetische Membranventil 1a wieder zu einer dargestellten Position mit geschlossenem Ventil geschaltet ist, und wenn ein gefüllter Zustand gehalten wird, nachdem die Druckluft dem ersten Tank 6a durch Schalten des ersten elektromagnetischen Membranventils 1a von einer dargestellten Position mit geschlossenem Ventil zu einer Position mit offenem Ventil zugeführt und die Druckluft aufgefüllt wird, wird der Luftdruck in dem oben genannten Strömungsdurchgang 3 für die Zufuhr zeitweise abgesenkt. Dadurch wird die Membran des ersten elektromagnetischen Ventils 1a manchmal durch einen Gegendruck von dem ersten Tank 6a zeitweise aufgepresst. Dies kann in einem Fall auftreten, in dem Druckluft dem ersten Tank 6a mit Hilfe des ersten elektromagnetischen Membranventils 1a in einem Zustand zugeführt wird, in welchem die Druckluft auch mit Hilfe des zweiten elektromagnetischen Membranventils 1b in den zweiten Tank 6b aufgefüllt und gehalten wird.
Somit zeigt das elektromagnetische Membranventil manchmal aufgrund des Gegendruckes von einer Last in Abhängigkeit von der Verwendungsrichtung ein instabiles Verhalten. Dies führt daher zu einer Absenkung der Zuverlässigkeit oder Genauigkeit von fluidsteuernden Vorrichtungen, und es besteht das Bedürfnis für eine baldige Verbesserung.
Beschreibung der Erfindung
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisches Membranventil mit einer starken Ventilschließkraft und einer guten Betriebsstabilität vorzuschlagen, bei dem eine Membran keine Möglichkeit hat, einen Ventilsitz zu öffnen, auch wenn von einer Last ein Fluiddruck als Gegendruck auf die Membran ausgeübt wird.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ein elektromagnetisches Membranventil mit einem Schließkraftverstärkungsmechanismus vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Membranventilbereich mit einem Zufuhranschluss und einem Ausgangsanschluss zur Verwendung in einer Hauptfluidöffnung an der oben genannten Befestigungsfläche, einem Hauptventilsitz, der in der Mitte eines Hauptströmungsdurchgangs, welcher die beiden Anschlüsse verbindet, positioniert ist, eine Hauptmembran zum Öffnen und Schließen des oben genannten Hauptströmungsdurchgangs, wobei sie in Kontakt mit dem Hauptventilsitz steht oder von diesem abgehoben ist, und eine Hauptpilotdruckkammer aufweist, die eine Betätigungskraft in einer Richtung ausübt, in welcher die Hauptmembran in Kontakt mit dem oben genannten Hauptventilsitz gebracht wird, in einem Gehäuse aufweist, welches die Befestigungsfläche zum Anbringen des Gehäuses an einer Verteilerbasis aufweist, und einen elektromagnetbetätigten Pilotventilbereich für die Zufuhr und Abfuhr eines Pilotfluides zu der oben genannten Hauptpilotdruckkammer, wobei der oben genannte Membranventilbereich außerdem einen Hilfsventilkörper für die Verstärkung der Ventilschließkraft der Hauptmembran, eine Hilfspilotdruckkammer zum Aufbringen des Pilotfluides von dem oben genannten Pilotventilbereich auf den Hilfsventilkörper und eine Übertragungsstange zur Übertragung der Betätigungskraft des Hilfsventilkörpers auf die oben genannte Hauptmembran durch Verschiebung gemeinsam mit dem oben genannten Hilfsventilkörper aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung sind der oben genannte Hilfsventilkörper und die Übertragungsstange vorzugsweise in Reihe mit der oben genannten Hauptmembran konzentrisch zu der Hauptmembran angeordnet, und die oben genannten Hauptpilotdruckkammer und die Hilfspilotdruckkammer können mit einander in Verbindung stehen.
Außerdem ist bei der vorliegenden Erfindung der Hilfsventilkörper vorzugsweise so gestaltet, dass er eine Position vor einem Hubende annimmt, wenn das Pilotfluid beiden der oben genannten Pilotdruckkammern zugeführt wird, indem ein Bereich des Hubes des oben genannten Hilfsventilkörpers größer eingestellt wird als ein Betätigungshub der Hauptmembran. Dadurch wird die Hauptmembran in Kontakt mit dem Hauptventilsitz gehalten.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der oben genannte Hilfsventilkörper auch durch einen Kolben gebildet werden, oder er kann auch durch die Membran gebildet werden, die so ausgestaltet ist, dass sie die gleiche Form und Größe aufweist wie die Form und Größe der oben genannten Hauptmembran.
Wenn der Hilfsventilkörper aus einem Kolben gebildet wird, ist die oben genannte Übertragungsstange vorzugsweise einstückig mit dem Kolben ausgebildet, und die oben genannte Hilfspilotdruckkammer und die Hauptpilotdruckkammer können miteinander über eine kontinuierliche Öffnung in Verbindung stehen, die durch einen inneren Teil des Kolbens und die Übertragungsstange hindurch tritt.
Außerdem besteht bei der vorliegenden Erfindung das oben genannte Gehäuse vorzugsweise aus einem ersten Block mit der oben genannten Befestigungsflä che, einem zweiten Block, der mit dem ersten Block verbunden ist, und einem dritten Block, der mit dem zweiten Block verbunden ist, und wobei die oben genannten Hauptmembran zwischen dem oben genannten ersten Block und dem zweiten Block angeordnet ist und wobei die oben genannte Hilfsmembran zwischen dem zweiten Block und dem dritten Block angeordnet ist, und wobei die oben genannte Übertragungsstange in dem zweiten Block vorgesehen ist, und wobei ein elektromagnetisches Membranventil, das keinen Schließkraftverstärkungsmechanismus aufweist, gebildet werden kann, indem der oben genannte zweite Block, der Hilfsventilkörper und die Übertragungsstange entfernt werden und indem der oben genannte erste Block und der dritte Block über die Hauptmembran miteinander verbunden werden.
Da die über die Hauptmembran ausgeübte Ventilschließkraft mit Hilfe des Hilfsventilkörpers verstärkt wird, besteht bei der vorliegenden Erfindung keine Möglichkeit, dass die Hauptmembran den Hauptventilsitz öffnet, auch wenn der Fluiddruck von der Last als Gegendruck auf die Hauptmembran aufgebracht wird. Dies führt zu einer guten Betriebsstabilität.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt, der ein elektromagnetisches Membranventil mit einem Schließkraftverstärkungsmechanimus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine vergrößerte Teilansicht von 1.
3 ist ein Schnitt, der ein Elektromagnetventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Schnitt, der ein Elektromagnetventil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Schnitt, der ein Elektromagnetventil gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Luftdruckkreisdiagramm, das eine Elektromagnetventilanordnung darstellt, die durch Elektromagnetventile gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut wird.
7 ist ein Luftdruckkreisdiagramm, das ein herkömmliches Elektromagnetventil darstellt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines elektromagnetischen Membranventils mit einem Schließkraftverstärkungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung (nachfolgend manchmal einfach als "Elektromagnetventil" bezeichnet). Ein Elektromagnetventil 10A gemäß der ersten Ausführungsform besteht aus einem Membranventilbereich 11, der so aufgebaut ist, dass er einen Hauptströmungsdurchgang öffnet und schließt, indem er eine Hauptmembran 14 in Kontakt mit einem Hauptventilsitz 16 in der Mitte eines Hauptströmungsdurchgangs 15, welcher einen Zufuhranschluss B mit einem Ausgangsanschluss A verbindet, bringt oder von diesem abhebt, und einem solenoid(elektromagnet)betätigten Pilotventilbereich 12, welcher arbeitet, um die oben genannte Hauptmembran 14 durch Zufuhr und Abfuhr eines Pilotfluides zu öffnen und zu schließen. Außerdem weist der oben genannte Membranventilbereich 11 einen Hilfsventilkörper 17 auf, der eine Membran 17a als einen Mechanismus zur Verstärkung der Ventilschließkraft der oben genannten Hauptmembran 14 umfasst.
Bei der unten erfolgenden Erläuterung wird die Membran 17a, die den oben genannten Hilfsventilkörper 17 bildet, als "Hilfsmembran" bezeichnet.
Der oben genannten Membranventilbereich 11 weist ein Gehäuse 13 mit einer von oben gesehen im Wesentlichen rechteckigen Form auf. Eine untere Fläche des Gehäuses 13 ist so gestaltet, dass sie eine im Wesentlichen flache Befestigungsfläche 18 zur Anbringung an einer Ventilbefestigungsfläche einer Verteilerbasis ist. An der Befestigungsfläche 18 sind der oben genannte Zufuhranschluss P, der Ausgangsanschluss A, ein Pilotzufuhranschluss PP und ein Pilotablassanschluss PE ausgebildet. Außerdem ist ein Dichtelement 19, das den Umfang jedes der Anschlüsse umgibt, an der Befestigungsfläche 18 angebracht.
Die Positionsbeziehung zwischen den oben genannten Anschlüssen P, A, PP und PE ist so, dass der runde Ausgangsanschluss A in der Mitte der oben genannten Befestigungsfläche 18 angeordnet ist, dass der kreisförmige Zufuhranschluss P konzentrisch so angeordnet ist, dass er den Umfang des Ausgangsanschlusses A umgibt, und dass der Pilotzufuhranschluss PP und der Pilotablassanschluss PE an einer Position angeordnet sind, an welcher sie einander zugewandt sind, wobei sie eine Mittelachse L des oben genannten Ausgangsanschlusses A an einer Außenseite des Zufuhranschlusses P zwischen sich aufnehmen.
Im Inneren des oben genannten Gehäuses 13 erstrecken sich ein zufuhrseitiger Hauptströmungsdurchgang 15P, der mit dem oben genannten Zufuhranschluss P kommunizieren kann, ein ausgangsseitiger Hauptströmungsdurchgang 15A, der mit dem Ausgangsanschluss A kommunizieren kann, ein Pilotzufuhrströmungsdurchgang 22, der mit einem Pilotzufuhranschluss PP kommunizieren kann, und ein Pilotablassströmungsdurchgang 23, der mit einem Pilotablassan schluss PE kommunizieren kann, so aufwärts, dass sie parallel zu der oben genannten Mittelachse L verlaufen. Bei der oben genannten Anordnung bilden der zufuhrseitige Hauptströmungsdurchgang 15P und der ausgangsseitige Hauptströmungsdurchgang 15A einen Teil des oben genannten Hauptströmungsdurchgangs 15, und sie können jeweils mit einer Hauptventilkammer 24 kommunizieren, in welcher die oben genannte Hauptmembran 14 aufgenommen ist. Außerdem können der zufuhrseitige Hauptströmungsdurchgang 15P und der ausgangsseitige Hauptströmungsdurchgang 15A miteinander durch die Hauptventilkammer 24 kommunizieren. Der oben genannte Hauptventilsitz 16 ist in der Hauptventilkammer 24 so ausgebildet, dass er einen Umfang des oben genannten ausgangsseitigen Hauptströmungsdurchgangs 15A, der sich zu der Hauptventilkammer 24 öffnet, umgibt.
Der oben genannte zufuhrseitige Hauptströmungsdurchgang 156, der eine Kreisform aufweist, ist in eine Vielzahl von Lochbereichen mit einer Bogenform unterteilt, indem eine äußere Umfangswand des Durchgangs und eine Innenumfangsseitenwand, die den ausgangsseitigen Hauptströmungsdurchgang 15A unterteilt, miteinander durch eine Vielzahl von Verbindungswänden in radialer Richtung verbunden werden.
Außerdem erstrecken sich der oben genannte Pilotzufuhrströmungsdurchgang 22 und der Pilotablassströmungsdurchgang 23 weiter, wobei sie durch kontinuierliche Öffnungen 25 hindurch treten, die an Endbereichen der oben genannten Hauptmembran 14 und der Membran 17a ausgebildet sind, und sie können mit einem Pilotzufuhranschluss PI des oben genannten Pilotventilbereiches 12 bzw. einem Pilotablassanschluss PR kommunizieren.
Die oben genannte Hauptmembran 14 ist zu einer runden Scheibenform geformt mit einem gummielastischen Material, wobei ihr äußerer Umfangsbereich luftdicht durch das Gehäuse 13 gehalten wird. Dadurch wird die Hauptmembran 14 an einer konzentrischen Position zu dem oben genannten Ausgangsanschluss A so angeordnet, dass ihr mittlerer Bereich in eine Richtung verschiebbar ist, in der ihr mittlerer Bereich in Kontakt mit dem oben genannten Hauptventilsitz 16 steht oder von diesem abgehoben ist (obere und untere Richtung). Außerdem ist die oben genannte Hauptventilkammer 24 mit Hilfe der Hauptmembran 14 in einen Hauptströmungsdurchgangsseitenbereich 24a, in dem der oben genannte Hauptventilsitz 16 positioniert ist, und eine Hauptpilotdruckkammer 24b an einer gegenüberliegenden Seite unterteilt. Diese Hauptpilotdruckkammer 24b kann durch durchgehende Öffnungen 26a und 26b mit einem Pilotausgangsanschluss PA des oben genannten Pilotventilbereiches 12 kommunizieren.
An einer unteren Fläche der oben genannten Hauptmembran 14 ist ein kreisförmiger Ventildichtungsbereich 14a ausgebildet, welcher den Hauptventilsitz 16 verschließt, indem er in Kontakt mit dem oben genannten Hauptventilsitz 16 tritt. An einem zentralen Bereich einer oberen Fläche einer gegenüberliegenden Seite ist eine als Vorsprung geformte Kappe 27, die aus einem harten Material, wie Metall, Kunststoff oder dergleichen geformt ist, angebracht.
Außerdem ist die oben genannten Hilfsmembran 17a konzentrisch und in Reihe mit der oben genannten Hauptmembran 14 in einer Hilfsventilkammer 30 angeordnet, die an einer Position einer Seite der oben genannten Hauptmembran 14 innerhalb des Gehäuses 13 gegenüber der Befestigungsfläche 18 ausgebildet ist. Diese Hilfsmembran 17a ist so geformt, dass sie die gleiche Gestalt und gleiche Größe hat wie die Hauptmembran 14 und weist ein ähnliches Material auf wie die oben genannte Hauptmembran 14. Die oben genannte Hilfsventilkammer 30 wird durch die Hilfsmembran 17a in eine Transmissionskammer 30a an einer Seite und eine Hilfspilotdruckkammer 30b an der anderen Seite unterteilt. Bei der oben genannten Anordnung kann die Transmissionskammer 30a mit der oben genannten Hauptpilotdruckkammer 24b durch eine Transmissionsöffnung 31 kommunizieren. Außerdem kann die oben genannte Hilfspilotdruck kammer 30b mit einem Pilotausgangsanschluss PA durch die oben genannte durchgehende Öffnung 26b kommunizieren.
Dementsprechend können die oben genannte Hauptpilotdruckkammer 24b und die Hilfspilotdruckkammer 30b miteinander kommunizieren, und das Pilotfluid wird von dem oben genannten Pilotausgangsanschluss PA durch die oben genannten durchgehenden Öffnungen 26a und 26b gleichzeitig zugeführt. Wenn das Pilotfluid den Pilotdruckkammern 24b und 30b zugeführt wird, werden die oben genannte Hauptmembran 14 und die Hilfsmembran 17a gleichzeitig betätigt.
Die oben genannte Transmissionskammer 30a kann mit dem oben genannten Pilotablassströmungsdurchgang 23 durch eine Belüftungskommunikationsöffnung 32 kommunizieren. Zusätzlich erstreckt sich die oben genannten Transmissionsöffnung 31 entlang der oben genannten zentralen Achse L und die oben genannten Transmissionskammer 30a und die Hauptpilotdruckkammer 24b können miteinander an Positionen ihrer mittleren Bereiche kommunizieren.
Zwischen der oben genannten Hilfsmembran 17a und der Hauptmembran 14 ist eine zylindrische Übertragungsstange 33 vorgesehen, die eine Betätigungskraft zwischen den beiden Membranen überträgt. Die Übertragungsstange 33 ist in der oben genannten Transmissionsöffnung 31 derart angeordnet, dass sie entlang der Achse L gleiten kann. Ein flacher Basisendbereich 33a der Übertragungsstange 33 steht in Kontakt mit einer unteren Fläche der Hilfsmembran 17a, und die Kappe 27 einer oberen Fläche der oben genannten Hauptmembran 14 passt in eine Konkavität 33b, die an einem vorderen Endbereich der Übertragungsstange 33 ausgebildet ist, und steht in Kontakt mit dieser. Dementsprechend ist die Übertragungsstange 33 konzentrisch sowohl zu der oben genannten Hauptmembran 14 als auch der Hilfsmembran 17a und wird zusammen mit einer Verschiebung dieser Membranen in der gleichen Richtung gemeinsam mit der Verschiebung dieser Membranen verschoben.
Hierbei ist der vordere Endbereich der oben genannten Übertragungsstange 33 als eine flache Fläche ohne die Konkavität 33b ausgebildet, und der flache vordere Endbereich kann in Kontakt mit der Kappe 27 der oberen Fläche der Hauptmembran 14 stehen.
In einer kreisförmigen konkaven Nut, die an einem Außenumfang der oben genannten Übertragungsstange 33 ausgebildet ist, ist ein Dichtelement 34 zum Abdichten einer Lücke zwischen einem Außenumfang der Übertragungsstange 33 und einem Innenumfang der oben genannten Transmissionsöffnung 31 angebracht. Bei einem dargestellten Beispiel ist zur Reduzierung eines Gleitwiderstandes ein unidirektionales Lippen-Dichtelement in einer Richtung installiert, in welcher es eine Luftströmung, die von der Hauptpilotdruckkammer 24b zu der Transmissionskammer 30a gerichtet ist, blockiert. Das Dichtelement 34 kann auch als ein O-Ring oder ein anderes Element mit einem geeigneten Querschnitt ausgebildet sein.
Da die oben genannte Transmissionsstange 33 zwischen den beiden Membranen 14 und 17a angeordnet ist, wird, wie oben beschrieben wurde, die Hilfsmembran 17a mit Hilfe des Pilotfluides, welches der Hilfspilotdruckkammer 30b zu der gleichen Zeit zugeführt wird, zu der das Pilotfluid in die Hauptpilotdruckkammer 24b eingeführt wird, zu der Seite der Hauptmembran 14 verschoben, und die Hauptmembran 14 wird zu dem Hauptventilsitz 16 gepresst. Dies führt zu einem Pressen der Hauptmembran 14 zu dem Hauptventilsitz 16 über die oben genannte Übertragungsstange 33, und daher wird die Ventilschließkraft der Hauptmembran 14 mit Hilfe der Hilfsmembran 17a bis zu der Betätigungskraft verstärkt.
Wenn das Pilotfluid aus beiden oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b abgelassen wird, geht außerdem die Kraft zum Pressen der beiden oben genannten Membranen 14 und 17a in der Ventilschließrichtung verloren, und dadurch wird die Hauptmembran 14 durch eine Betätigungskraft eines Hauptfluides von einem Zufuhranschluss P nach oben gepresst, und der Hauptventilsitz 16 wird geöffnet. Diese Öffnung der Hauptmembran 14 wird über die oben genannte Übertragungsstange 33 auf die Hilfsmembran 17a übertragen, und auch die Hilfsmembran 17a wird in der Zeichnung mit nach oben verschoben.
Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, wird hierbei ein Hubbereich der oben genannten Hilfsmembran 17a so eingestellt, dass er größer ist als ein Betätigungshub der Hauptmembran 14. Wenn die Hauptmembran 14 zu dem Hauptventilsitz 16 gepresst wird, indem das Pilotfluid in beide oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b eingeführt wird, so ist die Hilfsmembran 17a so ausgestaltet, dass sie an einer Position vor einem Hubende anhält. Dadurch wird eine kleine Lücke zwischen der Hilfsmembran 17a und einem Sitz 30c gebildet. Wenn die oben genannte Membran 14 in Kontakt mit dem Hauptventilsitz 16 steht, wird durch diese Gestaltung die mit Hilfe der Hilfsmembran 17a erzeugte Betätigungskraft vollständig über die oben genannte Übertragungsstange 33 auf die Hauptmembran 14 übertragen.
Das oben genannte Gehäuse 13 besteht aus einem ersten Block 13a mit der oben genannten Befestigungsfläche 18, einem zweiten Block 13b, der mit dem ersten Block 13a verbunden ist, und einem dritten Block 13c, der mit dem zweiten Block 13b verbunden ist. Außerdem ist die oben genannte Hauptventilkammer 24 unterteilt, und die oben genannte Hauptmembran 14 ist zwischen dem oben genannten ersten Block 13a und dem zweiten Block 13b angeordnet. Außerdem ist ein äußerer Umfangsbereich der Hauptmembran 14 sandwichartig zwischen dem ersten Block 13a und dem zweiten Block 13b angeordnet und hieran befestigt. Außerdem ist die oben genannte Hilfsventilkammer 30 unter teilt, und die oben genannte Hilfsmembran 17a ist zwischen dem oben genannten zweiten Block 13b und dem dritten Block 13c angeordnet. Außerdem ist ein äußerer Umfangsbereich der Hilfsmembran 17a sandwichartig zwischen dem zweiten Block 13b und dem dritten Block 13c aufgenommen und hieran befestigt. Außerdem ist die oben genannten Übertragungsstange 33 in dem oben genannten zweiten Block 13b vorgesehen. Außerdem erstrecken sich der oben genannten Pilotzufuhrströmungsdurchgang 22 und der Pilotablassströmungsdurchgang 23 in einer Weise, das sie alle Blöcke übergreifen.
Durch eine solche Konstruktion des Gehäuses 13 kann durch Entfernen des oben genannten zweiten Blocks 13b, der Hilfsmembran 17a und der Übertragungsstange 33 und durch Verbinden des oben genannten ersten Blocks 13a mit dem dritten Block 13c über die Hauptmembran 14 ein normales elektromagnetisches Membranventil ohne Schließkraftverstärkungsmechanismus gebildet werden.
Hierbei sind in den oben genannten Blöcken 13a, 13b und 13c jeweils Vorsprünge und Öffnungen an ihren Verbindungsflächen ausgebildet und die Blöcke 13a, 13b und 13c sind jeweils so gestaltet, dass sie miteinander in einem Zustand verbunden werden, in welchem die Vorsprünge und die Öffnungen ineinander greifen. Dies ist jedoch nicht dargestellt.
Der oben genannte Pilotventilbereich 12 ist lösbar an einem konkaven Stufenbereich 36 angebracht, der an einer oberen Fläche des oben genannten dritten Blockes 13c ausgebildet ist. Der Pilotventilbereich 12 hat einen Aufbau als ein normalerweise geöffnetes Dreiwege-Elektromagnetventil und besteht aus einem Strömungsdurchgangschaltbereich 41 zum Schalten eines Verbindungszustandes des Pilotströmungsdurchgangs mit dem Pilotventilelement 43 und einem elektromagnetbetätigten Bereich 42 zur Betätigung des oben genannten Pilotventilelementes 43.
In dem oben genannten Strömungsdurchgangschaltbereich 41 an einer Seitenfläche des Ventilkörpers 45 sind der oben genannte Pilotzufuhranschluss PI, der mit dem oben genannten Pilotzufuhrströmungsdurchgang 22 kommunizieren kann, der Pilotausgangsanschluss PA, der mit beiden der oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b durch die oben genannten durchgehenden Öffnungen 26a und 26b kommunizieren kann, und der oben genannte Pilotablassanschluss PR, der mit dem oben genannten Pilotablassströmungsdurchgang 23 kommunizieren kann, vorgesehen. Außerdem ist in dem oben genannten Ventilkörper 45 eine Pilotventilkammer vorgesehen, mit welcher die oben genannten Anschlüsse jeweils kommunizieren können, und das oben genannte Ventilelement 43 ist in der Pilotventilkammer aufgenommen. Ein Pilotzufuhrventilsitz 50, der einen Umfang des oben genannten Pilotzufuhranschlusses PI umgibt, und ein Pilotablassventilsitz 51, der einen Umfang des Pilotablassanschlusses PR umgibt, werden mit Hilfe des Pilotventilelementes 43 abwechselnd geöffnet und geschlossen.
Andererseits umfasst der oben genannte elektromagnetbetätigte Bereich 42 eine Erregerspule 53, die um einen Spulenkörper 52 gewickelt ist, einen festen Kern 54 und einen beweglichen Kern 55, die in einer zentralen Öffnung des Spulenkörpers 52 aufgenommen sind, und eine Kernrückstellfeder 56 zum Zurückstellen des beweglichen Kernes 55 zu einer Ursprungsposition. Der oben genannte bewegliche Kern 55 ist mit Hilfe des Kombinationsriegels 58 mit dem oben genannten Pilotventilelement 43 kombiniert.
Außerdem wird in einem Zustand, in dem der oben genannten Erregerspule 53 kein Strom zugeführt wird, wie es in der unteren Hälfte von 1 dargestellt ist, der oben genannte bewegliche Kern 55 mit Hilfe der Federkraft der Kernrückstellfeder 56 zu der Ursprungsposition vorwärts bewegt, und das Pilotventilelement 43 wird über den Kombinationsriegel 58 zu dem Pilotablassventilsitz 51 gepresst. Dadurch wird der Pilotablassventilsitz 51 geschlossen und der Pilotzufuhrventilsitz 50 geöffnet, und der Pilotablassanschluss PR wird abgeschlossen. Dies führt zu einem Zustand, in dem der Pilotzufuhranschluss PI und der Pilotausgangsanschluss PA miteinander in Verbindung treten können. In diesem Zustand wird das Pilotfluid von dem oben genannten Pilotzufuhranschluss PP der Hauptpilotdruckkammer 24b an einer Rückseite der oben genannten Hauptmembran 14 über den oben genannten Pilotzufuhranschluss PI und dem Pilotausgangsanschluss PA zugeführt und wird außerdem der Hilfspilotdruckkammer 30b an einer Rückseite der Hilfsmembran 17a zugeführt.
Wenn andererseits der oben genannten Erregerspule 53 Strom zugeführt wird, wie es in der oberen Hälfte von 1 dargestellt ist, so wird der oben genannte bewegliche Kern 55 zu einer Betriebsposition zurückgezogen, indem er durch den festen Kern 54 angezogen wird. Dadurch wird das Pilotventilelement 53 von dem oben genannten Pilotablassventilsitz 51 abgehoben, indem es durch die Ventilrückstellfeder 57 gepresst wird, und wird zu dem Pilotzufuhrventilsitz 50 gepresst. Dadurch wird der oben genannte Pilotablassventilsitz 51 geöffnet und der Pilotausgangsanschluss PA und der Pilotablassanschluss PR können miteinander in Verbindung treten. Der Pilotzufuhrventilsitz 50 wird geschlossen und der Pilotzufuhranschluss PI wird abgeschlossen. In diesem Zustand wird das Pilotfluid abgelassen, indem die beiden oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b nach außen geöffnet werden.
Ein Bezugszeichen 59 in der Zeichnung bezeichnet einen Verbinder zur Verwendung bei der Stromaufnahme, wobei ein Verbinder zur Verwendung bei der Stromzufuhr von einer Steuervorrichtung angeschlossen wird.
Ein elektromagnetisches Membranventil 10A mit dem oben beschriebenen Aufbau wird in einem Zustand verwendet, in dem der Zufuhranschluss P und der Pilotzufuhranschluss PP über die Verteilerbasis mit einer gemeinsamen Druckfluidquelle (Druckluftquelle) 60 verbunden sind und der Pilotablassanschluss PE nach außen geöffnet ist. Der Ausgangsanschluss A ist mit einer Last (beispielsweise einem Tank) 61 verbunden, wie es in 1 gezeigt ist.
Hierbei ist in einem Zustand, in dem der Erregerspule 53 des oben genannten Pilotventilbereiches 12 in der oben beschriebenen Weise kein Strom zugeführt wird, der Pilotzufuhrventilsitz 50 geöffnet, und der Pilotzufuhranschluss PI und der Pilotausgangsanschluss PA können miteinander in Verbindung treten, und dadurch wird das Pilotfluid von dem Pilotzufuhranschluss PP der oben genannten Hauptpilotdruckkammer 24b und der Hilfspilotdruckkammer 30b zugeführt. Dementsprechend wird die Hauptmembran 14 mit Hilfe der durch das Pilotfluid erzeugten Betätigungskraft zu dem Hauptventilsitz 16 gepresst, und der Hauptströmungsdurchgang 15 von dem Zufuhranschluss P zu dem Ausgangsanschluss A wird geschlossen. Zu der gleichen Zeit wird die oben genannte Hilfsmembran 17a mit Hilfe des Pilotfluides, das der Hilfspilotdruckkammer 30b zugeführt wird, zu der Seite der Hauptmembran 14 verschoben. Außerdem presst die Hilfsmembran 17a die Hauptmembran 14 über die oben genannte Übertragungsstange 33 zu dem Hauptventilsitz 16. Als Folge hiervon wird die Ventilschließkraft der Hauptmembran 14 mit Hilfe der Hilfsmembran 17a um die Betätigungskraft verstärkt.
Wenn der oben genannten Erregerspule 53 Strom zugeführt wird, wird der Pilotzufuhranschluss PI geschlossen und der Pilotausgangsanschluss PA und der Pilotablassanschluss PR können miteinander in Verbindung treten. Dadurch wird das Pilotfluid aus den beiden oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b von dem Pilotablassanschluss PE nach außen abgelassen. Dementsprechend wird die Hauptmembran 14 durch die Betätigungskraft des Hauptfluides von dem Zufuhranschluss P nach oben gepresst und von dem Hauptventilsitz 16 abgehoben. Außerdem können der zufuhrseitige Hauptströmungsdurchgang 15P an dem Hauptströmungsdurchgang 15 und der ausgangsseitige Haupt strömungsdurchgang 15A miteinander in Verbindung treten, und dadurch kann das Hauptfluid in den Ausgangsanschluss A fließen und wird der oben genannten Last 61 zugeführt.
Hierbei wird die Verschiebung der oben genannten Hauptmembran 14 über die oben genannte Übertragungsstange 33 auf die Hilfsmembran 17a übertragen, und die Hilfsmembran 14a wird ebenfalls in der Zeichnung nach oben verschoben.
Wenn die Stromversorgung der oben genannten Erregerspule 53 unterbrochen wird, nachdem eine erforderliche Menge des Hauptfluides zugeführt wurde und die oben genannte Last 61 aufgefüllt hat, wird das Pilotfluid in die beiden oben genannten Pilotdruckkammern 24b und 30b eingeführt, und dadurch wird, wie oben beschrieben wurde, die Hauptmembran 14 zu dem Hauptventilsitz 16 gepresst, und der Hauptströmungsdurchgang 15 wird geschlossen. Zu der gleichen Zeit wird ein Zustand, in dem die Hilfsmembran 17a die Hauptmembran 14 über die Übertragungsstange 33 in der Schließrichtung presst, hergestellt, und ein Zustand, in dem das Hauptfluid in die Last 61 eingefüllt ist, wird gehalten.
In dem oben beschriebenen Zustand, in dem das Hauptfluid in einem gefüllten Zustand gehalten wird, beispielsweise in einem Fall, in dem das andere Elektromagnetventil parallel mit der oben genannten Druckfluidquelle 60 verbunden ist (nicht dargestellt) wird diese betätigt und das Hauptfluid wird der anderen Last zugeführt. Der Fluiddruck des oben genannten Pilotzufuhranschlusses PP wird zeitweise abgesenkt, und der Pilotfluiddruck in den beiden Pilotdruckkammern 24b und 30b wird in Reaktion hierauf ebenfalls abgesenkt.
Hierbei wird bei einem normalen elektromagnetischen Membranventil, das den oben genannten Hilfsventilkörper 17 nicht aufweist, die Hauptmembran 14 durch den Druck an der Seite der Last 61, nämlich den Gegendruck, der über den Ausgangsanschluss A zugeführt wird, manchmal zeitweise von dem Hauptventilsitz 16 abgehoben, und der Zustand, in dem das Hauptfluid in einem gefüllten Zustand gehalten wird, wird manchmal instabil.
Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform besteht jedoch auch dann, wenn der Fiuiddruck auf der Seite der Last 61 als ein Gegendruck in einer Öffnungsrichtung der Hauptmembran 14 durch den Ausgangsanschluss A aufgebracht wird, keine Möglichkeit, dass die Hauptmembran 14 von dem Hauptventilsitz 16 abgehoben wird, weil die Ventilschließkraft der Hauptmembran 14 mit Hilfe des Hilfsventilkörpers 17 verstärkt ist, und der oben genannte Zustand, in dem das Hauptfluid in einem gefüllten Zustand gehalten wird, wird in stabiler Weise gehalten.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Unterschied zwischen einem elektromagnetischen Ventil 10B gemäß der zweiten Ausführungsform und dem oben genannten elektromagnetischen Ventil 10A gemäß der ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Hilfsmembran 17a konstant über eine Druckfeder 63 zu der Seite der Hauptmembran 14 vorgespannt wird. Somit ist die oben genannte Druckfeder 63 zwischen der Kappe 27 an einer Rückseite (obere Seite) der oben genannten Hilfsmembran 17a und einer Bodenwand eines konkaven Bereiches 30d, der an einem mittleren Bereich der Hilfspilotdruckkammer 30b ausgebildet ist, angeordnet, und die Hilfsmembran 17a wird mit Hilfe der Druckfeder 63 zu der Seite der Hauptmembran 14 gepresst. Dementsprechend wird bei dem Elektromagnetventil 10B gemäß der zweiten Ausführungsform die Ventilschließkraft der Hauptmembran 14 im Vergleich zu dem Elektromagnetventil 10A gemäß der oben genannten ersten Ausführungsform um die Vorspannkraft der oben genannten Druckfeder 63 verstärkt.
Hierbei ist der Aufbau und die Betriebsweise des Elektromagnetventils 10B gemäß der zweiten Ausführungsform bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen der gleiche wie bei dem Elektromagnetventil 10A gemäß der oben genannten ersten Ausführungsform, und daher werden die gleichen Bezugszeichen, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wurden, den gleichen Komponenten bei der zweiten Ausführungsform zugeordnet, und ihre Erläuterung wird weggelassen.
4 zeigte eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und ein Unterschied zwischen dem Elektromagnetventil 10C gemäß der dritten Ausführungsform und dem Elektromagnetventil 10B gemäß der oben genannten zweiten Ausführungsform liegt darin, dass der Hilfsventilkörper 17 keine Membran sondern einen Kolben 17b aufweist. Das bedeutet, dass in einer Hilfsventilkammer 30, die in dem Gehäuse 13 ausgebildet ist, der oben genannte Kolben 17b, der eine Scheibenform aufweist, gleitend aufgenommen ist. Die Hilfsventilkammer 30 ist mit Hilfe des Kolbens 17b in die Hilfspilotdruckkammer 30b und die Transmissionskammer 30a unterteilt. Eine kreisförmige konkave Nut 64 ist um einen Außenumfang des oben genannten Kolbens 17b ausgebildet. In der konkaven Nut 64 ist ein unidirektionales Lippen-Dichtelement 65 in einer Richtung installiert, in welcher es eine Luftströmung, die von einer Hilfspilotdruckkammer 30b zu der Transmissionskammer 30a gerichtet ist, blockiert. Das Dichtelement 65 kann aber auch durch einen O-Ring oder ein anderes Element mit einer geeigneten Querschnittsform gebildet werden.
An einem zentralen Bereich einer oberen Fläche des oben genannten Kolbens 17b ist außerdem ein Schaftbereich 66 zum Anbringen des konkaven Bereiches 30d an einen zentralen Teil der oben beschriebenen Hilfspilotdruckkammer 30b ausgebildet. Außerdem ist die Druckfeder 63 zum Vorspannen des oben beschriebenen Kolbens 17b zu der Seite der Hauptmembran 14 zwischen einem Stufenbereich des Außenumfangs des Schaftbereiches 66 und der Bodenwand des konkaven Bereiches 30d angeordnet.
Außerdem sind der oben genannte Kolben 17b und die Übertragungsstange 33 einstückig ausgebildet. Die Kappe 27 der oberen Fläche der oben genannten Hauptmembran 14 passt in die Konkavität 33b, die an einem unteren Ende (vorderes Ende) der Übertragungsstange 33 in einem Zustand ausgebildet ist, in dem um die Kappe 27 eine Lücke vorgesehen ist. Ein kreisförmiger Bereich des vorderen Endes der Übertragungsstange 33, welcher die oben genannte Konkavität 33b umgibt, steht in Kontakt mit einem Schulterbereich der Kappe 27. Außerdem stehen die oben genannte Hilfspilotdruckkammer 30b und die Hauptpilotdruckkammer 24b mit Hilfe einer durchgehenden Öffnung 68, die durch einen inneren Teil des Kolbens 17b und der Übertragungsstange 33 hindurch tritt, in Verbindung miteinander. Ein Endbereich der durchgehenden Öffnung 63 an der Seite der Übertragungsstange 33 öffnet sich in die oben genannte Konkavität 33b und steht durch die Konkavität 33b mit der oben genannten Hauptpilotdruckkammer 24b in Verbindung. Nuten 33c zur Verwendung bei der Verteilung des Fluides sind an dem kreisförmigen Bereich des vorderen Endes der oben genannten Übertragungsstange 33 in einer radialen Richtung ausgebildet.
Hierbei ist der Aufbau und die Betriebsweise des Elektromagnetventils 10C gemäß der dritten Ausführungsform bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen der gleiche wie bei dem Elektromagnetventil 10B gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, und daher werden die gleichen Bezugszeichen wie bei der zweiten Ausführungsform den gleichen Komponenten der dritten Ausführungsform zugeordnet und auf ihre Erläuterung wird verzichtet.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Unterschied zwischen dem Elektromagnetventil 10D gemäß der vierten Ausführungs form und dem Elektromagnetventil 10C gemäß der oben genannten dritten Ausführungsform liegt darin, dass der vordere Endbereich der Übertragungsstange 33 als eine im Wesentlichen flache Fläche ausgebildet ist, die keine Konkavität aufweist, in welche die Kappe 27 eingesetzt ist. Der vordere Endbereich steht in Kontakt mit der oberen Fläche der Kappe 27 der oberen Fläche der Hauptmembran 14. An dem vorderen Endbereich ist die Nut 33c zum gleichmäßigen Einführen des Druckfluids aus der durchgehenden Öffnung 68 in die Hauptpilotdruckkammer 24b in einer radialen Richtung ausgebildet.
Hierbei ist der Aufbau und die Betriebsweise des Elektromagnetventils 10D gemäß der vierten Ausführungsform bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen der gleiche wie bei dem Elektromagnetventil 10C gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen wie bei der dritten Ausführungsform den entsprechenden Komponenten bei der vierten Ausführungsform zugeordnet und auf ihre erneute Beschreibung wird verzichtet.
Obwohl bei den Elektromagnetventilen 10C und 10D gemäß den oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsformen der Kolben 17b und die Übertragungsstange 33 einstückig ausgebildet sind, können sie auch getrennt ausgebildet sein. Obwohl die Hauptpilotdruckkammer 24b und die Hilfspilotdruckkammer 30b mit Hilfe der kontinuierlichen Öffnung 68, die durch den inneren Teil des oben beschriebenen Kolbens 17b und die Übertragungsstange 33 hindurch tritt, miteinander kommunizieren können, können diese Elemente außerdem auch miteinander durch die kontinuierliche Öffnung 26a, die in einem inneren Teil des Gehäuses 13 ausgebildet ist, in Verbindung treten, wie es bei dem elektromagnetischen Ventil 10A gemäß der ersten Ausführungsform der Fall ist.
Obwohl bei den elektromagnetischen Ventilen 10A bis 10D gemäß den jeweils dargestellten Ausführungsformen lediglich ein Set des Hilfsventilskörpers 17 und der Übertragungsstange 33 vorgesehen ist, können diese außerdem auch in zwei oder mehr Sets vorgesehen sein. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Hilfsventilkörpern 17 und Übertragungsstangen 33 jeweils so angeordnet, dass sie in Reihe hintereinander liegen.
In 6 ist ein Aufbau einer Elektromagnetventilanordnung zur Verwendung bei der Sauerstoffkondensation mit Markierungen dargestellt, wobei sie unter Verwendung des Elektromagnetventils 10A gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform aufgebaut ist. Die Elektromagnetventilanordnung wird gebildet, indem vier Elektromagnetventile 10A1 bis 10A4 auf einer Verteilerbasis 70 angebracht werden. Der Zufuhranschluss P des ersten Elektromagnetventils 10A1 und des zweiten Elektromagnetventils 10A2 und der Pilotzufuhranschluss PP der ersten bis vierten Elektromagnetventile 10A1 bis 10A4 werden jeweils an einen Strömungsdurchgang 71 zur Verwendung bei der Versorgung der Verteilerbasis 70 angeschlossen und sind über den Strömungsdurchgang 71 zur Verwendung bei der Versorgung mit der Druckluftquelle 60 verbunden. Außerdem sind der Zufuhranschluss P des dritten Elektromagnetventils 10A3 und des vierten Elektromagnetventils 10A4 und der Pilotablassanschluss (nicht dargestellt) der ersten bis vierten Elektromagnetventile 10A1 bis 10A4 jeweils an einen Strömungsdurchgang 72 zur Verwendung bei dem Ablassen von der Verteilerbasis 70 angeschlossen und öffnen sich über den Strömungsdurchgang 72 zur Verwendung beim Ablassen nach außen.
Außerdem sind die Ausgangsanschlüsse A des oben genannten ersten Elektromagnetventils 10A1 und des dritten Elektromagnetventils 10A3 jeweils an einen ersten Strömungsdurchgang 73 zur Verwendung beim Ausgang der Verteilerbasis 70 angeschlossen und sind durch den ersten Strömungsdurchgang 73 zur Verwendung beim Ausgeben mit einer ersten Last 61a verbunden, die als ein Tank zur Verwendung bei der Kondensation von Sauerstoff dient. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsanschlüsse A des zweiten Elektromagnetventils 10A2 und des vierten Elektromagnetventils 10A4 jeweils an einen zweiten Strömungsdurchgang 74 für den Ausgang der Verteilerbasis 70 angeschlossen und sind über den zweiten Strömungsdurchgang 74 für den Ausgang mit einer zweiten Last 61b, die als ein Tank zur Verwendung bei den Kondensation von Sauerstoff dient, verbunden.
Bei der oben beschriebenen Elektromagnetventilanordnung wird die Zufuhr der Druckluft in die erste Last 61a und die zweite Last 61b mit Hilfe des ersten elektromagnetischen Ventils 10A1 und des zweiten elektromagnetischen Ventils 10A2 durchgeführt, und das Ablassen der Druckluft aus den oben genannten Lasten 61a bzw. 61b wird mit Hilfe des dritten elektromagnetischen Ventils 10A3 und des vierten elektromagnetischen Ventils 10A4 durchgeführt. Somit wird die Zufuhr der Druckluft zu der ersten Last 61a durch Schalten des ersten Elektromagnetventils 10A1 zu einer Position mit geöffnetem Ventil durchgeführt, im Gegensatz zu einem Fall, wie er in 6 dargestellt ist, bei dem der Strom dem ersten Elektromagnetventil 10A1 zugeführt wird und das Halten eines gefüllten Zustandes nach der Zufuhr durch Schalten des ersten Elektromagnetventils 10A1 zu einer Position mit geschlossenem Ventil, die in 6 dargestellt ist, durchgeführt wird, indem die Stromzufuhr zu dem ersten Elektromagnetventil 10A1 unterbrochen wird. Hierbei nimmt das dritte Elektromagnetventil 10A3 die in 6 gezeigte Position mit geschlossenem Ventil ein, indem kein Strom zugeführt wird.
Außerdem wird das Ablassen der Druckluft von der ersten Last 61a durchgeführt, indem das dritte Elektromagnetventil 10A3 in die Position mit geöffnetem Ventil umgeschaltet wird, im Gegensatz zu dem Fall, der in 6 dargestellt ist, durch Versorgen des oben genannten dritten Elektromagnetventils 10A3 mit Strom. Hierbei nimmt das oben genannte erste Elektromagnetventil 10A1 die in 6 gezeigte Position mit geschlossenem Ventil ein, indem kein Strom zugeführt wird.
Die Zufuhr und Abfuhr der Druckluft zu/von der zweiten Last 61b wird ebenfalls durchgeführt, indem das zweite Elektromagnetventil 10A2 und das vierte Elektromagnetventil 10A4 so betätigt werden, dass sie in ähnlicher Weise wie oben beschrieben geschaltet werden.
Auch wenn der Luftdruck in dem Strömungsdurchgang 71 zur Versorgung zeitweise absinkt, indem die Druckluft der zweiten Last 61b zugeführt wird, wenn das zweiten Elektromagnetventil 10A2 in einem Zustand betätigt wird, in dem das erste Elektromagnetventil 10A1 geschlossen ist, und der gefüllte Zustand gehalten wird, nachdem die Druckluft der oben genannten ersten Last 61a zugeführt wurde, und wenn der Fluiddruck auf der Seite der ersten Last 61a durch den Ausgangsanschluss A als Gegendruck in einer Öffnungsrichtung auf die Hauptmembran 14 aufgebracht wird, besteht hierbei keine Möglichkeit, dass die Hauptmembran 14 den Hauptventilsitz 16 zeitweise öffnet. Dies liegt daran, dass die Ventilschließkraft der Hauptmembran 14 mit Hilfe des Hilfsventilkörpers 17 in dem oben beschriebenen ersten Elektromagnetventil 10A1 verstärkt wird. Dies gilt für einen Fall, in dem die Druckluft der ersten Last 61a mit Hilfe des ersten Elektromagnetventils 10A1 in einem Zustand zugeführt wird, in dem die Druckluft mit Hilfe des zweiten Elektromagnetventils 10A2 in die zweite Last 61b gefüllt und dort gehalten wird.
Eine ähnliche Elektromagnetventilanordnung kann unter Verwendung der Elektromagnetventile 10B bis 10D gemäß den oben beschriebenen zweiten bis vierten Ausführungsformen aufgebaut werden. In dieser Hinsicht wird es bevorzugt, das dritte elektromagnetische Ventil und das vierte elektromagnetische Ventil zur Verwendung beim Ablassen ohne Druckfeder 63 einzusetzen, die oben zum Pressen des Hilfsventilskörpers 17 zu der Seite der Hauptmembran 14 be schrieben wurde. Der Grund hierfür ist, dass dann, wenn die Druckluft aus der Last 61 abgelassen wird, der Restdruck bis zu der Vorspannkraft, die durch die Druckfeder 63 erzeugt wird, in der Last 61 verbleibt.
Hierbei kann wie bei dem oben beschriebenen dritten elektromagnetischen Ventil und dem vierten elektromagnetischen Ventil zum Ablassen ein normales elektromagnetisches Membranventil verwendet werden, das den oben beschriebenen Hilfsventilkörper 17 nicht aufweist.

Claims

Ein elektromagnetisches Membranventil mit einem Schließkraftverstärkungsmechanismus mit: einem Membranventilbereich (11) mit: einem Zufuhranschluss (P) und einem Ausgangsanschluss (A) zur Verwendung mit einem Hauptfluid, die sich zu einer Befestigungsfläche (18) öffnen, einem Hauptventilsitz (16), der in der Mitte eines Hauptströmungsdurchgangs (15) angeordnet ist, welcher die beiden Anschlüsse verbindet, einer Hauptmembran (14) zum Öffnen und Schließen des Hauptströmungsdurchgangs (15), wobei sie in Kontakt mit dem Hauptventilsitz (16) tritt oder von diesem abgehoben wird, und einer Hauptpilotdruckkammer (24b), die eine Betätigungskraft in einer Richtung erzeugt, in welcher die Hauptmembran (14) in Kontakt mit dem Hauptventilsitz (16) tritt, in einem Gehäuse (13), das eine Befestigungsfläche (18) zur Befestigung des Gehäuses (13) an einer Verteilerbasis (70) aufweist, und einem elektromagnetbetätigten Pilotventilbereich (12) die Zufuhr und Abfuhr eine Pilotfluids zu der Hauptpilotdruckkammer (24b), wobei der Membranventilbereich (11) außerdem umfasst: einen Hilfsventilkörper (17) zum Verstärken der Ventilschließkraft der Hauptmembran (14), eine Hilfspilotdruckkammer (30b) zum Aufbringen des Pilotfluids von dem Pilotventilbereich (12) auf den Hilfsventilkörper (17) und eine Übertragungsstange (33) zum Übertragen der Betätigungskraft des Hilfsventilkörpers (17) auf die Hauptmembran (14) durch Verschiebung gemeinsam mit dem Hilfsventilkörper (17).
Das Elektromagnetventil nach Anspruch 1, wobei der Hilfsventilkörper (17) und die Übertragungsstange (33) in Reihe mit der Hauptmembran (14) konzentrisch zu der Hauptmembran (14) angeordnet ist und wobei die Hauptpilotdruckkammer (24b) und die Hilfspilotdruckkammer (30b) miteinander in Verbindung treten können.
Das Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch Einstellen eines Hubbereiches des Hilfsventilkörpers (17), so dass dieser größer ist als ein Betätigungshub der Hauptmembran (14), der Hilfsventilkörper (17) so ausgestaltet ist, dass er eine Position vor einem Hubende einnimmt, wenn das Pilotfluid in die beiden Pilotdruckkammern (24b und 30b) eingeführt wird, und wobei die Hauptmembran (14) dadurch in Kontakt mit dem Hauptventilsitz (16) gebracht wird.
Das Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hilfsventilkörper (17) durch eine Membran (17a) gebildet wird und wobei der Hilfsventilkörper (17) so geformt ist, dass er die gleiche Form und die gleiche Größe wie die Hauptmembran (14) aufweist.
Das Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hilfsventilkörper (17) ein Kolben (17b) ist.
Das Elektromagnetventil nach Anspruch 2 oder 3, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei der Hilfsventilkörper (17) durch einen Kolben (17b) gebildet wird und wobei die Übertragungsstange (33) einstückig mit dem Kolben (17b) ausgebildet ist, und wobei die Hilfspilotdruckkammer (30b) und die Hauptpilotdruckkammer (24b) miteinander über eine kontinuierliche Öffnung (68), die durch einen inneren Teil des Kolben (17b) und die Übertragungsstange (33) hindurch tritt, miteinander in Verbindung treten können.
Das Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gehäuse (13) einen ersten Block (13a), der die Befestigungsfläche (18) aufweist, einen zweiten Block (13b), der mit dem ersten Block (13a) verbunden ist, und einen dritten Block (13c), der mit dem zweiten Block (13b) verbunden ist, umfasst, und wobei die Hauptmembran (14) zwischen dem ersten Block (13a) und dem zweiten Block (13b) angeordnet ist, und der Hilfsventilkörper (17) zwischen dem zweiten Block (13b) und dem dritten Block (13c) angeordnet ist, und die Übertragungsstange (33) in dem zweiten Block (13b) vorgesehen ist, und wobei ein elektromagnetisches Membranventil, das keinen Schließkraftverstärkungsmechanismus aufweist, durch Entfernen des zweiten Blockes (13b) des Hilfsventilkörpers (17) und der Übertragungsstange (33) und durch Verbinden des ersten Blockes (13a) mit dem dritten Block (13c) über die Hauptmembran (14) gebildet werden kann.