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Die Erfindung betrifft den Bereich Druckregelung und spezieller Druckregelung mit sehr geringer Hysterese.
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Verbrennungsmotoren arbeiten typischerweise mit einem umlaufenden Fluid zum Kühlen des Motors beim Betrieb. Das Kühlfluid wird gewöhnlich innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs für einen wirkungsvollen Motorbetrieb gehalten. Mit zunehmender Wärme des Motors steigt jedoch die Temperatur des Kühlfluids. Die Zunahme der Kühlfluidtemperatur führt folglich zu einer Erhöhung des Kühlfluiddrucks. Der Kühlfluiddruck soll jedoch nicht zu stark ansteigen gelassen werden, da ein hoher Druck das Kühlsystem des Motors beschädigen und eine Gefahr für Bediener oder Techniker darstellen kann.
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Die Kühlflüssigkeit kann innerhalb eines gewünschten Bereichs reguliert werden. Demzufolge kann verhindert werden, dass die Kühlflüssigkeit eine starke Druckänderung erfährt. Im Stand der Technik kann Druck mit einem elektronisch gesteuerten Druckregelsystem reguliert werden. Ein solches System kann einen Prozessor oder eine Verarbeitungsschaltung und einen elektronischen Drucksensor enthalten. Der Prozessor erhält Druckwerte und betätigt einen elektronischen Regelmechanismus, um den Druck elektronisch zu kontrollieren und zu regulieren. Der elektronische Regler kann so ausgelegt werden, dass er den Flüssigkeitsdruck ohne merkliche Hysterese reguliert.
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Solche elektronischen Druckregelsysteme sind jedoch aufwändig und teuer. Ferner könnte ein Verlust der Stromzufuhr zu einem elektronischen Druckregelsystem zu erheblichen Schäden an anderen Motorkomponenten oder Systemen führen.
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In einigen Aspekten der Erfindung umfasst ein mechanisches Druckregelsystem Folgendes:
einen mechanischen Regelmechanism, konfiguriert zum Aufnehmen eines Fluids an einem Eingangsanschluss mit einem Eingangsdruck, zum mechanischen Leiten des Fluids zu einem Ausgangsanschluss, wenn der Eingangsdruck einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt, wobei durch das Leiten ein Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss erzeugt wird, und zum mechanischen Ablassen des Fluids durch einen Ablassanschluss, wenn der Arbeitsdruck einen vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt.
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Der Arbeitsdruck ist vorzugsweise im Wesentlichen konstant.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich.
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Der Arbeitsdruck kann beim normalen Betrieb vorzugsweise zwischen dem vorbestimmten unteren Druckschwellenwert und dem vorbestimmten oberen Druckschwellenwert variieren.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise durch einen vorbestimmten Arbeitsdruckbereich getrennt.
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Der mechanische Regelmechanismus umfasst vorzugsweise eine mit dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss gekoppelte erste Druckkomponente, die den vorbestimmten Arbeitsdruck erzeugt, sowie eine mit dem Ausgangsanschluss und dem Ablassanschluss gekoppelte zweite Druckkomponente, die das Ablassen bewirkt, um den vorbestimmten Arbeitsdruck aufrechtzuerhalten.
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Der mechanische Regelmechanismus umfasst vorzugsweise ein mechanisches Druckregelventil mit zwei Anschlüssen, das mit dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und den Arbeitsdruck erzeugt, sowie einen mechanischen Druckregler mit zwei Anschlüssen, der mit dem Ausgangsanschluss und dem Ablassanschluss gekoppelt ist und das Ablassen bewirkt, um den Arbeitsdruck aufrechtzuerhalten.
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Umfasst vorzugsweise ferner eine Ventilvorspannvorrichtung, die den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert regelt.
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Umfasst vorzugsweise ferner eine Reglervorspannvorrichtung, die den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert regelt.
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In einigen Aspekten der Erfindung umfasst das mechanische Druckregelsystem Folgendes:
ein mechanisches Druckregelventil mit zwei Anschlüssen, gekoppelt mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss, wobei das Druckregelventil ein Fluid mit einem Eingangsdruck aufnimmt und das Fluid mechanisch zum Ausgangsanschluss leitet, wenn der Eingangsdruck einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt, wobei durch das Leiten ein vorbestimmter Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss erzeugt wird; und
einen mechanischen Druckregler mit zwei Anschlüssen, der mit dem Ausgangsanschluss und einem Ablassanschluss gekoppelt ist, wobei der Druckregler das Fluid mechanisch durch den Ablassanschluss ablässt, wenn der vorbestimmte Arbeitsdruck einen vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt.
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Der Arbeitsdruck ist vorzugsweise im Wesentlichen konstant.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich.
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Der Arbeitsdruck kann beim normalen Betrieb vorzugsweise zwischen dem vorbestimmten unteren Druckschwellenwert und dem vorbestimmten oberen Druckschwellenwert variieren.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise durch einen vorbestimmten Arbeitsdruckbereich getrennt.
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Umfasst vorzugsweise ferner eine Ventilvorspannvorrichtung, die den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert regelt.
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Umfasst ferner vorzugsweise eine Reglervorspannvorrichtung, die den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert regelt.
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In einigen Aspekten der Erfindung beinhaltet ein Druckregelverfahren die folgenden Schritte:
Aufnehmen eine Fluids am Eingangsanschluss mit einem Eingangsdruck;
mechanisches Leiten des Fluids zu dem Ausgangsanschluss, wenn der Eingangsdruck einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt, wobei durch das Leiten ein vorbestimmter Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss erzeugt wird; und
mechanisches Ablassen des Fluids durch den Ablassanschluss, wenn der vorbestimmte Arbeitsdruck einen vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt.
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Der Arbeitsdruck ist vorzugsweise im Wesentlichen konstant.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich.
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Der Arbeitsdruck kann beim normalen Betrieb vorzugsweise zwischen dem vorbestimmten unteren Druckschwellenwert und dem vorbestimmten oberen Druckschwellenwert variieren.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert sind vorzugsweise durch einen vorbestimmten Arbeitsdruckbereich getrennt.
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Dieselben Bezugsziffern bezeichnen in allen Zeichnungen dieselben Elemente. Es ist zu verstehen, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind.
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1 zeigt ein mechanisches Druckregelsystem gemäß der Erfindung.
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2 zeigt das mechanische Druckregelsystem gemäß der Erfindung.
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3 ist eine Kurve von Eingangsdruck gegenüber Regleraktivierung gemäß der Erfindung.
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4 zeigt Details eines Druckregelventils und eines Druckreglers gemäß der Erfindung.
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Die 1–4 und die folgende Beschreibung veranschaulichen spezielle Beispiele, um die Fachperson in der Umsetzung und besten Art der Nutzung der Erfindung zu unterweisen. Um erfinderische Grundsätze zu lehren, wurden einige konventionelle Aspekte vereinfacht oder weggelassen. Der Fachperson werden Variationen zu diesen Beispielen einfallen, die in den Rahmen der Erfindung fallen. Die Fachperson wird erkennen, dass die nachfolgend beschriebenen Merkmale auf veschiedene Weisen kombiniert werden können, um mehrere Variationen der Erfindung zu bilden. Daher ist die Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen speziellen Beispiele, sondern nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente begrenzt.
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1 zeigt ein mechanisches Druckregelsystem 100 gemäß der Erfindung. Das mechanische Druckregelsystem 100 umfasst einen rein mechanischen Druckregler, der den Druck eines Fluids reguliert und ein reguliertes Fluid mit einem im Wesentlichen konstanten Arbeitsdruck ausgibt. Der Arbeitsdruck kann einen statischen Druck oder einen dynamischen Druck umfassen. Das mechanische Druckregelsystem 100 weist eine sehr geringe Hysterese auf, wobei das mechanische Druckregelsystem 100 den ausgegebenen Arbeitsdruck so regelt, dass er in einem sehr engen Druckbereich bleibt.
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Bei einem idealen Druckregler würde sich der Regelmechanismus sofort öffnen, wenn ein Eingangsdruck den Zieldruck erreicht. Außerdem würde der ideale Druckregler sich sofort zu schließen beginnen, wenn der Druck über den Zieldruck hinaus geht. Infolge dessen würde es beim idealen Druckregler beim Betrieb keine Druckvariationen geben. Dies ist jedoch in der Praxis nicht möglich.
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Im Stand der Technik leiden mechanische Druckregler an einer unakzeptabel starken Hysterese. Hysterese beinhaltet eine Differenz zwischen einem unteren (d. h. Aktivierungs-)Punkt und einem oberen (d. h. Deaktivierungs-)Punkt. Hysterese beeinträchtigt problematischerweise die Fähigkeit eines Druckreglers des Standes der Technik, einen Arbeitsdruckausgang innerhalb eines engen Bereichs zu erzielen. In einem mechanischen Druckregler des Standes der Technik öffnet der Regelmechanismus bei einem ersten Druck und schließt (oder beginnt sich zu schließen) bei einem zweiten, höheren Druck. Aufgrund der Natur eines mechanischen Druckreglers des Standes der Technik ist der zweite Druck jedoch erheblich höher als der erste Druck. So kann der Druckregler des Standes der Technik zum Beispiel einen regulierten Druck erzeugen, der beim Betrieb um mehrere Bar variieren kann. Eine solche breite Drucktoleranz kann in einigen Anwendungen unakzeptabel sein.
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Druckreglerhysterese kann durch mehrere Faktoren verursacht werden. Reibung und mechanische Toleranzen können den Mechanismus beeinflussen und eine Bewegung des Mechanismus verhindern, bis erhebliche Kraftungleichgewichte vorliegen. Federkennwerte können die zum Bewegen eines Mechanismus nötigen Aktivierungs- und Deaktivierungskräfte bestimmen. Das Gleichgewicht zusätzlicher druckerzeugter Kräfte kann die Aktivierung beeinflussen, wie z. B. ein effektiver Druck-Fläche-Bereich beim Öffnen gegenüber dem Schließen des Reglers. Darüber hinaus können noch andere Kräfte oder Faktoren den Betrieb des Druckreglers des Standes der Technik beeinflussen.
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Das Druckregelsystem 100 beinhaltet einen Eingangsanschluss 102, einen Ausgangsanschluss 104, einen Ablassanschluss 106 und einen Regelmechanismus 110. Der Regelmechanismus 110 ist mit dem Eingangsanschluss 102, dem Ausgangsanschluss 104 und dem Ablassanschluss 106 in Fluidverbindung. Der Eingangsanschluss 102 kann mit einer Fluidquelle verbunden werden, so dass ein Fluid unter Druck am Eingangsanschluss 102 des Regelmechanismus 110 ankommt. Das Fluid kann jedes beliebige Fluid empfangen, einschließlich Flüssigkeiten, Gase oder Gemische davon.
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Der Ausgangsanschluss 104 kann mit einer Komponente verbunden werden, die zum Aufnehmen des Arbeitsdrucks ausgelegt ist. Der Regelmechanismus 110 gibt das Fluid am Ausgangsanschluss 104 mit einem vorbestimmten Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich aus. Der Arbeitsdruck kann bei der Herstellung eingestellt werden oder kann über (einen) manuelle(n) Druckjustierer eingestellt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Der Ablassanschluss 106 kann geöffnet oder mit einer anderen Komponente wie z. B. einem Ablassconduit oder einer anderen Ablassvorrichtung gekoppelt werden. In einigen Ausgestaltungen kann der Ablassanschluss 106 mit einer Rückgewinnungskomponente gekoppelt werden, die abgelassenes Fluid vom mechanischen Druckregelsystem 100 empfängt. Der Regelmechanismus 110 kann Fluid aus dem Ablassanschluss 106 ablassen, um den Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss 104 zu erzielen.
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In einigen Ausgestaltungen ist der Regelmechanismus 110 so konfiguriert, dass er ein Fluid am Eingangsanschluss 102 mit einem Eingangsdruck aufnimmt und das Fluid mechanisch zu einem Ausgangsanschluss 104 leitet, wenn der Eingangsdruck einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt. Durch das Leiten wird ein Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss 104 erzeugt. Der Regelmechanismus 110 ist ferner so konfiguriert, dass er das Fluid mechanisch durch einen Ablassanschluss 106 ablässt, wenn der Arbeitsdruck einen vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt. Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert erzeugen eine sehr geringe Regulierhysterese.
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Wie zuvor erörtert, ist das mechanische Druckregelsystem 100 so ausgelegt, dass es seine sehr geringe Hysterese hat. Infolge dessen lässt der Regelmechanismus 110 nur dann Fluid ein, wenn ein Eingangsdruck am Eingangsanschluss 102 einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt. Der Regelmechanismus 110 leitet das eingelassene Fluid mit dem Arbeitsdruck zum Ausgangsanschluss 104. Wenn der Arbeitsdruck einen oberen Druckschwellenwert übersteigt, dann wird wenigstens ein Teil des Fluids aus dem Ablassanschluss 106 abgelassen. Die Menge an abgelassenem Fuid kann zunehmen, wenn der Eingangsdruck weiter ansteigt. Der vorbestimmte Arbeitsdruck variiert daher zwischen dem vorbestimmten unteren Druckschwellenwert und dem vorbestimmten oberen Druckschwellenwert.
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Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Druckschwellenwert können bauartbedingt sehr nahe beieinander liegen und eine sehr geringe Druckregulierhysterese erzeugen. So kann das mechanische Druckregelsystem 100 in einigen Ausgestaltungen beispielsweise einen geregelten Arbeitsdruck mit einer Variation/Hysterese von etwa 0,1 bar erzielen. Der vom mechanischen Druckregelsystem 100 ausgegebene vorbestimmte Arbeitsdruck ist daher im Wesentlichen konstant.
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Die Figur zeigt eine Ausgestaltung, bei der der vorbestimmte Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss 104 mit einer zweiten Komponente 200 kommuniziert wird. Der Ausgangsanschluss 104 ist daher in Fluidverbindung mit der zweiten Komponente 200. Die zweite Komponente 200 kann jede Art von Komponente oder Vorrichtung umfassen. In einigen Ausgestaltungen kann die zweite Komponente 200 ein Motorkühlmittelventil oder ein anderes Flüssigkeitssteuerventil umfassen. Folglich kann der Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss 104 des Druckregelsystems 100 als Vorsteuersignal zum Steuern der zweiten Komponente 200 verwendet werden. Die zweite Komponente 200 kann daher nachfolgend einen anderen Fluidstrom regeln, wie z. B. eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Gemisch, wie z. B. einen Motorkühlmittel-Flüssigkeitsfluss. Die zweite Komponente 200 kann daher einen Druck der Motorkühlmittelflüssigkeit regeln oder kann einen Kühlweg regeln, in dem die Temperatur der Motorkühlmittelflüssigkeit durch den Eingangsdruck am Eingangsanschluss 102 des mechanischen Druckregelsystems 100 geregelt werden kann. Die Motorkühlmittelflüssigkeit ist jedoch von dem Fluid im mechanischen Druckregelsystem 100 isoliert.
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2 zeigt das mechanische Druckregelsystem 100 gemäß der Erfindung. In dieser Ausgestaltung umfasst der Regelmechanismus 110 ein Druckregelventil 111 und einen Druckregler 113. Das Druckregelventil 111 ist mit dem Eingangsanschluss 102 und mit dem Ausgangsanschluss 104 gekoppelt. Der Druckregler 113 ist mit dem Ausgangsanschluss 104 und dem Ablassanschluss 106 gekoppelt. Folglich ist der Ausgang des Druckregelventils 111 der Eingang des Druckreglers 113 und ist auch der Ausgangsanschluss 104 zum Ausgeben des vorbestimmten Arbeitsdrucks.
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Das Druckregelventil 111 in der gezeigten Ausgestaltung umfasst ein Zweiweg-Ventil mit zwei Anschlüssen. Das Druckregelventil 111 ist als Öffnungsventil konfiguriert. Das Druckregelventil 111 ist so konfiguriert, dass es öffnet, wenn der Eingangsdruck am Eingangsanschluss 102 den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt. Es sind aber auch andere Ventile oder druckbetätigte Vorrichtungen denkbar und fallen in den Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche.
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Der Druckregler 113 in der gezeigten Ausgestaltung umfasst einen Druckregler mit zwei Anschlüssen. Der Druckregler 113 ist als Öffnungsregler konfiguriert. Der Druckregler 113 ist so konfiguriert, dass er öffnet, wenn der vorbestimmte Arbeitsdruck am gemeinsamen Ausgangsanschluss 104 den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt. Auf diese Weise wird verhütet, dass der vorbestimmte Arbeitsdruck den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt. Es sind jedoch auch andere druckbetätigte Vorrichtungen oder Ventile denkbar und fallen in den Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche.
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In einigen Ausgestaltungen ist das mechanische Druckregelventil 111 mit zwei Anschlüssen mit dem Eingangsanschluss 102 und dem Ausgangsanschluss 104 gekoppelt. Ein Fluid kommt mit einem Eingangsdruck an Druckregelventil 111 an und wird von diesem mechanisch zum Ausgangsanschluss 104 geleitet, wenn der Eingangsdruck einen vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt. Durch das Leiten entsteht ein vorbestimmter Arbeitsdruck am Ausgangsanschluss 104. Der mechanische Druckregler 113 mit zwei Anschlüssen ist mit dem Ausgangsanschluss 104 und dem Ablassanschluss 106 gekoppelt. Der Druckregler 113 lasst das Fluid mechanisch durch den Ablassanschluss 106 ab, wenn der vorbestimmte Arbeitsdruck einen vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt. Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert und der vorbestimmte obere Schwellenwert erzeugen eine sehr geringe Regulierhysterese.
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3 zeigt eine Kurve des Eingangsdrucks (IP) gegenüber der Regleraktivierung (RA) gemäß der Erfindung. Die Kurve zeigt den oberen und den unteren Druckschwellenwert relativ zum Eingangsdruck (IP). Die Regleraktivierung (RA) kann einen Aktivierungsprozentanteil oder -betrag umfassen. Die Regleraktivierung (RA) kann im Bereich von null (d. h. keine Strömung) bis zu einem maximalen Öffnungswert liegen. Gemäß der Kurve umfasst der Betrag der Regleraktivierung (RA) zunächst die Aktivierung des Druckregelventils 111 und dann die Aktivierung des Druckreglers 113.
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Im ersten Abschnitt der Kurve, wo der Eingangsdruck unter dem unteren Druckschwellenwert liegt, ist weder das Druckregelventil 111 noch der Druckregler 113 offen. Folglich ist erst dann Arbeitsdruck verfügbar, wenn der Eingangsdruck den unteren Schwellenwert übersteigt.
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An dem Punkt, an dem der Eingangsdruck den unteren Druckschwellenwert übersteigt, beginnt sich das Druckregelventil 111 zu öffnen. Im zweiten Abschnitt der Kurve, zwischen dem unteren und dem oberen Schwellenwert, kann sich das Druckregelventil 111 in einigen Ausgestaltungen möglicherweise mit dem zunehmenden Eingangsdruck weiter öffnen, aber der Druckregler 113 bleibt geschlossen. Alternativ ist das Druckregelventil 111 in anderen Ausgestaltungen entweder offen oder geschlossen und hat keinen Einfluss auf den Arbeitsdruck, nachdem der Eingangsdruck den unteren Druckschwellenwert überstiegen hat.
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An dem Punkt, an dem der Eingangsdruck den oberen Druckschwellenwert übersteigt, beginnt sich der Druckregler 113 zu öffnen. Im dritten Abschnitt, rechts vom oberen Schwellenwert, bleibt das Druckregelventil 111 im Wesentlichen völlig offen und der Druckregler 113 öffnet sich mit zunehmendem Eingangsdruck weiter. Es ist ersichtlich, dass sich der Druckregler 113 erst dann öffnet, wenn der Eingangsdruck den oberen Schwellenwert übersteigt, wonach sich der Druckregler 113 zunehmend öffnen kann, um Fluid abzulassen und den vorbestimmten Arbeitsdruck innerhalb seines Bereichs zu halten.
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Es ist zu verstehen, dass der Arbeitsdruck gleich dem Eingangsdruck sein kann, wie z. B. dann, wenn der Eingangsdruck zwischen den unteren Druckschwellenwert und den oberen Druckschwellenwert fällt. Während jedoch der Eingangsdruck ansteigt und der Druckregler 113 ablässt, kann der Arbeitsdruck aufgrund des Ablassens niedriger sein als der Eingangsdruck. Die gezeigte Kurve bezieht sich zwar auf den Eingangsdruck (IP), aber der obere Druckschwellenwert kann entweder dem Arbeitsdruck oder dem Eingangsdruck entsprechen.
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Umgekehrt kann die Regleraktivierung (RA) gesenkt werden, wenn der Eingangsdruck abfällt. Wenn der Eingangsdruck nachfolgend unter den unteren Schwellenwert abfällt, kann die Regleraktivierung (RA) völlig geschlossen werden. Bei einer dynamischen Strömung kann das Schließen des Druckregelventils 111 nachfolgend einen Anstieg des Eingangsdrucks zur Folge haben.
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Das in der Kurve gezeigte Regleraktivierungsprofil ist nur ein mögliches Aktivierungsprofil. Das Aktivierungsprofil kann je nach den Geometrien der Komponenten, den Kennwerten der Federn oder sonstigen im mechanischen Druckregelsystem 100 eingesetzten Vorspannungsvorrichtungen, den Strömungsgeschwindigkeiten, den gewünschten Reaktionszeiten und/oder anderen Faktoren variieren.
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4 zeigt Details eines Druckregelventils 111 und eines Druckregelers 113 gemäß der Erfindung. Die Figur zeigt eine Konfiguration des mechanischen Druckregelsystems 100, aber es ist zu verstehen, dass auch andere Konfigurationen denkbar sind, die in den Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche fallen.
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Das Druckregelventil 111 in der gezeigten Ausgestaltung umfasst ein Zweiweg-Ventil mit zwei Anschlüssen, aber es sind auch andere druckbetätigte Vorrichtungen denkbar. Das Druckregelventil 111 beinhaltet einen Körper 211 sowie eine Kammer 210 im Körper 211. Der Körper 211 weist einen Einlass 202 auf, der den Eingangsanschluss 102 bildet oder damit gekoppelt ist, und einen Auslass 229, der den Ausgangsanschluss 104 bildet oder damit gekoppelt ist. In der Kammer 210 bewegt sich ein Ventilstößel 214 und eine Stößeldichtung 215 dichtet den Ventilstößel 214 bei seiner Bewegung in der Kammer 210 ab.
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Am oberen Ende des Druckregelventils 111 hält eine Vorspannbasis 209 eine Ventilvorspannvorrichtung 208 in ihrer Position fest, um den Ventilstößel 214 mit einer Abwärts-(Öffnungs)-Vorspannkraft zu beaufschlagen. Die Vorspannbasis 209 ist so konfiguriert, dass sie sich vertikal in der Kammer 210 bewegt. Die Ventilvorspannvorrichtung 208 kann jede geeignete Vorspannvorrichtung umfassen und assistiert beim Öffnen des Druckregelventils 111. Die Positionierung der Vorspannbasis 209 regelt die Vorspannkraft, mit der der Ventilstößel 214 von der Ventilvorspannvorrichtung 208 beaufschlagt wird. Demzufolge kann eine vertikale Bewegung der Vorspannbasis 209 einen Öffnungsdruck des Druckregelventils 111 variieren.
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Das Druckregelventil 111 beinhaltet ferner einen Druckjustierer 204 und einen Rotationsabstandshalter 206, der die Vorspannbasis 209 bewegen kann. Der Druckjustierer 204 ist so konfiguriert, dass er von einem Techniker oder Bediener justiert werden kann. In einigen Ausgestaltungen kann der Druckjustierer 204 gedreht werden, um die Vorspannbasis 209 in der Figur nach oben und unten zu bewegen. So kann der Druckjustierer 204 beispielsweise ein Gewinde und irgendeine Art Greifmerkmal oder Werkzeugfassung wie z. B. den in der Figur gezeigten Schlitz aufweisen. Der Druckjustierer 327 kann jedoch so konfiguriert werden, dass er eine Justagebewegung mit anderen mechanischen Merkmalen erzeugt. Der Rotationsabstandshalter 206 überträgt die Bewegung auf die Vorspannbasis 209, ohne Rotation oder Drehkraft zu übertragen.
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Der Ventilstößel 214 hat einen Stößelkopf 223, der eine Öffnung 220 versperrt oder freigibt. Der Stößelkopf 223 kann eine Kopfdichtung 224 aufweisen. Die Öffnung 220 kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die so kalibriert ist, dass eine Arbeitsdrucköffnungskraft entsteht, wenn der Eingangsdruck den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt.
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Der Öffnungsbewegung des Stößelkopfes 223 wirkt eine Kopfvorspannvorrichtung 227 entgegen. Die von der Kopfvorspannvorrichtung 227 erzeugte Vorspannkraft muss vom Eingangsdruck überwunden werden, in Kombination mit der Vorspannkraft, die von der Ventilvorspannvorrichtung 208 erzeugt wird, um den Ventilstößel 214 zu öffnen und das Fluid zum Ausgangsanschluss 104 strömen zu lassen. Daher wird der vorbestimmte untere Druckschwellenwert vom Druckjustierer 327 in Kombination mit der Reglervorspannvorrichtung 325 bestimmt, weiter in Kombination mit der Ventilvorspannvorrichtung 208.
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Beim Betrieb bleibt der Ventilstößel 214 in der oberen geschlossenen Position wie gezeigt, bis der Eingangsdruck den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt. Der vorbestimmte untere Druckschwellenwert wird vom Druckjustierer 204 und von der Ventilvorspannvorrichtung 208 mit Bezug auf die von der Kopfvorspannvorrichtung 227 erzeugte Kraft eingestellt. Wenn der Eingangsdruck den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt, dann bewegt sich der Ventilstößel 214 nach unten und öffnet. Der Ventilstößel 214 bleibt so lange offen, wie der Eingangsdruck den vorbestimmten unteren Druckschwellenwert übersteigt.
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Der Druckregler 113 in der gezeigten Ausgestaltung umfasst einen Druckregler mit zwei Anschlüssen, aber es sind auch andere druckbetätigte Vorrichtungen denkbar. Der Druckregler 113 beinhaltet einen Körper 303 und eine Kammer 304 in dem Körper 303. Der Körper 303 hat einen Einlass 321, der den Ausgangsanschluss 104 bildet oder damit gekoppelt ist, und einen Auslass 306, der den Ablassanschluss 106 bildet oder damit gekoppelt ist. Ein Reglerstößel 314 ist so konfiguriert, dass er sich in der Kammer 304 bewegt. Der Reglerstößel 314 weist eine Stößeldichtung 316 auf, die so konfiguriert ist, dass sie gegen einen Reglersitz 319 im Wesentlichen abdichtet.
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Der Druckregler 113 beinhaltet ferner eine Vorspannbasis 309, die eine Reglervorspannvorrichtung 325 in ihrer Position festhält. Die Vorspannbasis 309 ist so positioniert, dass sie den Reglerstößel 314 mit einer Abwärts-(Schließ)-Vorspannkraft beaufschlagt.
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Das Druckregelventil 111 beinhaltet daher einen Druckjustierer 327 und einen Rotationsabstandshalter 328, der die Vorspannbasis 309 bewegen kann. Die Vorspannbasis 309 ist so konfiguriert, dass sie sich vertikal in der Kammer 304 bewegt. Der Druckjustierer 327 ist so konfiguriert, dass er von einem Techniker oder Bediener justiert werden kann. In einigen Ausgestaltungen kann der Druckjustierer 327 gedreht werden, um die Vorspannbasis 309 in der Figur nach oben und unten zu bewegen. So kann der Druckjustierer 327 z. B. ein Gewinde sowie irgendeine Art Greifmerkmal oder Werkzeugfassung wie z. B. den in der Figur gezeigten Schlitz aufweisen. Der Druckjustierer 327 kann jedoch so konfiguriert sein, dass er eine Justagebewegung mit anderen mechanischen Merkmalen erzeugt. Der Rotationsabstandshalter 328 überträgt die Bewegung auf die Vorspannbasis 309, ohne Rotation oder Drehkraft zu übertragen.
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Der Einlass 321 bildet eine vorbestimmte Querschnittsfläche und infolge dessen erzeugt der vorbestimmte Arbeitsdruck im Ausgangsanschluss 104 eine Aufwärts-(Öffnungs)-Kraft auf den Reglerstößel 314. Dieser Arbeitsdrucköffnungskraft wirkt die Reglervorspannvorrichtung 325 entgegen. Daher wird der vorbestimmte obere Druckschwellenwert durch den Druckjustierer 327 in Kombination mit der Reglervorspannvorrichtung 325 bestimmt.
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Beim Betrieb bleibt der Reglerstößel 314 in der abwärtigen geschlossenen Position wie gezeigt, bis der Arbeitsdruck den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt. Wenn die Arbeitsdrucköffnungskraft den vorbestimmten oberen Druckschwellenwert übersteigt, dann bewegt die Arbeitsdrucköffnungskraft den Reglerstößel 314 nach oben und Fluid strömt durch den Auslass 306/Ablassanschluss 106, wobei wenigstens ein Teil des Fluids durch den Ablassanschluss 106 abgelassen wird. Infolge dessen wird der Arbeitsdruck reduziert und im Wesentlichen innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsdruckbandes oder -bereichs gehalten. Mehr Fluid kann abgelassen werden, wenn der Eingangsdruck steigt und daher auch der Arbeitsdruck ansteigt. Der vorbestimmte Arbeitsdruck kann im Wesentlichen in einem gewünschten Bereich oder Band gehalten werden, bis der Reglerstößel 314 eine im Wesentlichen völlig offene Position erreicht.
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Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können implementiert werden, um bei Bedarf mehrere Vorteile zu erzielen. Das Druckregelsystem gemäß der Erfindung ist ein rein mechanisches Druckregelsystem, das keinen elektrischen Strom benötigt. Das Druckregelsystem ist ein einfaches Druckregelsystem mit einer minimalen Teilezahl. Das Druckregelsystem ist ein Druckregelsystem, bei dem Hysterese zwischen einer unteren Druckgrenze und einer oberen Druckgrenze sehr gering ist. Das Druckregelsystem ist ein Druckregelsystem, bei dem Hysterese zwischen einer unteren Druckgrenze und einer oberen Druckgrenze leicht variiert und nach Bedarf eingestellt werden kann. Das Druckregelsystem ist ein Druckregelsystem, bei dem Hysterese zwischen einer unteren Druckgrenze und einer oberen Druckgrenze nicht von (einer) mechanischen Komponente(n) abhängig ist. Das Druckregelsystem ist ein Druckregelsystem, bei dem Hysterese zwischen einer unteren Druckgrenze und einer oberen Druckgrenze vom Benutzer eingestellt werden kann.
