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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fünf-Wege-Schaltventil mit einem Restdruckablassventil, welches ein elektromagnetisches Fünf-Wege-Schaltventil und ein Restdruckablassventil aufweist, das einen Restdruck, der in einem Fluiddruckkreis verbleibt, dem Druckluft über das Schaltventil zugeführt bzw. entzogen wird, automatisch ablässt, wobei das Restdruckablassventil eine Sicherheitsschaltung darstellt, die eine Fehlfunktion oder ein unerwartetes Verhalten der Fluiddruckvorrichtung durch den Restdruck verhindert.
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Stand der Technik
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Aus der
US 3 294 120 A sind Mehrwegumschaltventile bekannt, insbesondere Drei-Wege-Steuerventile zur Betätigung von hydraulischen Stellgliedern und dergleichen.
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Bei allgemein eingesetzten elektromagnetischen Fünf-Wege-Schaltventilen, die in zentraler Stellung geschlossen sind, ist beispielsweise eine Ventilöffnung oder -bohrung vorgesehen, die durch einen Ventilgrundkörper hindurchtritt. Ein zentraler Zufuhrdurchgang, ein Paar von Ausgangsdurchgängen, die jeweils seitlich des zentralen Zufuhrdurchgangs angeordnet sind, und ein Paar von Ablassdurchgängen, die jeweils zwischen den entsprechenden Ausgangsdurchgängen und den zugeordneten Endabschnitten der Ventilbohrung vorgesehen sind, öffnen sich jeweils in die Ventilbohrung. Der Zufuhrdurchgang steht mit einem Zufuhranschluss in Verbindung, welcher sich zu einer Außenfläche des Ventilgrundkörpers öffnet. Die Ausgangsdurchgänge an den jeweiligen Seiten des Zufuhrdurchgangs sind so vorgesehen, dass sie mit einem Paar von Ausgangsanschlüssen des Ventilgrundkörpers in Verbindung stehen. Außerdem sind die seitlich der jeweiligen Ausgangsdurchgänge angeordneten Ablassdurchgänge so vorgesehen, dass sie mit einem Paar von Ablassanschlüssen des Ventilgrundkörpers in Verbindung stehen.
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Ein Hauptventilelement, das ein an seinem Umfang angebrachtes ringförmiges Dichtelement aus elastischem Material aufweist, ist gleitend in die Ventilbohrung eingesetzt. Das Hauptventilelement wird durch eine Fluiddruckbetätigungskraft angetrieben, die auf einen mehrerer Kolben aufgebracht wird, um diesen an den Endabschnitten des Hauptventilelements zur Anlage zu bringen, um dadurch das Hauptventilelement an einer von zwei Schaltpositionen in der Ventilbohrung anzuordnen. Eine dieser Positionen ist eine erste Schaltposition, an welcher der Zufuhranschluss mit einem der Ausgangsanschlüsse in Verbindung steht und der andere Ausgangsanschluss mit dem Ablassanschluss in Verbindung steht. An einer zweiten Schaltposition steht dagegen der Zufuhranschluss mit dem anderen Ausgangsanschluss in Verbindung, und der zuerst genannte Ausgangsanschluss steht mit dem Ablassanschluss in Verbindung. Das Hauptventilelement kann auch an einer neutralen Position angeordnet werden, an der alle Strömungsdurchgänge in der Ventilbohrung von einer Verbindung mit den anderen Durchgängen abgeschnitten sind. Dies erfolgt durch die Vorspannkraft einer Feder, die auf das Hauptventilelement aufgebracht wird, wenn auf die Kolben keine Fluiddruckbetätigungskraft ausgeübt wird.
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Bei dem Fünf-Wege-Schaltventil, das in die zentrale, geschlossene Position (neutrale Position) einstellbar ist, wird Fluiddruck von dem Zufuhranschluss zu einem der Ausgangsanschlüsse zugeführt, um eine mit dem Ausgangsanschluss verbundene Fluiddruckvorrichtung zu betätigen. Wenn das Hauptventilelement zu der neutralen Position zurückgeführt wird, um die Betätigung der Fluiddruckvorrichtung zu beenden, wird die Druckluft, die bis dahin die Fluiddruckvorrichtung über das Fünf-Wege-Schaltventil betätigte, als Restdruck auf der Seite des Fluiddruckkreises eingeschlossen. In dem Fall, dass der Restdruck durch einen unerwarteten Vorgang abgelassen wird, kann die Fluiddruckvorrichtung, in welcher der Restdruck eingeschlossen wurde, eine Fehlfunktion erleiden oder sich unerwartet verhalten, so dass eine gefährliche Situation herbeigeführt wird. Daher muss der Restdruck vorab abgelassen werden, um diese Gefahr auszuschließen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fünf-Wege-Schaltventil mit einem Restdruckablassventil vorzuschlagen, das einen einfachen Aufbau aufweist, wobei das Hauptventil durch das Fünf-Wege-Schaltventil gebildet wird, das in eine zentrale geschlossene Position einstellbar ist, wobei das Fünf-Wege-Schaltventil so ausgestaltet ist, dass dann, wenn das Hauptventilelement des Hauptventils an der geschlossenen Position steht und der Restdruck in dem Fluiddruckkreis, der mit den Ausgangsanschlüssen des Hauptventils in Verbindung steht, abgelassen werden soll, der Restdruck durch Abschneiden der Zufuhr der Druckluft zu dem Zufuhranschluss des Hauptventils abgelassen wird. Hierdurch soll ein Sicherheitskreis gebildet werden, der eine Fehlfunktion oder ein unerwartetes Verhalten der Fluiddruckvorrichtung durch den Restdruck verhindert.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 6 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Fünf-Wege-Schaltventil mit einem Restdruckablassventil vorgesehen, das ein Hauptventil in Form eines elektromagnetischen Fünf-Wege-Schaltventils aufweist, welches in eine zentrale geschlossene Position einstellbar ist, und ein mit dem Hauptventil verbundenes Restdruckablassventil. Das Restdruckablassventil umfasst in einer Ablassventilöffnung (Ablassventilbohrung), die in dem Ablassventilkörper ausgebildet ist, zwei Restdruckablassdurchgänge, die mit zwei Ausgangsanschlüssen des Hauptventils in Verbindung stehen, um die Ausgangsanschlüsse mit der Umgebung zu verbinden, zwei Ablassventilelemente, die so ausgestaltet sind, dass sie mit einem Restdruckablassventilsitz der jeweiligen Restdruckablassdurchgänge in Kontakt treten bzw. von diesem wegbewegen, um die jeweiligen Restdruckablassdurchgänge zu öffnen und zu schließen, eine Freigabefeder, welche die Ablassventilelemente in einer Richtung weg von dem Restdruckablassventilsitz vorspannt, und eine Antriebsdruckkammer, die in der Ablassventilbohrung an einer Position zwischen den Ablassventilelementen ausgebildet ist und mit dem Zufuhranschluss des Hauptventils in Verbindung steht. Wenn der Antriebsdruckkammer durch den Zufuhranschluss Luft zugeführt wird, werden die Ablassventilelemente entgegen der Vorspannkraft der Freigabefeder in Kontakt mit den jeweiligen Restdruckablassventilsitzen gebracht, um die Restdruckablassdurchgänge zu schließen. Wenn der Antriebsdruckkammer durch den Zufuhranschluss keine Luft zugeführt wird, werden die Ablassventilelemente durch die Vorspannkraft der Freigabefeder von den jeweiligen Restdruckablassventilsitzen wegbewegt, um den Restdruckablassdurchgang zu öffnen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Hauptventil vorzugsweise den Zufuhranschluss, der an einer zentralen Position angeordnet ist und mit einer in dem Hauptventilkörper ausgebildeten Hauptventilöffnung (Hauptventilbohrung) in Verbindung steht, die Ausgangsanschlüsse, die jeweils seitlich des Zufuhranschlusses angeordnet sind und mit der Hauptventilbohrung in Verbindung sehen, zwei Ablassanschlüsse, die jeweils zwischen den Ausgangsanschlüssen und den zugeordneten Endabschnitten der Ventilbohrung angeordnet sind und mit der Hauptventilbohrung in Verbindung stehen, ein Hauptventilelement, das gleitend in die Hauptventilbohrung eingesetzt ist, einen Antriebsmechanismus, welcher das Hauptventilelement zu einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition verschiebt, und eine Rückführfeder, die das Hauptventilelement zu einer neutralen Position zurückführt. In der ersten Schaltposition wird der Zufuhranschluss mit einem der Ausgangsanschlüsse in Verbindung gebracht, und der andere Ausgangsanschluss wird mit einem der Ablassanschlüsse in Verbindung gebracht. In der zweiten Schaltposition wird der Zufuhranschluss mit dem anderen Ausgangsanschluss in Verbindung gebracht und der erstgenannte der Ausgangsanschlüsse wird mit dem anderen Ablassanschluss in Verbindung gebracht. In der neutralen Position sind alle Anschlüsse verschlossen.
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Der Antriebsmechanismus kann zwei Kolben aufweisen die in Anlage gegen jeweilige Endabschnitte des Hauptventilelements gebracht werden, und zwei elektromagnetische Pilot- oder Steuerventile, die Pilot- oder Steuerluft in Druckkammern einbringen, die an einer Seite der jeweiligen Kolben ausgebildet sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Hauptventilkörper vorzugsweise einen Befestigungssitz aufweisen, der an einer Außenfläche ausgebildet ist, um den Ablassventilkörper zu befestigen. Ein Zufuhrverbindungsanschluss, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und zwei Ablassverbindungsanschlüsse, die mit entsprechenden Ausgangsanschlüssen in Verbindung stehen, können sich in dem Befestigungssitz öffnen. Der Ablassventilkörper kann eine Befestigungsfläche aufweisen, die an dem Befestigungssitz anliegt und mit dem Zufuhrverbindungsanschluss in Verbindung steht, und zwei Restdruckauslassöffnungen, die mit entsprechenden Auslassverbindungsanschlüssen in Verbindung stehen, können sich zu der Befestigungsfläche öffnen.
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Vorzugsweise sind die Ablassventilbohrung des Restdruckablassventils und die Hauptventilbohrung des Hauptventils parallel zueinander angeordnet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fünf-Wege-Schaltventil mit Restdruckablassventil vorgesehen, bei welchem das Hauptventil einen Hauptventilkörper mit einem Zufuhranschluss, zwei Ausgangsanschlüssen und zwei Ablassanschlüssen aufweist sowie eine Hauptventilbohrung, die innerhalb des Hauptventilkörpers so ausgebildet ist, dass alle Anschlüsse miteinander in Verbindung treten können, ein Hauptventilelement, das beweglich innerhalb der Hauptventilbohrung angeordnet ist, um einen Strömungsdurchgang zwischen benachbarten Anschlüssen zu öffnen und zu schließen, und ein elektromagnetisches Pilot- oder Steuerventil, welches das Hauptventilelement antreibt. Das Restdruckablassventil umfasst einen Ablassventilkörper, der an dem Hauptventilkörper angebracht ist, eine Ablassventilbohrung, die innerhalb des Ablassventilkörpers ausgebildet ist, zwei Ablassventilelemente, die innerhalb der Ablassventilbohrung so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, eine Zufuhröffnung, die zwischen den Ablassventilelementen angeordnet ist, damit die Ablassventilbohrung mit dem Zufuhranschluss in Verbindung treten kann, zwei Restdruckauslassöffnungen, die an jeweiligen Seiten der Zufuhröffnung angeordnet sind, um eine Verbindung zwischen den jeweiligen Ablassanschlüssen und der Ablassventilbohrung zu ermöglichen, ein abtrennendes Dichtelement, das an jedem der Ablassventilelemente angebracht ist, um die Verbindung zwischen der Zufuhröffnung und einer der Restdruckauslassöffnungen zu trennen, zwei Restdruckauslassdurchgänge, welche die entsprechenden Restdruckauslassöffnungen zur Umgebung öffnen, Restdruckablassventilsitze, die jeweils in den Restdruckauslassdurchgängen ausgebildet sind, mit denen das Ablassventilelement in Kontakt tritt oder von denen es sich weg bewegt, und eine Freigabefeder, welche das Ablassventilelement in einer Richtung weg von dem Restdruckablassventilsitz vorspannt.
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Die Ablassventilelemente können einen zurückgesetzten Abschnitt aufweisen, der an jeweiligen, gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist, wobei der zurückgesetzte Abschnitt eine Antriebsdruckkammer zwischen den Ablassventilelementen bildet, um Luft von dem Zufuhranschluss zuzuführen.
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Vorzugsweise kann die Ablassventilbohrung des Restdruckablassventils einen Hohlraum (Bohrung) mit großem Durchmesser aufweisen, der an einem zentralen Abschnitt in einer axialen Richtung angeordnet ist, und zwei Hohlräume (Bohrungen) mit kleinem Durchmesser, die an entsprechenden Endabschnitten in Richtung der Achse angeordnet sind, wobei die Bohrung mit größerem Durchmesser einen größeren Durchmesser aufweist als die Bohrungen mit kleinerem Durchmesser. Die Zufuhröffnung und die Restdruckauslassöffnungen können mit der Bohrung mit größerem Durchmesser in Verbindung stehen, und die Bohrungen mit kleinerem Durchmesser können jeweils die Restdruckauslassdurchgänge umfassen und die Restdruckablassventilsitze, die in einem inneren Endabschnitt der jeweiligen Bohrungen mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sind. Die Auslassventilelemente können jeweils ein Ventil mit größerem Durchmesser aufweisen, das in der Bohrung mit größerem Durchmesser angeordnet ist, und ein Ventil mit kleinerem Durchmesser, das in der Bohrung mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist, wobei das Ventil mit größerem Durchmesser einen größeren Durchmesser hat als das Ventil mit kleinerem Durchmesser. Das Abtrennungsdichtelement kann an einen Umfang des Ventils mit größerem Durchmesser angebracht sein. Ein Öffnungs-/Schließdichtelement das in und außer Kontakt mit dem Restdruckauslassventilsitz gebracht wird, kann an einem inneren Endabschnitt des Ventils mit kleinerem Durchmesser angebracht sein.
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Außerdem kann der Hauptventilkörper an einer Außenfläche einen Befestigungssitz zur Befestigung des Ablassventilkörpers aufweisen, wobei der Befestigungssitz eine Öffnung eines Zufuhrverbindungsanschlusses aufweist, der mit dem Zufuhranschluss in Verbindung steht, und eine Öffnung für jeden der beiden Auslassverbindungsanschlüsse, die jeweils mit den Ausgangsanschlüssen in Verbindung stehen. Der Ablassventilkörper kann eine Befestigungsfläche aufweisen, die in Anlage gegen den Befestigungssitz gebracht wird, wobei die Befestigungsfläche eine Öffnung der Zufuhröffnung aufweist, die mit dem Zufuhrverbindungsanschluss in Verbindung steht, und eine Öffnung für jede der Restdruckauslassöffnungen, die jeweils mit den Auslassverbindungsanschlüssen in Verbindung stehen.
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Das gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben aufgebaute Fünf-Wege-Schaltventil mit Restdruckablassventil ermöglicht, wenn das Hauptventilelement des Hauptventils, das aus dem Fünf-Wege-Schaltventil besteht, welches in eine zentrale geschlossene Position einstellbar ist, an der geschlossenen Position steht und der Restdruck in dem Fluiddruckkreis, der mit den Ausgangsanschlüssen des Hauptventils in Verbindung steht, abgelassen werden soll, das Ablassen des Restdruckes durch Abschneiden der Zufuhr der Druckluft zu dem Zufuhranschluss des Hauptventils, wodurch das Restdruckablassventil als ein Sicherheitskreis dienen kann, der eine Fehlfunktion oder ein unerwartetes Verhalten der Fluiddruckvorrichtung aufgrund des Restdrucks verhindern kann.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Teilschnitt durch ein Fünf-Wege-Schaltventil mit Restdruckablassventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen wesentlichen Teil des Fünf-Wege-Ventils gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei das elektromagnetische Pilotventil freigelegt ist.
- 3 ist ein Teilschnitt, der das Fünf-Wege-Schaltventil gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei dem Zufuhranschluss Luft zugeführt wird.
- 4 ist ein Teilschnitt zur Erläuterung der Befestigung des Restdruckablassventils gemäß der Erfindung.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Fünf-Wege-Schaltventil gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei an dem Hauptventilkörper anstelle des Restdruckablassventils eine Abdeckung angebracht ist.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt ein Fünf-Wege-Schaltventil mit Restdruckablassventil 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt im Einzelnen den inneren Aufbau, insbesondere den inneren Aufbau eines Restdruckablassventils 40, das an einem Hauptventil 20 angebracht ist. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, besteht das Hauptventil 20 aus einem bekannten elektromagnetischen Fünf-Wege-Schaltventil, das in einer zentralen Position geschlossen ist.
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Das Fünf-Wege-Schaltventil mit Restdruckablassventil 10 umfasst das Hauptventil 20 und das daran angebrachte Restdruckablassventil 40. Das Hauptventil 20 umfasst einen Hauptventilkörper 21, einen Zufuhranschluss P, der in dem Hauptventilkörper 21 ausgebildet ist, erste und zweite Ausgangsanschlüsse A, B, erste und zweite Ablassanschlüsse EA, EB, und einen Hauptventilhohlraum (für den Begriff „Hohlraum“ wird nachfolgend meist der Begriff „Bohrung“ verwendet, auch wenn der Hohlraum nicht notwendigerweise durch Bohren hergestellt wird), der den Hauptventilkörper 21 durchtritt. Ein Zufuhrdurchgang 23, erste und zweite Ausgangsdurchgänge 24A, 24B und erste und zweite Ablassdurchgänge 25A, 25B sind so vorgesehen, dass sie mit der Hauptventilbohrung 22 in Verbindung stehen. Im Einzelnen kommuniziert der Zufuhrdurchgang 23, der mit dem Zufuhranschluss P verbunden ist, mit einem zentralen Abschnitt der Hauptventilbohrung 22 in Richtung einer Achse L, und der erste Ausgangsdurchgang 24A, der mit dem ersten Ausgangsanschluss A verbunden ist, und der zweite Ausgangsdurchgang 24B, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss B verbunden ist, kommunizieren an Positionen seitlich des Zufuhrdurchgangs 23 mit der Hauptventilbohrung 22. Außerdem kommuniziert der mit dem ersten Ablassanschluss EA verbundene erste Ablassdurchgang 25A und der mit dem zweiten Ablassanschluss EB verbundene zweite Ablassdurchgang 25B an Positionen zwischen den ersten bzw. zweiten Ausgangsdurchgängen 24A, 24B und Endabschnitten der Ventilbohrung mit der Hauptventilbohrung 22. Ein Hauptventilelement 27 zum Schalten des Strömungsdurchgangs ist so in die Hauptventilbohrung 22 eingesetzt, dass es entlang der Achse L gleiten kann.
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Ein erstes Kolbengehäuse 30a ist mit einem Endabschnitt des Hauptventilkörpers 21 in der Richtung der Achse L verbunden, und ein erster Kolben 28a, der an einem Endabschnitt des Hauptventilelements 27 anliegt, um das Hauptventilelement anzutreiben, ist in einer ersten Kolbenkammer 31A in dem ersten Kolbengehäuse 30a aufgenommen. Ein zweites Kolbengehäuse 30b ist mit dem anderen Endabschnitt des Hauptventilkörpers 21 über einen Adapterblock 35 verbunden, und ein zweiter Kolben 28b, der an dem anderen Endabschnitt des Hauptventilelements 27 anliegt, um das Hauptventilelement anzutreiben, ist in einer zweiten Kolbenkammer 31B, die in dem zweiten Kolbengehäuse 30b ausgebildet ist, aufgenommen. Der erste Kolben 28a und der zweite Kolben 28b haben den gleichen Durchmesser.
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Innerhalb der ersten Kolbenkammer 31A und der zweiten Kolbenkammer 31B sind eine erste Druckkammer 31a und eine zweite Druckkammer 31b durch den ersten Kolben 28a bzw. den zweiten Kolben 28b definiert, und die erste Druckkammer 31a und die zweite Druckkammer 31b kommunizieren mit einem Pilot- oder Steuerausgangsanschluss (nicht dargestellt) des ersten elektromagnetischen Pilot- oder Steuerventils 32a bzw. des zweiten elektromagnetischen Pilot- oder Steuerventils 32b, die an dem ersten Kolbengehäuse 30a befestigt sind (vgl. 1 und 2).
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Wenn dem ersten elektromagnetischen Steuerventil 32a Strom zugeführt wird, während das zweite elektromagnetische Steuerventil 32b abgeschaltet ist, wird Steuerluft von dem Pilotausgangsanschluss des ersten elektromagnetischen Steuerventils 32a über einen Durchgang (nicht dargestellt) in dem ersten Kolbengehäuse 30a in die erste Druckkammer 31a, in welcher der erste Kolben 28a angeordnet ist, eingeführt. Die zweite Druckkammer 31b ist über das zweite elektromagnetische Steuerventil 32b zur Umgebung geöffnet. Dementsprechend presst die Steuerluft das Hauptventilelement 27 über den ersten Kolben 28a, und das Hauptventilelement 27 verschiebt sich zu einer ersten Schaltposition an dem in 1 rechten Ende. Daher wird der Zufuhranschluss P über den Zufuhrdurchgang 23, die Hauptventilbohrung 22 und den ersten Ausgangsdurchgang 24A in Verbindung mit dem ersten Ausgangsanschluss A gebracht, so dass dem mit dem ersten Ausgangsanschluss A verbundenen Fluiddruckkreis Druckluft zugeführt wird. Dagegen wird der zweite Ausgangsanschluss B über den zweiten Ausgangsdurchgang 24B, die Hauptventilbohrung 22 und den zweiten Ablassdurchgang 25B mit dem zweiten Ablassanschluss EB verbunden, so dass Druckluft aus dem mit dem zweiten Ausgangsanschluss B verbundenen Fluiddruckkreis abgeführt wird.
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Wenn dagegen dem zweiten elektromagnetischen Steuerventil 32b Strom zugeführt wird, während das erste elektromagnetische Steuerventil 32a abgeschaltet ist, wird die Pilotluft in der ersten Druckkammer 31a über das erste elektromagnetische Steuerventil 32a zur Umgebung abgeführt, und die Steuerluft von dem Steuerausgangsanschluss des zweiten elektromagnetischen Steuerventils 32b wird über das erste Kolbengehäuse 30a, den Hauptventilkörper 21, den Adapterblock 35 für einen Rückführmechanismus und einen nicht dargestellten Durchgang in dem zweiten Kolbengehäuse 30b in die zweite Druckkammer 31b eingeführt. Dementsprechend presst die Steuerluft das Hauptventilelement 27 über den zweiten Kolben 28b, und das Hauptventilelement 27 verschiebt sich zu einer zweiten Schaltposition an dem in 1 linken Ende. Daher wird der Zufuhranschluss P über den Zufuhrdurchgang 23, die Hauptventilbohrung 22 und den zweiten Ausgangsdurchgang 24B in Verbindung mit dem zweiten Ausgangsanschluss B gebracht, so dass Druckluft dem mit dem zweiten Ausgangsanschluss B verbundenen Fluiddruckkreis zugeführt wird. Der erste Ausgangsanschluss A wird über den ersten Ausgangsdurchgang 24A, die Hauptventilbohrung 22 und den ersten Ablassdurchgang 25A mit dem ersten Ablassanschluss EA verbunden, so dass Druckluft aus dem mit dem ersten Ausgangsanschluss A verbundenen Fluiddruckkreis abgeführt wird.
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Bei der Zufuhr von Strom zu einem der elektromagnetischen Steuerventile 32a, 32b wird die Steuerluft von dem entsprechenden Ausgangsanschluss in eine der Druckkammern 31a, 31b eingeführt, und bei Abschalten des anderen elektromagnetischen Steuerventils wird die Steuerluft in der anderen Druckkammer über den Steuerauslassanschluss abgeführt. Daher verschiebt sich das Hauptventilelement 27 in der Hauptventilbohrung 22 zu einer der ersten und zweiten Schaltpositionen. Die beschriebene Operation ist die gleiche wie bei der Betätigung eines bekannten elektromagnetischen Fünf-Wege-Schaltventils mit zwei Positionen.
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Das Hauptventilelement 27 umfasst eine Durchgangsöffnung 27b, die durch einen zentralen Abschnitt des Ventilelements hindurchgeführt ist. Die Durchgangsöffnung 27b ermöglicht die Verbindung von Gegendruckkammern 33a, 33b, die zwischen dem ersten Kolben 28a und einer Endfläche des Hauptventilkörpers 21 bzw. zwischen dem zweiten Kolben 28b und der anderen Endfläche des Hauptventilkörpers 21 ausgebildet sind, um dadurch die Luft in einer der Gegendruckkammern zu der anderen Gegendruckkammer freizugeben, wenn die Kolben 28a, 28b verschoben werden.
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Wenn dem Zufuhranschluss P die Druckluft zugeführt wird, wird das Restdruckablassventil 40 durch die Druckluft in der oben beschriebenen Weise in die in 3 gezeigte Betriebsposition versetzt. Dies wird nachfolgend im Detail erläutert.
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Der Adapterblock 35 umfasst den Rückführmechanismus, welcher das Hauptventilelement 27 zu einer neutralen Position zurückführt, wenn die elektromagnetischen Steuerventile 32a, 32b abgeschaltet werden. Der Adapterblock 35 ist über ein Dichtelement luftdicht zwischen dem Hauptventilkörper 21 und dem zweiten Kolbengehäuse 30b angebracht und umfasst eine Öffnung 36 mit einem abgestuften Abschnitt 36a, die mit der Hauptventilbohrung 22 des Hauptventilkörpers 21 kommuniziert. Das Hauptventilelement 27 ist über die Öffnung 36 eingesetzt, und der Endabschnitt des Hauptventils 27 liegt an dem zweiten Kolben 28b in dem zweiten Kolbengehäuse 30b an.
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Das Hauptventilelement 27 umfasst einen Abschnitt 27a mit kleinem Durchmesser, dessen Durchmesser kleiner ist als der Abschnitt der Hauptventilbohrung 22, über den das Hauptventilelement 27 gleitet, und der an einer der Öffnung 36 zugeordneten Position ausgebildet ist. Erste und zweite Federhalter (Federbasen) 37, 38, die jeweils eine ringförmige Form haben, sind an dem Abschnitt 27a mit kleinem Durchmesser angebracht. Eine Rückführfeder 39 ist zwischen Flanschabschnitten 37b, 38b, die an den Federhaltern 37 bzw. 38 ausgebildet sind, in komprimiertem Zustand angeordnet. Bei dem ersten Federhalter 37, der an der Seite des Hauptventilkörpers 21 angeordnet ist, liegt ein radial äußerer Abschnitt einer Anlagefläche 37a an der Außenfläche des Flanschabschnitts 37b gegenüber einer Endfläche des Hauptventilkörpers 21, und ein radial innerer Abschnitt der Anlagefläche 37a liegt gegenüber dem abgestuften Abschnitt an einem Endabschnitt des Abschnitts 27a des Hauptventilelements 27 mit kleinem Durchmesser an. Bei dem zweiten Federhalter 38, der an der Seite des zweiten Kolbengehäuses 30b angeordnet ist, liegt ein radial äußerer Abschnitt einer Anlagefläche 38a an der Außenfläche des Flanschabschnitts 38b gegenüber dem abgestuften Abschnitt 36a, der an einem Endabschnitt der Öffnung 36 in dem Adapterblock 35 ausgebildet ist. Ein radial innerer Abschnitt der Anlagefläche 38a liegt gegenüber dem abgestuften Abschnitt, der an dem äußeren Endabschnitt des Abschnitts 27a mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist.
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Der Rückführmechanismus des Hauptventilelements 27 ist wie oben beschrieben aufgebaut. Wenn die Steuerluft in die erste Druckkammer 31a eingeführt wird, indem dem ersten elektromagnetischen Steuerventil 32a Strom zugeführt wird, und der erste Kolben 28a das Hauptventilelement 27 zu der ersten Schaltposition umschaltet, presst das Hauptventilelement 27 den ersten Federhalter 37 und verschiebt ihn. Dementsprechend wird die Rückführfeder 39 so komprimiert, dass Energie für das Rückführen akkumuliert wird. Wenn das erste elektromagnetische Steuerventil 32a abgeschaltet wird, wird das Hauptventil 27 über den ersten Federhalter 37, der durch die Rückstellkraft der Rückführfeder 39 gepresst wird, zu der in 1 gezeigten neutralen Position zurückgeführt.
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Wen umgekehrt die Steuerluft in die zweite Druckkammer 31b eingeführt wird, indem dem zweiten elektromagnetischen Pilotventil 32b Strom zugeführt wird, und der zweite Kolben 28b das Hauptventilelement 27 zu der zweiten Schaltposition umschaltet, presst und verschiebt das Hauptventilelement 27 den zweiten Federhalter 38. Dementsprechend wird die Rückführfeder 39 so komprimiert, dass sie Energie für das Zurückführen akkumuliert. Wenn dann das zweite elektromagnetische Steuerventil abgeschaltet wird, wird das erste Ventilelement 27 über den zweiten Federhalter 38, der über die Rückstellkraft der Rückführfeder 39 gepresst wird, zu der in 1 gezeigten neutralen Position zurückgeführt.
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In dem Fall, in dem sowohl das erste als auch das zweite elektromagnetische Steuerventil 32a, 32b abgeschaltet sind und demnach Steuerluft weder der ersten noch der zweiten Druckkammer 31a, 31b zugeführt wird, erstreckt sich die Rückführfeder 39 über den Abstand zwischen den Federhaltern 37, 38, um die Federhalter 37, 38 an der in 1 gezeigten Position zu halten. Daher wird das Hauptventilelement 27 an der neutralen Position gehalten, d. h. an einer geschlossenen zentralen Position.
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Es ist hierbei nicht notwendig, den Rückführmechanismus für das Hauptventilelement 27 in dem Adapterblock 35 zwischen dem Hauptventilkörper 21 und dem zweiten Kolbengehäuse 30b vorzusehen. So kann der Rückführmechanismus beispielsweise auch in dem Hauptventilkörper 21 vorgesehen sein.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 und 2 die besondere Ausgestaltung und Betriebsweise des Restdruckablassventils 40 erläutert.
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Das Restdruckablassventil 40 ist über einen Basisabschnitt 41a, an welchem ein Ablassventilkörper 41 angebracht ist, an einem flachen Befestigungssitz 21a angebracht, der an der oberen Außenfläche des Hauptventilkörpers 21 ausgebildet ist. Der Befestigungssitz 21a umfasst einen Zufuhrverbindungsanschluss 42, der an einer zentralen Position angeordnet ist und mit dem Zufuhrdurchgang 23 in Verbindung steht, und erste und zweite Auslassverbindungsanschlüsse 43a, 43b, die an den jeweiligen Seiten des Zufuhrverbindungsanschlusses 42 angebracht sind und mit den ersten bzw. zweiten Ausgangsströmungsdurchgängen 24A, 24B in Verbindung stehen.
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Eine Befestigungsfläche 41b, die an dem Basisabschnitt 41 a des Ablassventilkörpers 41 des Restdruckablassventils 40 ausgebildet ist, umfasst eine Zufuhröffnung 44, die sich an einer zentralen Position öffnet und mit dem Zufuhrverbindungsanschluss 42 des Befestigungssitzes 21a in Verbindung steht, sowie erste und zweite Restdruckauslassöffnungen 45a, 45b, die sich an den jeweiligen Seiten der Zufuhröffnung 44 öffnen und mit den ersten bzw. zweiten Auslassverbindungsanschlüssen 43a, 43b in Verbindung stehen. Der Ablassventilkörper 41 ist über eine Dichtung 46, die zwischen dem Befestigungssitz 21a und der Befestigungsfläche 41b angeordnet ist, an dem Hauptventilkörper 21 angebracht.
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Beim Befestigen des Basisabschnitts 41 a des Ablassventilkörpers 41 des Restdruckablassventils 40, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, an dem Hauptventilkörper 21 kann der Luftdurchgang zwischen dem Restdruckablassventil 40 und dem Hauptventilkörper 21 mit einfachem Aufbau gewährleistet werden.
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Um den Ablassventilkörper 41 des Restdruckablassventils 40 an dem Befestigungssitz 21 a des Hauptventilkörpers 21 zu befestigen, wird, wie sich aus den 2 und 4 ergibt, zunächst ein Vorsprung 47, der an dem Ablassventilkörper 41 des Restdruckablassventils 40 an einem Endabschnitt an der Seite des ersten Kolbengehäuses 30a ausgebildet ist, mit einem zurückgesetzten Abschnitt 48, der in dem ersten Gehäuse 30a ausgebildet ist, in Eingriff gebracht. Das Restdruckablassventil 40 umfasst außerdem, wie in 4 gezeigt ist, einen einziehbaren Vorsprung 49, der von dem Ablassventilkörper 41 elastisch vorstehen und zurückgezogen werden kann. Der Vorsprung 49 ist an dem anderen Endabschnitt des Ablassventilkörpers 41 an der Seite des Adapterblocks 35 ausgebildet. Der Ablassventilkörper 41 wird in der in 4 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung nach unten bewegt, wobei der Vorsprung 47 des Ablassventilkörpers 41 mit dem zurückgesetzten Abschnitt 48 des ersten Kolbengehäuses 30a in Eingriff steht, um dadurch den einziehbaren Vorsprung 49 mit einem in dem Adapterblock 35 ausgebildeten zurückgesetzten Abschnitt 50 elastisch in Eingriff zu bringen. Ohne Einschränkung auf das beschriebene Verfahren kann aber das Restdruckablassventil 40 auch in jeder anderen gewünschten Weise an dem Befestigungssitz 21 a des Hauptventilkörpers 21 angebracht werden.
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Das Restdruckablassventil 40 umfasst, wie in 1 gezeigt ist, eine Ablassventilbohrung 51, die innerhalb des Ablassventilkörpers 41 angeordnet ist und eine Achse L1 parallel zu der Achse L der Hauptventilbohrung 22 des Hauptventils 20 hat, und erste und zweite Ablassventilelemente 53A, 53B mit gleicher Form und Größe, die gleitend in die Ablassventilbohrung 51 eingesetzt sind. Die ersten und zweiten Ablassventilelemente 53A, 53B umfassen jeweils einen Hohlraum 54a, der an einander gegenüberliegenden Endabschnitten ausgebildet ist. Die Hohlräume 54a definieren eine Antriebsdruckkammer 54.
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Die Ablassventilbohrung 51 umfasst einen Hohlraum 51a mit großem Durchmesser, der in einem zentralen Abschnitt in der Richtung der Achse L1 ausgebildet ist, und einen Hohlraum 51b mit kleinem Durchmesser, der an den Endabschnitten auf der Achse L1 ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des Hohlraums 51a mit großem Durchmesser größer ist als der des Hohlraums 51b mit kleinem Durchmesser. Die Zufuhröffnung 44 für die Zufuhr der Druckluft zu der Antriebsdruckkammer 54 und die ersten und zweiten Restdruckabführöffnungen 45a, 45b an den jeweiligen Seiten der Zufuhröffnung 44 kommunizieren mit dem Hohlraum 51a mit größerem Durchmesser. Der Hohlraum 51b mit kleinerem Durchmesser umfasst erste und zweite Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b, die mit den ersten bzw. zweiten Restdruckauslassöffnungen 45a, 45b über den Hohlraum 51a mit großem Durchmesser in Verbindung stehen, und Restdruckauslässe 56c zum Öffnen der Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b zur Umgebung, sowie erste und zweite Restdruckablassventilsitze 58a, 58b welche die ersten bzw. zweiten Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b umgeben und in den inneren Endabschnitten des Hohlraums 51b mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sind.
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Die ersten und zweiten Ablassventilelemente 53A, 53B umfassen jeweils ein Ventil 53a mit großem Durchmesser, das in dem Hohlraum 51a mit großem Durchmesser angeordnet ist, und ein Ventil 53b mit kleinem Durchmesser, das in dem Hohlraum 51b mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Ventils 53a mit größerem Durchmesser größer ist als der des Ventils 53b mit kleinerem Durchmesser. Ein lippenförmiges Abtrennungsdichtelement 55, welches die Zufuhröffnung 44 und die ersten und zweiten Restdruckauslassöffnungen 45a, 45b voneinander isoliert, ist an dem Außenumfang jedes der Ventile 53a mit größerem Durchmesser angebracht, wobei der Lippenabschnitt zu der Zufuhröffnung 44 orientiert ist. Ein O-Ringförmiges Dichtelement 57 zum Öffnen und Schließen ist so vorgesehen, dass es in und außer Kontakt mit den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b tritt und an dem inneren Endabschnitt des Ventils 53b mit kleinerem Durchmesser angebracht.
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Außerdem umfasst das Ablassventilelement 53A, 53B eine spulenförmige Freigabefeder 59, die in einem komprimierten Zustand zwischen einem flanschförmigen Federhalter 65, der an dem Außenumfang jedes der Ablassventilelemente 53A, 53B ausgebildet ist, und einem abgestuften Abschnitt 66, der an den Übergangsbereich zwischen dem Hohlraum 51a mit größerem Durchmesser und dem Hohlraum 51b mit kleinerem Durchmesser ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass sie die Ablassventilelemente 53A, 53B konstant in einer Richtung vorspannt, in welcher die Dichtelemente 57 zum Öffnen und Schließen von den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b weggedrängt werden. Wenn von dem Zufuhranschluss P keine Druckluft zu der Antriebsdruckkammer 54 zugeführt wird, werden daher die Ablassventilelemente 53A, 53B von den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b getrennt und liegen in dem zentralen Abschnitt der Ablassventilbohrung 51 aneinander an.
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Im Hinblick auf die ersten und zweiten Restdruckablassventilsitze 58a, 58b ist der erste Restdruckablassventilsitz 58a an der Innenwand der Ablassventilbohrung 51 in dem Ablassventilkörper 41 ausgebildet, während der zweite Restdruckablassventilsitz 58b an einem inneren Endabschnitt eines Endelements 61 ausgebildet ist, welches den Restdruckauslass 56c an dem Endabschnitt der Ablassventilbohrung 51 bildet. Das Endelement 61 wird, wie deutlich in 2 gezeigt ist, an dem Ablassventilkörper 41 mit einem U-förmigen Clip 62 befestigt, der durch eine Befestigungsöffnung 63 in dem Ablassventilkörper 41 und dem Endelement 61 hindurchtritt. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 64 ein Dichtelement, das zwischen der äußeren Umfangsfläche des Endelements 61 und der inneren Umfangsfläche der Ablassventilbohrung 41 abdichtet.
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Das Restdruckablassventil 40, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, funktioniert in der nachfolgend beschriebenen Weise. In einem Ursprungszustand, in dem dem Zufuhranschluss P des Hauptventils 20 wie in 1 gezeigt keine Druckluft zugeführt wird, stehen die ersten und zweiten Ablassventilelemente 53A, 53B an einer Öffnungsposition, in welcher die Dichtelemente 57 zum Öffnen und Schließen aufgrund der elastischen Kraft der Rückführfeder 59 von den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b getrennt sind. Daher sind die ersten und zweiten Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b offen.
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Wenn in dem Ursprungszustand dem Zufuhranschluss P Druckluft zugeführt wird, wird die Druckluft der Antriebsdruckkammer 54, die durch die Hohlräume 54a an den gegenüberliegenden Endflächen der Ablassventilelemente 53A, 53B definiert sind, durch den Zufuhrdurchgang 23, den Zufuhrverbindungsanschluss 42 des Befestigungssitzes 21 a des Hauptventilkörpers 21 und die Zufuhröffnung 44 zugeführt. Dementsprechend werden die Ablassventilelemente 53A, 53B von der in 1 gezeigten Öffnungsposition zu einer Schließposition verschoben, wobei sie die elastische Kraft der Rückführfeder 59 überwinden. In der Schließposition liegen die Dichtelemente 57 zum Öffnen und Schließen an den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b an, wie es in 3 gezeigt ist, um dadurch die ersten und zweiten Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b zu verschließen. In diesem Zustand wird die Druckluft, die durch die Auslassverbindungsanschlüsse 43a, 43b, welche mit den Ausgangsdurchgängen 24A, 24B und den Restdruckauslassöffnungen 45a, 45b in Verbindung stehen, in die Ablassventilbohrung 51 eingeführt wird, an einer Abfuhr durch die Restdruckauslässe 56c an den Endabschnitten der Auslassventilbohrung 51 gehindert.
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Mit anderen Worten wird dann, wenn dem Zufuhranschluss P des Hauptventils 20 Drucklust zugeführt wird, um die Luft dem mit den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen A, B des Hauptventils 20 verbundenen Fluiddruckkreis zuzuführen, die Druckluft durch den Zufuhrdurchgang 23 des Hauptventils 20 der Antriebsdruckkammer 54 in dem Restdruckablassventil 40 zugeführt. Die Ablassventilelemente 53A, 53B werden in Überwindung der Rückstellkraft der Freigabefeder 59 in Anlage gegen die Restdruckablassventilsitze 58a, 58b gebracht, um dadurch die Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b zu verschließen. Daher beeinflusst die Präsenz des Restdruckablassventils 40 den Betrieb des mit den Ausgangsanschlüssen A, B des Hauptventils 20 verbundenen Fluiddruckkreises nicht.
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Im Gegenteil, wenn die Luftzufuhr zu dem Zufuhrdurchgang 23 unterbrochen wird, werden die Ablassventilelemente 53A, 53B des Restdruckablassventils 40 jeweils durch die Rückstellkraft der Freigabefeder 59 von den Restdruckablassventilsitzen 58a, 58b abgehoben, um dadurch die Restdruckauslassdurchgänge 56a, 56b zu öffnen. Daher wird der Restdruck in dem mit dem Ausgangsanschlüssen A, B des Hauptventils 20 verbundenen Kreis vollständig durch das Restdruckablassventil 40 abgeführt.
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Wie oben beschrieben wurde, kann das Restdruckablassventil 40 außerdem lösbar an dem Hauptventilkörper 21 angebracht werden, indem der Vorsprung 47 an einem Endabschnitt des Ablassventilkörpers 41 des Restdruckablassventils 40 in Eingriff mit dem zurückgesetzten Abschnitt 48 in dem ersten Kolbengehäuse 30a gebracht wird, und dann der einziehbare Vorsprung 49 an dem anderen Endabschnitt des Ablassventilkörpers 41 elastisch mit dem zurückgesetzten Abschnitt 50 des Adapterblock 35 in Eingriff gebracht wird. Dementsprechend kann das Restdruckablassventil 40, das an dem Befestigungssitz 21a angebracht ist, entfernt werden. An seiner Stelle kann eine Abdeckung 67, welche die Verbindungsanschlüsse an dem Befestigungssitz 21a luftdicht verschließt, in der in 5 gezeigten Weise austauschbar angebracht werden. In diesem Fall können an der Abdeckung 67 der gleiche Vorsprung 47 und der gleiche einziehbare Vorsprung 49 vorgesehen sein wie bei dem Restdruckablassventil 40. Es soll insbesondere bei dem Ablassventilkörper 41 des Restdruckablassventils 40 und der Abdeckung 67 die gleiche Befestigungsstruktur erreicht werden, wodurch das Fünf-Wege-Schaltventil 10 einfach mit oder ohne Restdruckablassventil 40 verwendet werden kann.
