DE112011102092B4

DE112011102092B4 - Druckreduziervorrichtung

Info

Publication number: DE112011102092B4
Application number: DE112011102092.9T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Okitsu; Naoki Iguma; Kenji Tsukamoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: US9086701B2; JP5464438B2; RU2012155411A; WO2011162270A3; CN102959486A; DE112011102092T5; BR112012033218A2; CN102959486B; US20130074956A1; TWI448864B; RU2541687C2; KR101405084B1; WO2011162270A2; JP2012008795A; TW201207586A; KR20130038279A; BR112012033218B1

Abstract

Eine Druckreduziervorrichtung (10, 150, 200) mit einem Ventilkörper (93), der die Strömung eines Druckfluides, welches von einer ersten Seite (20) in eine Gegendruckkammer (58) eingeführt wird, mithilfe einer Trenn- und Schließaktion des Ventilkörpers (93) relativ zu einer Düse (92) steuert, undeiner Membrankammer (90), welche mit der Gegendruckkammer (58) über einen Pilotdurchgang (98), welcher in einem inneren Abschnitt des Ventilkörpers (93) ausgebildet ist und in der axialen Richtung des Ventilkörpers (93) durchtritt und über ein in dem Ventilkörper (93) vorgesehenes Ventilelement (100) in Verbindung steht, um den Druck des von der ersten Seite (20) zugeführten Druckfluides auf einen gewünschten Druck zu reduzieren und das Druckfluid zu einer zweiten Seite (22) abzuführen,wobei der Ventilkörper (93), der zwischen der Gegendruckkammer (58) und der Membrankammer (90) vorgesehen ist, relativ zu der Düse (92) in einer axialen Richtung verschiebbar in einem inneren Abschnitt der Düse (92) vorgesehen ist;einen ersten Verbindungsdurchgang (62), welcher die erste Seite (20) und die Gegendruckkammer (58) verbindet und in welcher ein Verbindungszustand durch den Ventilkörper (93) umgeschaltet wird; undeinen zweiten Verbindungsdurchgang (64), welcher eine Verbindung zwischen der zweiten Seite (22) und der Membrankammer (90) herstellt,wobei eine Prallplatte (104) des Ventilkörpers (93) auf einer Fluidzufuhrseite der Gegendruckkammer (58) vorgesehen ist, wobei der erste Verbindungsdurchgang (62) mit der Fluidzufuhrseite verbunden ist, und wobei die Gegendruckkammer (58) über den zweiten Verbindungsdurchgang (64) mit der zweiten Seite (22) in Verbindung steht, wobei eine Feder (102) die Prallplatte (104) gegen ein Bodenende der Düse (92) drängt, um eine Verbindung zwischen der Gegendruckkammer (58) und der einen Seite (20) zu unterbrechen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckreduziervorrichtung zur Verringerung des Drucks eines zugeführten Druckfluides auf einen gewünschten Druck und zum Abführen des Druckfluides.
Stand der Technik
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP H10 198 433 A hat die vorliegende Anmelderin eine Druckreduziervorrichtung vorgeschlagen, mit welcher ein Druck eines Druckfluides, das von einer ersten Seite zugeführt wird, auf einen gewünschten Druck reduziert und zu einer zweiten Seite abgeführt wird. In dem Fall, dass das Druckfluid mit einem gewünschten eingestellten Druck von einer Fluiddruckzufuhrquelle einer Fluiddruckvorrichtung zugeführt wird, ist die Druckreduziervorrichtung zwischen der Fluiddruckzufuhrquelle und der Fluiddruckvorrichtung angeordnet, wodurch das Druckfluid, welches von der Druckfluidzufuhrquelle der ersten Seite zugeführt wird, auf einen gewünschten Druck reduziert wird, der den Spezifikationen der Fluiddruckvorrichtung, die mit der zweiten Seite verbunden ist, entspricht. Anschließend wird das Druckfluid der zweiten Seite zugeführt.
Die DE 41 06 474 A1 beschreibt einen pneumatischen Druckregler mit Pilotsteuerung bestehend aus einem Reglergehäuse mit einer Eingangs- und einer Ausgangskammer, zwischen denen ein Hauptventil angeordnet ist, das mit einem Stößel verbunden ist, der von einer Stellmembran bewegt wird, um damit das Hauptventil zu öffnen. Auf die Stellmembran wirkt von oben der Stelldruck einer ersten Pilotsteuerung, die so aufgebaut ist, dass von der Eingangskammer ein Verbindungskanal zu einer Drossel führt. Ein Verbindungskanal führt von der Ausgangskammer zu einer Kammer oberhalb eines ersten Pilotventils. Der Verbindungskanal führt zu einer Kammer oberhalb der Stellmembran. Das Pilotventil weist ein Kugelelement auf, das in einem Durchgang angeordnet ist, der die Membrankammer mit der Gegendruckkammer verbindet.
In der DE 197 81 634 C2 ist ein Druckreduzierventil mit einer Grundkörpereinheit beschrieben, die drei Körper aufweist, die in einer Einheit zusammengebaut sind. Ein Primäranschluss ist mit einer Druckfluidzufuhrquelle verbunden, und ein Sekundäranschluss ist mit einer druckfluidbetriebenen Vorrichtung verbunden. Ein Verbindungsdurchgang ist zwischen dem Primäranschluss und dem Sekundäranschluss ausgebildet und kann mittels eines Ventilstopfens blockiert werden. Ein erstes Diaphragma ist zwischen dem ersten und dem zweiten Körper installiert, und ein zweites Diaphragma ist zwischen dem zweiten und dem dritten Körper angeordnet und durch diese gehalten, wodurch eine Düsenrückdruckkammer gebildet wird, die mit dem Primäranschluss verbunden ist. Eine Düse verbindet eine dritte Diaphragmakammer und die Gegendruckkammer. Eine kugelige Klappe ist so vorgesehen, dass sie die Düsenöffnung der Düse verschließt, wobei die Klappe durch eine Plattenfeder gegen die Düse gedrückt wird.
Die DE 10 2007 011 127 A1 beschreibt ein vorgesteuertes Ventil mit druckausgeglichenem Tellerventilorgan. Das solenoidbetätigte Ventil umfasst einen zylindrischen Ventilkörper, der in einem Durchbruch eines Ventilblocks angebracht ist und eine längsgestreckte Bohrung mit einem ersten Anschluss an einem Ende und einem zweiten Anschluss am anderen Ende besitzt, wobei ein Ventilsitz zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen gebildet ist. Ein Haupttellerventilorgan gleitet innerhalb der ersten Ventilkörperbohrung und kann mit dem Ventilsitz zur selektiven Steuerung der Hydraulikfluidströmung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen in Eingriff treten und sich von diesem trennen. Ein Druckkompensationsmechanismus umfasst einen Vorsteuerkolben, der in dem Durchbruch des Haupttellerventilorgans gleitend aufgenommen ist und eine Vorsteuerkammer festlegt, in die ein erster Steuerdurchlass mündet, der das innere Ende des Durchbruchs mit dem zweiten Anschluss verbindet. Ein Vorsteuerventil ist gleitend in einer Bohrung eines rohrförmigen Ankers aufgenommen. In einem nicht angeregten Zustand einer elektromagnetischen Spule drängt eine erste Feder den Anker in Richtung des Haupttellerventilorgans, so dass das Ventilelement den Vorsteuerdurchlass in dem Steuerkolben schließt und die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem zweiten Auslassanschluss blockiert. Dadurch wird der Druck in der Steuerkammer eingeschlossen, wodurch einer Kraft widerstanden wird, die dazu neigt, das Haupttellerventilorgan vom Hauptventilsitz wegzubewegen und das hydraulische Ventil zu öffnen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckreduziervorrichtung vorzuschlagen, mit welcher eine Menge der durch die Druckreduziervorrichtung verbrauchten Luft verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Druckreduziervorrichtung mit einem Ventilkörper, welcher die Strömung eines Druckfluides, das von einer ersten Seite in eine Gegendruckkammer eingeführt wird, mittels einer Trenn- und Schließaktion relativ zu einer Düse steuert, und einer Membrankammer, die mit der Gegendruckkammer über ein Ventilelement in Verbindung steht, das in dem Ventilkörper vorgesehen ist, um den Druck des Druckfluides, das von der ersten Seite zugeführt wird, auf einen gewünschten Druck zu verringern und das Druckfluid zu einer zweiten Seite abzuführen.
Die Druckreduziervorrichtung umfasst den Ventilkörper, der zwischen der Gegendruckkammer und der Membrankammer angeordnet ist, wobei der Ventilkörper relativ zu der Düse verschiebbar vorgesehen ist, einen ersten Verbindungsdurchgang, welcher die erste Seite mit der Gegendruckkammer verbindet und in welcher ein Verbindungszustand durch den Ventilkörper umgeschaltet wird, und einen zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Verbindung zwischen der zweiten Seite und der Membrankammer herstellt.
Eine Prallplatte des Ventilkörpers ist an einer Fluidzufuhrseite der Gegendruckkammer vorgesehen. Der erste Verbindungsdurchgang ist mit der Fluidzufuhrseite verbunden, und die Gegendruckkammer kommuniziert über den zweiten Verbindungsdurchgang mit der zweiten Seite.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei der Druckreduziervorrichtung, welche den Druck des Druckfluides verringert und bewirkt, dass das Druckfluid von der ersten Seite zu der zweiten Seite fließt, durch den ersten Verbindungsdurchgang, welcher die erste Seite mit der Gegendruckkammer verbindet und in welcher ein Verbindungszustand durch den Ventilkörper umgeschaltet wird, und den zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Verbindung zwischen der zweiten Seite und der Membrankammer herstellt, in dem Fall, dass ein eingestellter Druck des Druckfluides an der zweiten Seite nicht vorab eingestellt wurde, mit Hilfe des Ventilkörpers die Zufuhr des Druckfluides in die Gegendruckkammer vollständig unterbrochen (oder blockiert) werden. Hierdurch wird das Druckfluid nicht in die Umgebung abgelassen. Andererseits wird auch in dem Fall, dass der eingestellte Druck eingestellt wurde, das Druckfluid in der Gegendruckkammer nicht in die Umgebung abgelassen, weil das Druckfluid in der Gegendruckkammer durch die Düse, die Membrankammer und den zweiten Verbindungsdurchgang zu der zweiten Seite strömt. Als Folge hiervon kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Druckreduziervorrichtung, bei welcher Druckfluid, das als ein Pilotdruck dient, in die Umgebung abgelassen wird, weil der Pilotdruck der zweiten Seite zugeführt und dort verbraucht wird, ein unnötiger Verbrauch des Druckfluides vermieden werden, so dass seine Verbrauchsmenge verringert werden kann.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtschnitt durch eine Druckreduziervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung, die die Druckreduziervorrichtung gemäß 1 zeigt;
3 ist ein Gesamtschnitt durch eine Druckreduziervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Ansicht, welche die Druckreduziervorrichtung gemäß 3 zeigt;
5 ist ein Gesamtschnitt durch eine Druckreduziervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein vergrößerter Schnitt, welcher die Umgebung eines Pilotventils in der Druckreduziervorrichtung gemäß 5 zeigt; und
7 ist eine schematische Ansicht, welche die Druckreduziervorrichtung gemäß 5 zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die Druckreduziervorrichtung 10 einen Körper 12, einen Ventilmechanismus 14 zum Umschalten eines Strömungszustandes eines Fluides, das durch das Innere des Körpers 12 strömt, eine Kappe 16, die mit einem oberen Abschnitt des Körpers 12 verbunden ist, und ein Betätigungselement 18, das drehbar an einem oberen Teil der Kappe 16 vorgesehen ist.
Der Körper 12 besteht aus einem ersten Körper 24 mit einem Anschluss für die erste Seite (erste Seite) 20 und einem Anschluss für die zweite Seite (zweite Seite) 22, einem zweiten Körper 26, der an einem oberen Abschnitt des ersten Körpers 24 angeordnet ist, und einem dritten Körper 28, der an einem oberen Abschnitts des zweiten Körpers 26 angeordnet ist. Der erste Körper 24, der zweite Körper 26 und der dritte Körper 28 werden mit nicht dargestellten Bolzen einstückig zusammengesetzt.
Der Anschluss 20 der ersten Seite öffnet sich zu einer Seitenfläche des Körpers und ist mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden. Der Anschluss 22 der zweiten Seite öffnet sich zu einer anderen Seitenfläche des Körpers und ist mit einer nicht dargestellten Fluiddruckvorrichtung verbunden. Außerdem ist zwischen dem Anschluss 20 der ersten Seite und dem Anschluss 22 der zweiten Seite ein Verbindungsdurchgang 30 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen dem Anschluss 20 der ersten Seite und dem Anschluss 22 der zweiten Seite herstellt. Ein Ventilsitz 32, auf welchen ein später beschriebenes Hauptventil 66 aufgesetzt werden kann, ist im Inneren des Verbindungsdurchgangs 30 ausgebildet.
Außerdem steht an einem unteren Abschnitt des ersten Körpers 24 eine Installationsöffnung 34, die nach unten gewandt und geöffnet ist, mit dem Verbindungsdurchgang 30 in Verbindung. Ein Verschlussstopfen 36 ist von unten in die Installationsöffnung 34 eingesetzt und wird durch einen Verriegelungsring 38 verriegelt. Als Folge hiervon wird die Installationsöffnung 34 durch die Verschlussstopfen 36 blockiert, und die Verbindung zwischen dem Verbindungsdurchgang 30 und der Umgebung ist blockiert.
Eine erste Membran 42 ist zwischen dem ersten Körper 24 und dem zweiten Körper 26 über eine erstes Halteelement 40, das zentral positioniert ist, vorgesehen, während eine zweite Membran 46 über ein plattenförmiges zweites Halteelement 44 zwischen dem zweiten Körper 26 und dem dritten Körper 28 vorgesehen ist. Ein Loch 48 ist ausgebildet, dass in einer axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) in einem zentralen Abschnitt des ersten Halteelements 40 durchtritt.
Außerdem ist an einem unteren Abschnitt der ersten Membran 42 eine erste Membrankammer 50 zwischen dem ersten Körper 24 und der ersten Membran 42 vorgesehen und steht über eine Verbindungsöffnung 52, die in dem ersten Körper 24 ausgebildet ist, mit dem Anschluss 22 der zweiten Seite in Verbindung. Außerdem ist zwischen der ersten Membran 53 und der zweiten Membran 46 eine zweite Membrankammer 54 vorgesehen und steht mit einem Auslassanschluss 56 in Verbindung, der sich an der Seite des zweiten Körpers 26 öffnet. Im Einzelnen steht die zweite Membrankammer 54 über den Auslassanschluss 56 mit der Umgebung in Verbindung.
Außerdem ist an einem oberen Teil der zweiten Membran 46 eine Düsengegendruckkammer (Gegendruckkammer) 58 zwischen der zweiten Membran 46 und dem dritten Körper 28 ausgebildet und kommuniziert mit einer Durchgangsöffnung 60, die in der axialen Richtung um Zentrum des dritten Körpers 28 durchtritt.
Andererseits ist in dem ersten bis dritten Körpern 24, 26, 28 ein Bypassdurchgang (erster Verbindungsdurchgang) 62 in dem Anschluss 20 der ersten Seite relativ zu dem Zentrum des Körpers 12 so ausgebildet, dass er eine Verbindung zwischen dem Anschluss 20 der ersten Seite und der Durchgangsöffnung 60 herstellt. Im Einzelnen ist der Bypassdurchgang 62 mit einem oberen Abschnitt des Anschlusses 20 der ersten Seite verbunden und biegt, nachdem er sich durch die ersten bis dritten Körper 24, 26, 28 nach oben erstreckt hat, in einem rechten Winkel zu einer zentralen Seite in dem dritten Körper 28 um und ist an die Durchgangsöffnung 60 angeschlossen. Außerdem ist in den ersten bis dritten Körpern 24, 26, 28 ein Feedbackdurchgang (zweiter Verbindungsdurchgang) 64 in dem Anschluss 22 der zweiten Seite relativ zu dem Zentrum des Körpers 12 so ausgebildet, dass er eine Verbindung zwischen dem Anschluss 22 der zweiten Seite und einer später beschriebenen dritten Membrankammer (Membrankammer) 90 der Kappe 16 herstellt. Im Einzelnen ist der Feedbackdurchgang 64 mit einem oberen Abschnitt des Anschlusses 22 der zweiten Seite gebunden und biegt, nachdem er sich durch die ersten bis dritten Körper 24, 26, 28 nach oben erstreckt hat, in einen rechten Winkel zu einer zentralen Seite in dem dritten Körper 28 um, biegt in einem rechten Winkel weiter nach oben um und ist an die dritte Membrankammer 90 angeschlossen.
Der Bypassdurchgang 62 und der Feedbackdurchgang 64 sind so ausgebildet, dass sie mit keiner der ersten und zweiten Membrankammern 50, 54 und der Düsengegendruckkammer 58 in Verbindung stehen.
Der Ventilmechanismus 14 ist in dem Verbindungsdurchgang 30 in dem ersten Körper 24 vorgesehen und umfasst ein Hauptventil 66, das in der vertikalen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) verschiebbar ist, und eine erste Feder 68, die zwischen dem Hauptventil 66 und dem Verschlussstopfen 36 angeordnet ist.
Das Hauptventil 66 umfasst ein Sitzelement 70, das oberhalb des Verschlussstopfens 36 angeordnet ist und das eine Form aufweist, die sich nach oben allmählich verjüngt, und ein Dichtelement 72, das oberhalb des Sitzelementes 70 ausgebildet ist und die Öffnung 48 des ersten Halteelements 40 verschließt. In dem Hauptventil 66 wird das Dichtelement 72 in der axialen Richtung durch Einsetzen in eine Führungsöffnung 74, die durch das Zentrum des ersten Körpers 24 hindurchtritt, verschiebbar geführt.
Die erste Feder 68 umfasst bspw. eine Spulenfeder, welche das Hauptventil 66 in einer Richtung (in einer Richtung des Pfeils A) vorspannt, in welcher es sich von dem Verschlussstopfen 36 trennt, um dadurch das Sitzelement 70 auf den Ventilsitz 32 des ersten Körpers 24 aufzusetzen.
Die Kappe 16 hat eine zylindrische Form und ist mit einem oberen Teil des dritten Körpers 28 durch ein Basiselement 76 verbunden, welches an einem unteren Ende der Kappe 16 angeordnet ist. Zusammen mit einem dritten Halteelement 80 ist eine dritte Membran 78 zwischen der Kappe 16 und dem Basiselement 76 angeordnet. Das dritte Halteelement 80 ist in einem etwa zentralen Abschnitt der dritten Membran 78 vorgesehen. Eine zweite Feder 82, eine drehbare Welle und ein Federhalter 86 sind im Inneren der Kappe 16 vorgesehen. Die zweite Feder 82 umfasst eine Spulenfeder, und die drehbare Welle 84 und der Federhalter 86 bilden das Betätigungselement 18.
Ein Scheibenelement 88, in welches das dritte Halteelement 80 eingesetzt ist, ist an der oberen Fläche der dritten Membran 78 vorgesehen. Ein Ende der zweiten Feder 82 ist an einem oberen Teil des Scheibenelements 88 befestigt. Die dritte Membrankammer 90 ist zwischen der dritten Membran 78 und dem Basiselement 76 ausgebildet und steht mit der Durchgangsöffnung 60 des dritten Körpers 28 in Verbindung.
Das Basiselement 76 weist eine Düse 92 auf, die von einen etwa zentralen Abschnitt des Basiselements nach unten vorsteht, wobei die Düse 92 in das Innere der Durchgangsöffnung 60 des dritten Körpers 28 eingesetzt ist.
Das Innere der Düse 92 umfasst eine Ventilöffnung oder -bohrung 94, die in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt und in welche ein später beschriebenes Pilotventil (Ventilkörper) 93 eingesetzt ist, sowie ein Paar von Seitenöffnungen 96, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Ventilöffnung 94 öffnen. Der Bypassdurchgang 62 und die Ventilöffnung 64 stehen miteinander über die Seitenöffnungen 96 in Verbindung.
Im Inneren des Pilotventils 93 ist ein Pilotdurchgang 98 ausgebildet, der in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt. Das Pilotventil 93 ist in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) relativ zu der Ventilöffnung 94 und der Durchgangsöffnung 66 verschiebbar. An einem oberen Ende des Pilotventils 93 ist ein Ventilelement 100 ausgebildet, das im Querschnitt halbkugelförmig zurückgesetzt ist und in dem ein kugeliger Körper 106 (wird später beschrieben) gehalten wird.
Außerdem ist zwischen einem unteren Ende des Pilotventils 93 und der Durchgangsöffnung 60 eine dritte Feder 102 angeordnet, welche das Pilotventil 93 nach oben (in der Richtung des Pfeils A) drängt. Als Folge hiervon liegt eine Prallplatte 104 des Pilotventils 93 an dem Bodenende der Düse 92 an, wodurch eine Verbindung zwischen der Ventilöffnung 94 und der Düsengegendruckkammer 58 blockiert wird.
Andererseits dient der kugelige Körper 106, der in dem Ventilelement 100 gehalten wird, dazu, den Pilotdurchgang 98 zu verschließen, und liegt durch die Elastizität der dritten Feder 102 normalerweise an der unteren Fläche des dritten Halteelements 80 an.
Das Betätigungselement 18 ist mit einer drehbaren Welle 84 ausgestattet, die in einen oberen Abschnitt der Kappe 16 eingeschraubt ist, und einem Handgriff 108, der auf die drehbare Welle 84 aufgesetzt ist und mit dieser in Eingriff steht. Der Handgriff 108 ist so vorgesehen, dass er den oberen Abschnitt der Kappe 16 abdeckt. Außerdem ist an einem unteren Ende der Welle 84 ein Federhalter 86 über einen Flansch angeschraubt, wobei das andere Ende der zweiten Feder 82 durch den Federhalter 86 fixiert wird. Im Einzelnen ist die zweite Feder 82 zwischen dem Federhalter 86 und dem Scheibenelement 88 im Inneren der Kappe 60 angeordnet und dient dazu, den Federhalter 86 und das Scheibenelement 88 jeweils voneinander weg zu drängen.
Außerdem wird durch Drehen des Handgriffs 108 die drehbare Welle 84 einstückig mit diesem gedreht, woraufhin der Federhalter 86, der auf die drehbare Welle 84 aufgeschraubt ist, in der axialen Richtung verschoben wird. Als Folge hiervon wird bspw. die zweite Feder 82 über den Federhalter 86 zusammengepresst und ihre Druckkraft wird auf die dritte Membran 78 aufgebracht (d.h. sie spannt sie vor).
Die Druckreduziervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweise und Vorteile der Druckreduziervorrichtung erläutert.
Zunächst wird eine (nicht dargestellte) Druckfluidzufuhrquelle über ein nicht dargestelltes Rohr an den Anschluss 20 der ersten Seite angeschlossen, und eine gewünschte Fluiddruckvorrichtung, bspw. ein Zylinder oder dergleichen, wird an den Anschluss 22 der zweiten Seite angeschlossen. Dem Anschluss 20 der ersten Seite wird von der nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle ein Druckfluid zugeführt.
Nach diesen Vorbereitungshandlungen dreht ein Benutzer den Handgriff 108, welcher das Betätigungselement 18 bildet, in einer gewünschten Richtung. Indem bewirkt wird, dass sich der Federhalter 86 nach unten absenkt, wird die zweite Feder 82 zusammengedrückt, wodurch das Scheibenelement 88 und die dritte Membran 78 durch die elastische Kraft der zweiten Feder 82 mit einem festgelegten Druck (eingestellten Druck), nach unten gepresst werden. Dadurch, dass die dritte Membran 78 nach unten gepresst wird, senkt sich das Pilotventil 93 entgegen der Vorspannkraft der dritten Feder 102 und die Prallplatte 104 wird von dem unteren Ende der Düse 92 getrennt. Hierdurch tritt das Druckfluid, das durch den Bypassdurchgang 62 strömt, durch die Durchgangsöffnung 60 und wird der Düsengegendruckkammer 58 zugeführt.
Außerdem wird der Druck (Düsengegendruck) in der Düsengegendruckkammer 58 angehoben, die zweite Membran 46 wird durch diesen Druck nach unten gepresst, und gleichzeitig hiermit wird die erste Membran 42 nach unten gepresst, und das Hauptventil 66 senkt sich über das erste Halteelement 40 entgegen der elastischen Kraft der ersten Feder 68 ab. Als Folge hiervon trennt sich das Sitzelement 70 des Hauptventils 66 von dem Ventilsitz 32 des ersten Körpers 24, wodurch der Anschluss 20 der ersten Seite und der Anschluss 22 der zweiten Seite miteinander in Verbindung gebracht werden. Hierdurch strömt das dem Anschluss 20 der ersten Seite zugeführte Druckfluid durch den Verbindungsdurchgang zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite.
Zu diesem Zeitpunkt strömt ein Teil des Druckfluides, das in den Anschluss 22 der zweiten Seite fließt, durch den Feedbackdurchgang 64 zu der dritten Membrankammer 90, und der Druck in der dritten Membrankammer 90 wird angehoben. Verbunden hiermit wird die dritte Membran 78 entgegen der Druckkraft der zweiten Feder 82 gepresst und nach oben verschoben. Hierdurch wird das Pilotventil 93 durch die elastische Kraft der dritten Feder 102 nach oben verschoben.
Wenn der Druck der dritten Membrankammer 90 und die Druckkraft der zweiten Feder 82 ins Gleichgewicht gebracht werden, wird außerdem die Prallplatte 104 des Pilotventils 93 auf dem Bodenende der Düse 92 aufgesetzt, und die Strömung des Druckfluides in die Düsengegendruckkammer 58 wird unterbrochen. Das Druckfluid, dessen Druck auf den durch den Handgriff 108 regulierten eingestellten Druck eingestellt wurde, strömt zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite und wird einer nicht dargestellten Fluiddruckvorrichtung zugeführt.
Wenn andererseits der Druck in dem Anschluss 22 der zweiten Seite über den eingestellten Druck ansteigt, der auf der Basis des Drehwinkels (Drehzahl) des Handgriffs 108 eingestellt wurde, strömt das Druckfluid, dessen Druck angestiegen ist, durch den Feedbackdurchgang 64 in die dritte Membrankammer 90 und presst und verschiebt die dritte Membran 78 entgegen der Vorspannkraft der zweiten Feder 82 weiter nach oben (in der Richtung des Pfeils A). Weil der Druck des Druckfluides in der Düsengegendruckkammer 58 und dem Pilotdurchgang 98 höher ist als der Druck des Druckfluides in der dritten Membrankammer 90 bewirkt gleichzeitig die Druckdifferenz (Differenzialdruck), dass der kugelige Körper 106 von dem Ventilelement 100 nach oben weggedrückt wird.
Hierdurch werden der Pilotdurchgang 98 und die dritte Membrankammer 90 miteinander in Verbindung gebracht, und das Druckfluid innerhalb der Düsengegendruckkammer 58 strömt durch den Pilotdurchgang 98 in die dritte Membrankammer 90, woraufhin der Druck in der Düsengegendruckkammer 58 absinkt. Der kugelige Körper 106 und das Ventilelement 100 dienen als ein Düsenprallplattenmechanismus.
Indem der Düsengegendruck abgesenkt wird, werden die erste Membran 42 und die zweite Membran 46 nach oben verschoben, wobei gleichzeitig das Dichtelement 72 des Hauptventils 66 von dem ersten Halteelement 40 abhebt. Gleichzeitig wird das Hauptventil 66 durch die Elastizität der ersten Feder 68 angehoben, wodurch das Sitzelement 70 auf dem Ventilsitz 32 aufsetzt. Dementsprechend öffnet sich die Öffnung 48 des ersten Halteelements 40, die durch das Dichtelement 72 des Hauptventils 66 geschlossen war, und das Druckfluid, dessen Druck in dem Anschluss 22 der zweiten Seite angestiegen ist, wird über die Öffnung 48 in die zweite Membrankammer 54 eingeführt und durch den Auslassanschluss 56 an die Umgebung abgeführt.
In der oben beschriebenen Weise wird bei der ersten Ausführungsform der Feedbackdurchgang 64 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen dem Anschluss 22 der zweiten Seite und der dritten Membrankammer 90 herstellt. Gleichzeitig wird eine Gestaltung erreicht, bei welcher dann, wenn das Druckfluid von dem Anschluss 20 der ersten Seite zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite strömt, das der Düsengegendruckkammer 58 zugeführte Druckfluid durch den Feedbackdurchgang 64 zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite strömen kann, ohne an die Umgebung abgeführt zu werden.
Aufgrund der oben beschriebenen Gestaltung wird in dem Fall, dass der Druck der zweiten Seite (eingestellter Druck) nicht vorab in dem Anschluss 22 der zweiten Seite eingestellt wird, die Prallplatte 104 des Pilotventils 93 auf dem unteren Ende der Düse 92 aufgesetzt, und die Zufuhr von Druckfluid zu der Düsengegendruckkammer 58 wird vollständig blockiert. Daher wird das Druckfluid, welches den Pilotdruck bildet, nicht in die Umgebung abgeführt. Außerdem wird selbst in dem Fall, dass der Druck der zweiten Seite (eingestellter Druck) des Druckfluides in dem Anschluss 22 der zweiten Seite eingestellt ist und die Größe dieses Drucks durch das Betätigungselement 18 angepasst wird, das Druckfluid nicht in die Umgebung abgeführt, weil das Druckfluid in der Düsengegendruckkammer 58 durch den Pilotdurchgang 98 und die dritte Membrankammer 90 zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite fließt. Als Folge hiervon kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Druckreduziervorrichtung, bei welcher das als ein Pilotdruck dienende Druckfluid in die Umgebung abgeführt wird, ein unnötiger Verbrauch des Druckfluides vermieden werden, weil der Pilotdruck dem Anschluss 22 der zweiten Seite zugeführt werden kann. Die Verbrauchsmenge des Druckfluides kann wirksam verringert werden.
Als nächstes wird eine Druckreduziervorrichtung 150 gemäß einer zweiten Ausführungsform in den 3 und 4 gezeigt. Diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei der Druckreduziervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet.
Die Druckreduziervorrichtung 150 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Druckreduziervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, dahingehend, dass in dem Körper 12 ein Abzweigdurchgang 152 vorgesehen ist, welcher von dem Feedbackdurchgang 64 abzweigt und mit der Düsengegendruckkammer 58 verbunden ist, und dass ein Drosselabschnitt 154 in dem Abzweigdurchgang 152 vorgesehen ist.
Der Abzweigdurchgang 152 ist in einer vertikalen Richtung in dem dritten Körper 28 des Körpers 12 ausgebildet. Ein unteres Ende des Abzweigdurchgangs 152 ist mit der Düsengegendruckkammer 58 verbunden, und ein oberes Ende des Abzweigdurchgangs 152 ist mit dem Feedbackdurchgang 64 verbunden. Im Einzelnen kommuniziert der Abzweigdurchgang 152 über den Feedbackdurchgang 64 mit der Düsengegendruckkammer 58, dem Anschluss 22 der zweiten Seite und der dritten Membrankammer 90.
Außerdem ist in dem Abzweigdurchgang 152 ein Drosselabschnitt 154 mit einer Drosselöffnung 156, deren Durchmesser gegenüber dem Durchgangsdurchmesser des Abzweigdurchgangs 152 verringert ist, vorgesehen. Die Drosselöffnung 156 ist bspw. so ausgebildet, dass sich ihr Durchmesser von der Düsengegendruckkammer 58 zu der Seite der dritten Membrankammer 90 (in der Richtung des Pfeils A) allmählich reduziert.
Auf diese Weise ist in dem Körper 12 der Abzweigdurchgang 152 vorgesehen, welcher von dem an der zweiten Seite vorgesehenen Feedbackdurchgang 64 abzweigt und mit der Düsengegendruckkammer 58 in Verbindung steht. Der Drosselabschnitt 154, dessen Durchgangsdurchmesser verringert ist, ist in dem Abzweigdurchgang 152 vorgesehen. Durch Steuerung der Strömungsmenge des Druckfluides, das von dem Anschluss 20 der ersten Seite durch den Bypassdurchgang 62 und die Düsengegendruckkammer 58 zugeführt wird, mit Hilfe des Pilotventils 93 relativ zu der Strömungsmenge des Druckfluides, welches von der Düsengegendruckkammer 58 durch den Drosselabschnitt 154 und zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite strömt, kann der Druck in der Düsengegendruckkammer 58 mit hoher Präzision gesteuert werden. Hierdurch ist es bei der Druckreduziervorrichtung 150 möglich, den eingestellten Druck auf einen niedrigen Wert einzustellen, wobei außerdem im Vergleich zu einer herkömmlichen Druckreduziervorrichtung die Verbrauchsmenge des Druckfluides reduziert werden kann, weil eine Druckdifferenz zwischen der Düsengegendruckkammer 58 und dem Anschluss 22 der zweiten Seite vermieden wird.
Als nächstes ist eine Druckreduziervorrichtung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform in den 5 bis 7 gezeigt. Diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei der Druckreduziervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet.
Die Druckreduziervorrichtung 200 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Druckreduziervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine ausgeschnittene Nut (Nut) 202, die in einer Richtung weg von dem kugeligen Körper 106 zurückgesetzt ist, in dem Ventilelement 100 des Pilotventils 93 vorgesehen ist.
Die ausgeschnittene Nut 202 hat bspw. eine im Querschnitt dreieckige Form, so dass dann, wenn der kugelige Körper 106 auf dem Ventilelement 100 aufsetzt, eine Verbindung zwischen dem Pilotdurchgang 98 und der dritten Membrankammer 90 aufrecht erhalten wird. Hierdurch können auch in dem Fall, dass der kugelige Körper 106 auf dem Ventilelement 100 des Pilotventils 93 aufsetzt, die Düsengegendruckkammer 58 und die dritte Membrankammer 90 durch den Pilotdurchgang 98 in Verbindung gebracht werden, und das Druckfluid in der Düsengegendruckkammer 58 kann durch die dritte Membrankammer 90 zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite fließen. Indem das Druckfluid immer von der Düsengegendruckkammer 58 zu dem Anschluss 22 der zweiten Seite strömen kann, kann hierdurch eine Steuerung des Druckes an der zweiten Seite (eingestellter Druck) mit hoher Präzision erfolgen.
Da die ausgeschnittene Nut 202 direkt in dem Ventilelement 100 vorgesehen sein kann, kann außerdem im Vergleich zu der Druckreduziervorrichtung 150 gemäß der zweiten Ausführungsform der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht werden, ohne die Zahl der Teile zu erhöhen. Auch in dem Fall, dass die ausgeschnittene Nut 202 mit Staub oder dergleichen verstopft ist, wird außerdem dann wenn der kugelige Körper 106 von dem Ventilelement 100 abhebt, als Folge des strömenden Druckfluides dieser Staub aus der ausgeschnittenen Nut 202 herausgeblasen, so dass deren Verstopfung verhindert werden kann.
Die Druckreduziervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene zusätzliche oder modifizierte Gestaltungen vorgesehen werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Eine Druckreduziervorrichtung (10, 150, 200) mit einem Ventilkörper (93), der die Strömung eines Druckfluides, welches von einer ersten Seite (20) in eine Gegendruckkammer (58) eingeführt wird, mithilfe einer Trenn- und Schließaktion des Ventilkörpers (93) relativ zu einer Düse (92) steuert, und einer Membrankammer (90), welche mit der Gegendruckkammer (58) über einen Pilotdurchgang (98), welcher in einem inneren Abschnitt des Ventilkörpers (93) ausgebildet ist und in der axialen Richtung des Ventilkörpers (93) durchtritt und über ein in dem Ventilkörper (93) vorgesehenes Ventilelement (100) in Verbindung steht, um den Druck des von der ersten Seite (20) zugeführten Druckfluides auf einen gewünschten Druck zu reduzieren und das Druckfluid zu einer zweiten Seite (22) abzuführen, wobei der Ventilkörper (93), der zwischen der Gegendruckkammer (58) und der Membrankammer (90) vorgesehen ist, relativ zu der Düse (92) in einer axialen Richtung verschiebbar in einem inneren Abschnitt der Düse (92) vorgesehen ist; einen ersten Verbindungsdurchgang (62), welcher die erste Seite (20) und die Gegendruckkammer (58) verbindet und in welcher ein Verbindungszustand durch den Ventilkörper (93) umgeschaltet wird; und einen zweiten Verbindungsdurchgang (64), welcher eine Verbindung zwischen der zweiten Seite (22) und der Membrankammer (90) herstellt, wobei eine Prallplatte (104) des Ventilkörpers (93) auf einer Fluidzufuhrseite der Gegendruckkammer (58) vorgesehen ist, wobei der erste Verbindungsdurchgang (62) mit der Fluidzufuhrseite verbunden ist, und wobei die Gegendruckkammer (58) über den zweiten Verbindungsdurchgang (64) mit der zweiten Seite (22) in Verbindung steht, wobei eine Feder (102) die Prallplatte (104) gegen ein Bodenende der Düse (92) drängt, um eine Verbindung zwischen der Gegendruckkammer (58) und der einen Seite (20) zu unterbrechen.
Die Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Drosselabschnitt (154) stromabwärts der Gegendruckkammer (58) vorgesehen ist, um eine Strömungsmenge des Druckfluides, das von der Gegendruckkammer (58) in den zweiten Verbindungsdurchgang (64) fließt, zu drosseln.
Die Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend einen Abzweigdurchgang (152), welcher den zweiten Verbindungsdurchgang (64) und die Gegendruckkammer (58) verbindet, und wobei ein Drosselabschnitt (154) in dem Abzweigdurchgang (152) vorgesehen ist, um eine Strömungsmenge des Druckfluides, das von der Gegendruckkammer (58) in den zweiten Verbindungsdurchgang (64) fließt, zu drosseln.
Die Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (93) eine Nut (202) aufweist, durch welche ein Teil des Druckfluides durch die Düse (92) und zwischen der Gegendruckkammer (58) und der Membrankammer (90) fließt, wenn die Düse (92) durch die Prallplatte (104) geschlossen wird.
Die Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Nut (202) in dem Ventilelement (100) ausgebildet und in einer Richtung weg von einem kugeligen Körper (106), der in dem Ventilelement (100) sitzt, zurückgesetzt ist.
Die Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nut (202) eine im Querschnitt dreieckige Form aufweist.