KR102305303B1 - 전공 밸브 어셈블리 - Google Patents

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KR102305303B1
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미하엘 키른
베네딕트 힐데브란트
세바슈티안 나이쓰
막스 슈로벤하우저
다니엘 할러
요헨 샤이블레
만제트 빌라
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회르비거 플로우 컨트롤 게엠베하
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Abstract

전공 밸브 어셈블리 (1) 는 적어도 하나의 파일럿 밸브 (P1) 를 갖는 전공 파일럿 스테이지와, 상기 파일럿 스테이지에 의해 액추에이팅된 공압식 파워 스테이지를 포함한다. 이때, 각각의 파일럿 밸브는, 상기 파일럿 밸브와 공압식으로 커플링된 적어도 2개의 파워 밸브들 (L1a, L2b) 을 스위칭하고, 상기 밸브 어셈블리 (1) 는 전기적 신호 입력부를 갖는, 압축공기 포트 (18) 를 갖는, 적어도 하나의 배기 포트를 갖는 그리고 적어도 하나의 동작 출구를 갖는 하우징을 구비한다. 상기 하우징은 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과, 본질적으로 평탄한 분리면 (T) 을 따라서 상기 파일럿 스테이지 하우징에 연결된 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징 (4) 을 가지고 층 구조로 구성된다. 이때, 상기 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 상기 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징 (4) 사이에 적어도 하나의 밀봉요소 (D1, D2) 가 수용되고 또는 형성되고, 상기 밀봉요소는 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 사이에 배치된 제어 압력 영역 (S1, S2) 을 에워싼다. 상기 제어 압력 영역은 2개의 파워 밸브들 (L1a; L2b) 을 위한 2개의 액추에이션 영역들 (A1a; A2b) 과, 상기 2개의 액추에이션 영역들 사이의 규정된 흐름 횡단면을 갖는 덕트 모양의 연결부를 구비한다. 그리고, 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 안에 제공된, 상기 할당된 파일럿 밸브 (P1) 의 출구 (14) 는 상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 으로 통한다.

Description

전공 밸브 어셈블리
본 발명은, 특히 공압식 (pneumatic) 동작요소 (working element) 를 조작하기 위한, 전공 밸브 어셈블리에 관한 것이며, 상기 전공 밸브 어셈블리는 적어도 하나의 파일럿 밸브 (pilot valve) 를 갖는 전공 파일럿 스테이지 (pilot stage) 와, 상기 파일럿 스테이지에 의해 액추에이팅된 (actuated), 적어도 2개의 파워 밸브들 (power valves) 을 갖는 공압식 파워 스테이지 (power stage) 를 포함하고, 각각의 파일럿 밸브는, 상기 파일럿 밸브와 공압식으로 커플링된 적어도 2개의 파워 밸브들을 스위칭하고, 상기 밸브 어셈블리는 전기적 신호 입력부를 갖는, 압축공기 포트 (compressed-air port) 를 갖는, 적어도 하나의 배기 포트 (vent port) 를 갖는 그리고 적어도 하나의 동작 출구 (working outlet) 를 갖는 하우징 (housing) 을 구비한다.
이와 같은 전공 밸브 어셈블리들은 여러 가지 형태로 선행기술로부터 공지되어 있으며, 적어도 하나의 동작 출구에 연결될 수 있는 공압식 동작요소 (예컨대 공압식 피팅 또는 공압식 드라이브 (drive)) 를 조작하기 위한 (전자적 조절신호를 이용해 액추에이팅된) 위치 조절기로서 적용된다.
거기에서 각각 하나의 파일럿 밸브를 이용해, 즉 상기 파일럿 밸브의 출구에서 발생된 제어압력을 이용해, 동시에 2개의 파워 밸브들이 액추에이팅되기 때문에, 밸브 어셈블리의 또는 파워 밸브들의 적합한 설계를 통해, 2개의 파워 밸브들이 원하는 스위칭 거동을 갖는 것이 안전해져야 한다.
선행기술로부터 사전 공지되어 있는, 도입부에서 언급된 종류의 전공 밸브 어셈블리들은 파워 밸브들을 공압식으로 액추에이팅하기 위해, 구멍 (bore) 으로서 금속성 하우징의 내부에 만들어내진, 밀어 넣어진 스로틀들 (throttles) 을 갖는 직선 채널들을 자주 이용하고, 상기 스로틀들을 이용해, 특정한 파워 밸브에 공급된 제어압력의 시간적 진행 그리고 이로써 각각의 파워 밸브들의 스위칭 시간들은 구체적으로 원하는 스위칭 거동에 맞춰질 수 있다. 이로 인해, 밸브의 스위칭 거동의 제조자측 적응이 제조 기술적으로 비교적 복잡하다고 증명된다. 또한, 상응하는 스로틀을 수용해야 하는 긴 구멍들 때문에, 파일럿 밸브에 의해 발생되어야 하는 제어압력을 위한 비교적 큰 부피가 발생하고, 이는 그러면 또다시 보다 긴 스위칭 시간들을 초래한다.
또한, 층 구조의 구성을 갖는 밸브장치가 EP 1 133 651 B1 로부터 알려져 있으며, 상기 밸브장치에 있어서, 스위칭 로커를 통하여 2개의 파워 밸브들을 액추에이팅하기 위해 제공된 2개의 액추에이션 영역들은 서로 분리되어 있다.
상기에서 기술한 선행기술을 배경으로, 본 발명의 목적은 전공 밸브 어셈블리가 비용절감적으로 제조될 수 있도록 그리고 이때, 특히 간단한 방식으로 가능한 한 유연하게 여러 가지의 고객 특유의 요구들에 맞춰질 수 있도록 모듈식으로 구성되도록, 동종 전공 밸브 어셈블리를 형성하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 항에 따른 전공 밸브 어셈블리로 달성된다. 이러한 밸브 어셈블리의 바람직한 구현형태들과 장점들은 종속 청구항들과 하기의 서술에 나타나 있다.
본 발명에 따른 전공 밸브 어셈블리는, 도입부에서 언급된 특징들 이외에, 하우징이 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징과, 평탄한 분리면을 따라서 상기 파일럿 스테이지 하우징에 연결된 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징을 가지고 층 구조로 구성되며, 상기 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징과 상기 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징 사이에 적어도 하나의 밀봉요소 (sealing element) 가 수용되고 또는 형성되고, 상기 밀봉요소는 파일럿 스테이지 하우징과 파워 스테이지 하우징 사이에 배치된 제어 압력 영역 (control pressure region) 을 에워싸고, 상기 제어 압력 영역은 2개의 파워 밸브들을 위한 2개의 액추에이션 영역들 (actuation regions) 과, 상기 2개의 액추에이션 영역들 사이의 규정된 흐름 횡단면 (flow cross-section) 을 갖는 덕트 모양의 (duct-like) 연결부를 구비하고, 상기 파일럿 스테이지 하우징 안에 제공된, 상기 할당된 파일럿 밸브의 출구는 상기 제어 압력 영역으로 통함으로써 특징지어진다.
상기 제어 압력 영역이 상기 파워 스테이지 하우징의 그리고 상기 파일럿 스테이지 하우징의 서로를 향한 표면들 사이에 형성되는, 상기 밸브 어셈블리의 상기 하우징의 그렇게 모듈식의 그리고 층 구조의 구성을 통해, 상기 파워 밸브들의 스위칭 시간들은 특히 간단한 방식으로 영향을 받을 수 있고 또는 서로 맞춰질 수 있다.
이는 본 경우 특히, 상기 두 액추에이션 영역들을 연결하는 상기 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면이 각각의 적용경우를 위해 적합하게 맞춰짐으로써 수행될 수 있다. 상기 제어 압력 영역으로 통하는 상기 파일럿 밸브의 출구는 이때 별도의 스로틀들을 수용할 필요가 없고, - 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 상기 하우징의 상기 층 구조의 구성 때문에도 - 짧은 길이를 갖는 간단한 구멍으로서 형성될 수 있다. 한 파일럿 밸브에 의해 2개의 파워 밸브들을 스위칭하기 위해 제공된 제어공기는 우선 적합하게 미리 정해질 수 있는 부위에서, 상기 제어 압력 영역 안으로 흐르고, 그리고 그곳에서 상기 두 (각각 하나의 파워 밸브에 할당된) 액추에이션 영역들 사이의 상기 다양한 방식으로 (예컨대 협착부들 및/또는 방향전환부들을 갖고) 형성 가능한 덕트 모양의 연결부를 관통하여 흐른다.
즉, 파워 밸브들의 스위칭 시간들에 영향을 주기 위해 필요해진 스로틀 작용 (throttle effect) 은 본 발명의 범위에서 특히 상기 파일럿 스테이지 하우징과 상기 파워 스테이지 하우징 사이에 형성된 상기 제어 압력 영역의 구체적인 형태와 배열에 의해 발생될 수 있다. 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 제어 압력 영역의 상기 2개의 액추에이션 영역들을 유체적으로 커플링하는 상기 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면의 치수를 확정하기 위해, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리에 있어서 간단하게 그리고 비용절감적으로 실현될 수 있는 여러 가지 가능성이 존재한다.
본 발명의 제 1 바람직한 구현형태에서, 상기 파일럿 밸브의 상기 출구가 비대칭적 배치로 상기 제어 압력 영역으로 통하는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 제어 압력 영역이 본 경우 2개의 (각각 하나의 파워 밸브에 할당된) 액추에이션 영역들과, 상기 액추에이션 영역들 사이의 덕트 모양의 연결부를 포함한다는 것이 또다시 간략히 설명되며, 이때 본 발명에 따른 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 어셈블리가 1개를 초과하는 파일럿 밸브를 포함하면, 각각의 파일럿 밸브에, 하나의 별도의 제어 압력 영역과, 여기를 통하여 액추에이팅될 수 있는 2개의 파워 밸브들이 할당된다. 상기 “비대칭적 배치”의 상기에서 언급된 개념은 이 제어 압력 영역에 관한 것이며, 따라서 상기 제어 압력 영역으로 통하는 상기 파일럿 밸브의 상기 출구는 유리하게, 정확히 중심에서 상기 2개의 액추에이션 영역들 사이의 상기 덕트 모양의 연결부로 통하는 것이 아니다. 특히, 본 발명의 목적에 맞는 구현형태에서, 해당 파일럿 밸브의 출구가 상기 파일럿 밸브에 할당된 제어 압력 영역의 상기 2개의 액추에이션 영역들 중 하나로 통하는 것이 적당하다.
특히 바람직한 방식으로, 본 발명의 범위에서, 상기 적어도 하나의 밀봉요소가 닫힌 (closed) 코드 시일 (cord seal) 로서 설계되는 것이 제공될 수 있고, 상기 코드 시일은 - 위로 그리고 아래로 상기 파일럿 스테이지 하우징에 의해 그리고 상기 파워 스테이지 하우징 (또는 그것에 경우에 따라서는 밀착하는 멤브레인 (membrane)/밀봉면) 에 의해 제한된 - 상기 제어 압력 영역을 측면에서 에워싼다. 즉, 상기 밀봉요소는 유리하게 파일럿 스테이지 하우징과 파워 스테이지 하우징 사이에서 밀봉적으로 텐셔닝되고, 코드 시일로서 형성된 밀봉요소는 특히 적합한 엘라스토머로 만들어진 별도의 부품으로서 (예컨대 사출성형 방법에서) 제조될 수 있다. 그러므로, 상기 밀봉요소에 의해 측면에서 제한된 상기 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면은 특히 간단한 방식으로 상기 밀봉요소의 서로 다른 설계 및/또는 서로 다른 배열에 의해 변화될 수 있다.
또한, 본 발명의 범위에서 유리하게, 상기 파워 스테이지 하우징을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징의 표면이 상기 코드 시일을 수용하기 위한 그루브들 (grooves) 을 구비하는 것이 제공될 수 있고, 이로써 상기 밸브 어셈블리 내부에서의 상기 코드 시일의, 위치가 정확한 배치가 보장될 수 있다.
바람직하게는, 또한, 상기 파워 스테이지 하우징을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징의 표면에서, 특히 2개의 서로 이웃한 그루브들 사이에, 융기부들 (elevations) 이 형성되는 것이 제공될 수 있다. 이를 통해, 해당 융기부가 상기 덕트 모양의 연결부의 영역에 배치되는 한, 유리한 방식으로 일종의 웨브 (web) 가 실현될 수 있고, 상기 웨브는 상기 덕트 모양의 연결부의 횡단면적을 파일럿 스테이지 하우징측에서 축소시키고, 그러므로 상기 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면을 감소시킨다. 그러므로, 이러한 융기부는 또는 이러한 융기부에 의해 형성된 웨브는 상기 제어 압력 영역의 높이를 감소시키는 데 기여할 수 있고, 이로써 - 특히 상기 덕트 모양의 연결부의 영역에서 - 흐름 횡단면에의 타겟팅된 (targeted) 영향이 가능하다.
본 발명의 범위에서 또한, 상기 파워 스테이지 하우징을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징의 상기 표면이 분배기 플레이트 (distributor plate) 상에 설계되면 특히 유리하다고 증명되며, 상기 분배기 플레이트는 기본 몸체 (base body) 와 함께 상기 파일럿 스테이지 하우징을 형성한다. 이를 통해, 구체적인 적용경우에서 제공되는, 있을 수 있는 그루브들 및/또는 앞서 언급된 융기부들 또는 웨브들은 상기 분배기 플레이트에서 형성될 수 있고, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 상기 하우징에서의 그 밖의 변경들이 필요하지 않으면서, 경우에 따라서는 여러 가지 밸브 어셈블리들을 위해 서로 달리 설계될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 적어도 하나의 밀봉요소도 상기 분배기 플레이트에서 성형될 수 있다.
또한, 이러한 - 상기 밸브 어셈블리의 원하는 스위칭 거동에 맞춰진 또는 스위칭 거동에 영향을 주는 - 분배기 플레이트가 간단한 방식으로, 플라스틱으로 사출성형된 부품 (injection-molded part) 으로서 제조될 수 있다는 것이 유리하다고 증명되며, 상기 분배기 플레이트에서 형성될 수 있는, 있을 수 있는 그루브들, 융기부들 또는 웨브들 또는 그 밖의 횡단면 변화들은 상기 제어 압력 영역을 위해 특히 간단한 그리고 비용절감적인 방식으로 사출금형 안의 여러 가지 공구 인서트들 (tool inserts) 의 사용을 통해 실현 가능하다.
바람직하게는, 상기 파일럿 스테이지 하우징 안에 적어도 하나의 압전 (piezoelectric) 파일럿 밸브가 수용된다. 압전 파일럿 밸브들을 이용해, 특히 빨리 스위칭하는 그리고 정확히 액추에이팅 가능한, 본 발명에 따른 방식의 밸브 어셈블리들이 실현될 수 있다. 본 발명에 따른 밸브 어셈블리가 다수의 파일럿 밸브들을 포함하는 한, 바람직하게는 모든 전공 파일럿 밸브들이 압전 파일럿 밸브들로서 형성되는 한, 명백하다.
또한, 상기 적어도 하나의 파일럿 밸브에의 압축공기 공급이 상기 분리면을 관통하여 안내되면 유리하다. 이를 통해, 상기 파워 스테이지 하우징에 제공된 압축공기 포트 (상기 압축공기 포트를 통하여 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 파워 밸브들에 압축공기가 공급된다) 는 동시에 파일럿 밸브들을 위한 압축공기 공급을 위해서도 쓰일 수 있다.
또한, 상기 파일럿 스테이지 하우징 안에 그리고/또는 상기 파워 스테이지 하우징 안에, 상기 적어도 하나의 파일럿 밸브에의 압축공기 공급을 위한 압력 조절기가 통합되면 유리하다. 그 자체가 선행기술로부터 공지되어 있는 이러한 압력 조절기를 이용해, 상기 적어도 하나의 파일럿 밸브의 입구에서, 안정적인 (그리고 파워 밸브들에서 필요해진 압력에 대해 감소된) 압력이 이용 가능해진다.
본 발명의 그 밖의 바람직한 구현형태는, 상기 파일럿 스테이지 하우징을 향한 상기 파워 스테이지 하우징의 표면에 (적어도) 하나의 멤브레인이 배치되는 것을 제공하며, 상기 멤브레인은 상기 멤브레인의 상기 파일럿 스테이지 하우징을 향한 쪽에서 상기 제어 압력 영역을 제한하고, 상기 멤브레인의 마주 보고 있는 쪽에서 (상기 두 액추에이션 영역들의 영역에서), 상기 할당된 두 파워 밸브들의 밸브몸체들 (valve bodies) 이 상기 멤브레인에 밀착한다. 즉, 그 후, 이를 위해 바람직하게 기계적으로 상기 멤브레인과 커플링된 또는 연결된 상기 파워 밸브들의 상기 밸브몸체들은, 상기 할당된 파일럿 밸브에 의해 제공된 제어압력이 상기 멤브레인의 그리고 이것에 밀착하는 상기 밸브몸체의 변위를 야기하도록 조작되고, 이를 통해 상기 밸브몸체는 - 상기 밸브의 현재 스위칭 상태에 따라 - 특히 밀봉시트 (sealing seat) 에서 들어내질 수 있고 그리고/또는 밀봉시트를 향하여 이동될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브 어셈블리에 있어서, 본 발명의 특히 목적에 맞는 구현형태에서, 정확히 2개의 파일럿 밸브들과 4개의 파워 밸브들이 제공되는 것이 제공될 수 있고, 이때 각각의 파일럿 밸브에 의해 각각 하나의 제어 압력 영역을 통하여 2개의 파워 밸브들이 액추에이팅된다. 이때, 또한, 상기 4개의 파워 밸브들이 상기 분리면을 위에서 본 그림 (top view) 에서 정사각형의 모서리들 위에 배치되면 유리하다고 증명되며, 이때 각각 상기 서로 직경방향으로 (diametrically) 마주 보고 있는 파워 밸브들은 서로 커플링되고, 즉 유리하게 하나의 동일한 파일럿 밸브에 의해 스위칭된다. 그러면, 명백히, 상기 분리면 안의 상기 적어도 하나의 밀봉요소의 적합한 설계를 통해, 총 2개의 (서로 분리된) 제어 압력 영역들이 (각각 2개의 액추에이션 영역들을 갖고 그리고 2개의 파워 밸브들을 커플링하기 위해 상기 액추에이션 영역들 사이의 각각 하나의 덕트 모양의 연결부를 갖고) 제공될 수 있다.
바람직하게는, 이를 위해 형성될 수 있는 상기 두 제어 압력 영역들은 각각 하나의 밀봉요소에 의해 또는 총 하나의 밀봉요소에 의해 빙 둘러 경계지어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리에 있어서 유리하게, 상기 하우징이, 한 쌍으로 상기 4개의 파워 밸브들에 연결된 2개의 동작 출구들의 형태로, 상기 파워 밸브들 중 2개에 연결된 압축공기 입구의 형태로, 그리고 상기 다른 두 파워 밸브들에 연결된 배기부의 형태로, 적어도 4개의 공압식 포트를 구비하는 것이 제공될 수 있다. 마지막에 언급된 배기부는 적합한, 유체 안내 연결부들을 통해 상기 하우징의 내부에서 동시에 상기 적어도 하나의 파일럿 밸브를 위한 배기부로서 쓰일 수 있고, 이때 대안적으로 상기 파일럿 스테이지 하우징에서도 적어도 하나의 별도의 배기 포트가 상기 적어도 하나의 파일럿 밸브를 위해 제공될 수 있다.
상기 어쨌든 여러 부분으로 이루어진 상기 하우징 구상의 범위에서, 하기에서 실시예를 근거로 더 설명되는 바와 같이, 또한 바람직하게, 상기 파워 스테이지 하우징이 두 부분으로 또는 세 부분으로 이루어지는 것이 제공될 수 있다.
또한, 상기 파워 밸브들이 밀봉시트를 향하여 이동 가능한 그리고/또는 밀봉시트에서 들어내질 수 있는 시팅 밸브들 (seating valves) 로서 설계되면 유리하다고 증명된다. 이를 통해, 슬라이드 밸브들과 달리, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 특히 누출이 적은 또는 누출이 없는 가동이 보장될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 (전체 - 경우에 따라서는 여러 부분으로 이루어지는) 파일럿 스테이지 하우징과 상기 (전체 - 경우에 따라서는 여러 부분으로 이루어지는) 파워 스테이지 하우징이 각각 플라스틱으로 사출성형된 부품으로서 설계되는 것이 제공될 수 있고, 따라서 통례적인, 금속으로 구성되는 밸브 하우징들에 비하여 분명한 비용절약이 발생한다.
그리고 마지막으로, 유리하게 또한, 상기 파워 스테이지 하우징이 별도의 하우징 부품을 구비하는 것이 제공될 수 있고, 상기 하우징 부품은 적어도 상기 압축공기 포트와, (본 발명에 따른 밸브 어셈블리를 이용해 조작되어야 하는 공압식 동작요소를 연결하기 위한) 상기 공압식 동작 출구들을 구비한다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 근거로 상세히 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 실시예의 하우징의 투시도를 나타내고,
도 2 - 도 6 은 도 1 로부터의 실시예에 따른 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 부품들의 여러 가지 투시도를 나타내고,
도 7 은 도 1 로부터의 절단선 A-A 에 따른 밸브 어셈블리를 통한 단면을 나타내고,
도 8 은 도 1 로부터의 절단선 B-B 에 따른 밸브 어셈블리를 통한 단면을 나타내고,
도 9a - 도 9b 는 도 4 로부터의 절단선 C-C 에 따른, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리 안의 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면의 간단한 변화를 위한 2개의 여러 가지 변형을 나타내고,
도 10 은 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 실시예의 공압 회로도를 나타낸다.
도 1 - 도 8 은 본 발명에 따른 전공 밸브 어셈블리 (1) 의 실시예의 여러 가지 (부분)도면 또는 횡단면들을 나타내며, 상기 밸브 어셈블리는 총 2개의 파일럿 밸브들 (P1, P2) 과 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 을 포함한다. 이때, 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 파일럿 밸브 (P1) 는 파워 밸브들 (L1a, L1b) 로 이루어진 제 1 쌍을 조작하기 위해 또는 스위칭하기 위해 쓰이고, 파일럿 밸브 (P2) 는 파워 밸브들 (L2a, L2b) 로 이루어진 제 2 쌍을 조작하기 위해 또는 스위칭하기 위해 쓰인다.
도 1 에 따른 밸브 어셈블리 (1) 의 실시예의 하우징 (2) 의 투시도에서 그리고 밸브 어셈블리 (1) 를 통한 도 7 과 도 8 에 따른 단면들에서 (도 1 로부터의 절단선들 A-A 와 B-B 에 상응하여), 밸브 어셈블리 (1) 의 하우징 (2) 이 층 구조로 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 으로 구성되고, 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 이, 평탄한 분리면 (T) 을 따라서 서로 잇닿아 연결되어 있는 것을 잘 알아볼 수 있다. 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 은 적합한 방식으로 서로 연결되고 (예컨대 서로 나사결합되고), 이는 도면들에서, 보다 나은 명료성 때문에 도시되지 않는다.
도 7 및 도 8 과 함께 전체를 대략적으로 살펴볼 때 도 1 에서는 또한, 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 이 그것들 쪽에서 각각 여러 부분으로 형성되어 있는 것을 알아볼 수 있다. 파일럿 스테이지 하우징 (3) 은 이때 기본 몸체 (3a) 와, 분배기 플레이트의 아래 표면과 함께 파워 스테이지 하우징 (4) 을 향한 상기 분배기 플레이트 (3b) 를 포함하며, 그것들은 함께 상기 총 2개의 파일럿 밸브들 (P1, P2) 을 수용하기 위해 쓰이는 파일럿 스테이지 하우징 (3) 을 형성한다.
파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 윗면에는, 상기 파일럿 스테이지 하우징 안에 제공된 두 파일럿 밸브들 (P1, P2) 을 위한 배기 개구부들 또는 배기 포트들 (5, 6) 이 제공된다. 또한, 파일럿 스테이지 하우징 (3) 에는, 상기 파일럿 스테이지 하우징 안에 위치한 두 전공 파일럿 밸브들 (P1, P2) 을 전기적으로 또는 전자적으로 액추에이팅하기 위한 전기적 신호 입력부 (7) 가 제공된다.
파워 스테이지 하우징 (4) 도 마찬가지로 여러 부분으로 이루어져 있고, 총 3개의 하우징 부품들 (4a, 4b, 4c) 로 층 구조로 (평탄한 분리면들을 갖고) 형성되고, 상기 하우징 부품들 안에 총 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 이 수용된다. 이때, 가장 아래의 하우징 부품 (4c) 에는, 여러 가지 밸브들로 안내하는, 밸브 어셈블리 (1) 의 공압식 포트들이 (2개의 파일럿 밸브들 (P1, P2) 을 위한 두 배기 포트들 (5, 6) 을 제외하고) 제공되고, 이는 하기에서 도 7 및 도 8 과 관련하여 더 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 전공 밸브 어셈블리 (1) 의 상기 주어진 실시예의 상기 하우징 구상을 보다 잘 이해하기 위해, 도 2 내지 도 6 은 각각 밸브 어셈블리 (1) 의 도 1 에 도시된 하우징 (2) 의 부분만을 상기 하우징의 순차적인 조립에 있어서 나타낸다.
도 2 는 파워 스테이지 하우징 안에 삽입된 총 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 을 갖는 또는 하우징 윗면쪽에서 알아볼 수 있는 상기 파워 밸브들의 밸브몸체들 (V1a, V1b, V2a, V2b) 을 갖는 상기 파워 스테이지 하우징 (4) 만을 나타낸다. 파워 스테이지 하우징 (4) 의 가장 위에 있는 하우징 부품 (4a) 안의 직사각형 리세스 (8) 는 압력 조절기의 부분적인 수용에 쓰이고, 이는 하기에서 도 7 를 근거로 더 상세히 설명된다. 또한, 도 2 에서 상기 파워 스테이지 하우징의 가장 위에 있는 하우징 부품 (4a) 에서 구멍 (9) 을 또 알아볼 수 있고, 상기 구멍을 통해 파일럿 밸브들 (P1, P2) 에, 상기 파일럿 밸브들의 가동을 위해 필요해진 압축공기가 공급된다.
도 3 은 다시 파워 스테이지 하우징 (4) 을 나타내며, 거기에 이제는 상기 파워 스테이지 하우징의 윗면에 멤브레인 (M) 이 배치되고, 상기 멤브레인은 본 경우 (도 3 에 도시되지 않은) 파일럿 스테이지 하우징 (3) 을 가리키는 파워 스테이지 하우징 (4) 의 전체 표면을 덮고, - 파선으로 표시된 4개의 원 (K1a, K1b, K2a, K2b) 의 내부영역에서 - 아래쪽에서 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L1b) 의 밸브몸체들 (V1a, V1b, V2a, V2b) 이 상기 멤브레인에 밀착하고, 상기 멤브레인과 기계적으로 연결되며, 따라서 멤브레인 (M) 은 이 영역에서 (각각의 밸브몸체와 함께) 변위될 수 있다. 파선으로 표시된 원들 (K1a, K1b, K2a, K2b) 의 영역에서, 멤브레인 (M) 은 바람직하게는 상기 원의 윤곽을 따르는 홈, 또는 불룩부 모양의 구조화를 구비할 수 있고 그리고/또는 거기에서 (전체 하우징의 조립 후) 단단히 파워 스테이지 하우징 (4) 과 압착될 수 있고, 따라서 밸브몸체 (V1a, V1b, V2a, V2b) 의 영역에서의 멤브레인 (M) 의 변위는 나머지 멤브레인 (M) 에 영향을 끼치지 않는다. 그 밖에, 멤브레인 (M) 은 본 경우 2개의 리세스 (10, 11) 를 구비하며, 상기 리세스들은 파워 스테이지 하우징 (4) (도 2 참조) 의 가장 위에 있는 하우징 부품 (4a) 안의 리세스 (8) 에 그리고 구멍 (9) 에 부합한다.
도 4 는 파워 스테이지 하우징 위에 위치한 멤브레인 (M) 을 갖는 상기 파워 스테이지 하우징 (4) 을 또다시 나타내며, 이제 보충적으로, 상기 멤브레인 위에 배치된 2개의 밀봉요소 (D1, D2) 가 닫힌 코드 시일들의 형태로 배치되고, 상기 밀봉요소들은 - 완전히 조립된 하우징 (2) 에 있어서 - 각각 하나의 제어 압력 영역 (S1, S2) 을 측면에서 밀봉적으로 에워싸고 또는 테두리를 한다. 각각의 이 제어 압력 영역들 (S1 또는 S2) 은 2개의 액추에이션 영역들 (A1a, A1b 또는 A2a, A2b) 에 의해, 그리고 2개의 액추에이션 영역들 (A1a, A1b 또는 A2a, A2b) 을 규정된 흐름 횡단면과 연결하는 각각 하나의 덕트 모양의 연결부 (K1 또는 K1) 에 의해 형성된다. 이때, 상기 액추에이션 영역의 구성 도식에서 서로 부합하는 참조부호들을 통해 분명해지는 바와 같이, 각각의 액추에이션 영역 (A1a, A1b, A2a, A2b) 은 각각 하나의 파워 밸브 (L1a, L1b, L2a, L2b) 에 할당된다.
그러므로, 각각 하나의 전공 파일럿 밸브 (P1, P2) 에 의해 제어압력으로 가압될 수 있는, 파워 스테이지 하우징 (4) 과 파일럿 스테이지 하우징 (3) 사이에 형성된 두 제어 압력 영역들 (S1, S2) 은, 완전히 조립된 밸브 어셈블리 (1) 에 있어서 파워 스테이지 하우징측에서 멤브레인 (M) 의 (파일럿 스테이지 하우징을 가리키는) 표면에 의해 제한되고, 측면에서 각각의 밀봉요소 (D1 또는 D2) 에 의해 에워싸인다. 파일럿 스테이지 하우징측에서, 각각의 제어 압력 영역 (S1, S2) 의 제한은 파워 스테이지 하우징 (4) 을 가리키는 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 표면에 의해 수행된다.
본 발명의 본 실시예에서, 멤브레인 (M) 은 파워 스테이지 하우징 (4) 의 가장 위에 있는 하우징 부품 (4a) 의 측면 가장자리에까지 연장되며, 하지만 이는 어떠한 경우에도 결코 강제적이지 않다. 오히려, 멤브레인 (M) 은, 유리하게 가장자리 영역에서 수행되는, 파워 스테이지 하우징 (4) 에의 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 연결을 쉽게 하기 위해, 상기 멤브레인의 납작한 연장에 있어서 상기 측면 가장자리로부터 뒤로 옮겨질 수도 있다. 원칙적으로, 심지어 멤브레인 (M) 이 오로지 두 제어 압력 영역들 (S1, S2) 의 영역에서 제공되면 충분하고, 따라서 원칙적으로 2개의 개별적인 멤브레인들도 상기 언급된 영역들에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브 어셈블리 (1) 의 하우징 (2) 의 도 4 에 도시된 부분이 분배기 플레이트 (3b) 로 보충된 도 5 는, 두 제어 압력 영역들 (S1, S2) 이 결국 위로 분배기 플레이트 (3b) 에 의해 제한되는 것을 나타내고, 상기 분배기 플레이트는 그것 쪽에서 파일럿 스테이지 하우징 (3) 일 부분이고, 이는 도 7, 도 8, 도 9a 및 도 9b 에서 훨씬 더 분명해진다. 분배기 플레이트 (3b) 의 윗면은 본 경우 총 4개의 구멍 (12, 13, 14, 15) 에 의해 관통되며, 상기 구멍들 중 도 5 에서 멀리 왼쪽에 위치한 구멍들 (12, 13) 은 파일럿 밸브들 (P1, P2) 에의 압력공급을 위해 쓰이고, 반면 멀리 오른쪽에 도시된 구멍들 (14, 15) 은 각각 하나의 파일럿 밸브 (P1, P2) 에 할당되고, 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 파일럿 스테이지 하우징측 출구들이며, 상기 출구들은 본 발명에 따른 방식으로 - 파워 스테이지 하우징 (4) 을 가리키는 상기 출구들의 단부와 함께 - 2개의 제어 영역들 (S1, S2) 중 각각 하나로 (본 경우 액추에이션 영역들 (A1a, A2a) 의 영역에서) 통한다.
도 6 에서는, 분배 플레이트 (3b) 바로 위에 배치된 파일럿 스테이지 밸브들 (P1, P2) 이 추가되고, 상기 파일럿 스테이지 밸브들은 윗면에 각각 하나의 배기 개구부 (16, 17) 를 가지며, 상기 배기 개구부들은 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 기본 몸체 (3a) 의 윗면 안의, 도 1 에 이미 도시된 배기 개구부들 (5, 6) 에 부합하고, 상기 배기 개구부들과 일직선으로 늘어선다. 이제 또한 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 기본 몸체 (3a) 가 조립되면, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리 (1) 는, 도 1 에 이미 나타내진 바와 같이, 완전하게 되고, 상기 밸브 어셈블리의 작동 방식은 하기에서 그 밖의 도면들을 근거로 더 상세히 설명된다.
도 7 과 도 8 은 도 1 로부터의 절단선들 A-A 와 B-B 를 통한, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리 (1) 의 상기 이미 도 1 - 도 6 을 근거로 기술된 실시예를 통한 2개의 단면도를 나타낸다.
도 7 과 도 8 에서는, 파워 스테이지 하우징 (4) 의 가장 아래에 있는 하우징 부품 (4c) 에, 적합한 하우징 개구부들 또는 공압식 포트들의 형태로 압축공기 포트 (18) (도 7), 제 1 동작 출구 (19) (도 8), 및 배기 포트 (20) (도 8) 가 제공되는 것을 볼 수 있다.
이때, 본 경우 압축공기 포트 (18) 는, 도 7 에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 7 에 도시된 2개의 파워 밸브들 (L1a, L2b) 에 연결되고, 즉 적합한 채널 가이드를 통해 파워 스테이지 하우징 (4) 의 내부에서 유체 기술적으로 상기 파워 밸브들과 상호접속된다.
제 1 동작 출구 (19) 는 본 경우 도 8 에 도시된 2개의 파워 밸브들 (L1a, L2a) 에 연결된다. 그 밖에도, 가장 아래에 있는 하우징 부품 (4c) 에는 제 2 (다만 도식적으로 도 10 에 따른 공압 회로도에 도시된) 동작 출구 (21) 가 더 제공되고, 상기 제 2 동작 출구는 비교 가능한 배열에 있어서, 도 8 에 도시되지 않은 두 파워 밸브들 (L1b, L2b) 과 상호접속된다.
즉, 앞서 말한 파워 밸브들 (L1a, L2b) 은 - 스위칭 상태에 따라 - 상기 파워 밸브들에 각각 할당된 동작 출구를 선택적으로 상기 압축공기 포트와 연결하거나 또는 상기 압축공기 포트로부터 분리할 수 있다. 이에 대해, 그 밖의 두 파워 밸브들 (L1b, L2a) 은 배기 포트 (20) 에 연결되고, 즉 상기 파워 밸브들에 각각 할당된 동작 출구를 선택적으로 상기 배기부와 연결하거나 또는 상기 배기부로부터 분리할 수 있다.
또한, 압축공기 포트 (18) 에 제공된, 통례적인 공압식 적용들을 위해 예컨대 6 bar 의 공기압을 가질 수 있는 압축공기는, 압력 조절기 (25) 가 더 설치되어 있는 채널 구조 (22, 23, 24) 를 통하여 또한 제 1 파일럿 밸브 (P1) 의 압축공기 입구 (26) 에 공급된다. 유사하게, 제 2 파일럿 밸브 (P2) 의 - 도시되지 않은 - 압축공기 입구에도, 압축공기 포트 (18) 및 압력 조절기 (25) 를 통하여 제공된 압축공기가 공급된다.
그러므로, 밸브 어셈블리 (1) 의 상기 유일한 압축공기 포트 (18) 에는, 동시에 도 7 에 도시된 2개의 파워 밸브들 (L1a, L2b) 과, (상기 중간접속된 압력 조절기 (25) 를 통하여) 2개의 파일럿 밸브들 (P1, P2) 이 연결되어 있다.
두 파일럿 밸브들 (P1, P2) 은 본 발명의 본 실시예에서, 특히 빨리 그리고 정확하게 스위칭 가능한 압전 밸브들로서 피에조 (piezo)-벤딩 트랜스듀서 (27, 28) 를 갖추고 있을 수 있고, 상기 피에조-벤딩 트랜스듀서의 자유 단부는 (전압을 이용해) 이중 화살표 (P) (도 7 참조) 에 따라, 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 압축공기 입구 (26) 가 또는 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 배기 개구부 (16, 17) 가 선택적으로 폐쇄되거나 또는 해제될 수 있도록 선회될 수 있고, 이를 통해, 파일럿 스테이지 하우징 (3) 에 제공된 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 의, 두 제어 영역들 (S1, S2) 중 각각 하나로 통하는 출구 (14, 15) 는, 할당된 파워 밸브들 (L1a, L1b 또는 L2a, L2b) 을 스위칭하기 위해 선택적으로 배기되거나 또는 압축공기를 공급받을 수 있다.
도 7 에서 오른쪽에 도시된 파워 밸브 (L1a) 와 도 7 과 도 8 에 도시되지 않은 파워 밸브 (L1b) (상기 파워 밸브들은 둘 다 도 7 에 도시된 파일럿 밸브 (P1) 에 할당되고, 상기 파일럿 밸브에 의해 스위칭된다) 는 둘 다 “평상시 닫힌 (normally closed)”밸브들로서 형성되고, 즉 상기 파워 밸브들은 스위칭되지 않은 상태에서 (즉, 배기된 제어 압력 영역 (S1) 에 있어서) 압축공기 입구 (18) (밸브 L1a) 를 또는 배기부 (밸브 L1b) 를 상기 각각의 밸브에 할당된 동작 출구 (19 또는 21) 로부터 분리한다.
이에 대해, 도 7 에서 왼쪽에 도시된 파워 밸브 (L2b) 와 도 8 에서 오른쪽에 도시된 파워 밸브 (L2a) 는 “평상시 열린 (normally open)”밸브들로서 형성되고, 즉 상기 파워 밸브들은 스위칭되지 않은 상태에서 (즉, 배기된 제어 압력 영역 (S2) 에 있어서) 압축공기 포트 (밸브 L2b) 와 또는 배기부 (20) (밸브 L2a) 와, 상기 각각의 밸브에 할당된 동작 출구 (21 또는 19) 사이의 연결을 허용한다.
각각의 파워 밸브 (L1a, L1b, L2a, L2b) 는 본 경우, 스프링 (F) 을 이용해 상기 파워 밸브에 할당된 액추에이션 영역 (A1a, A1b, A2a, A2b) 쪽으로의 방향으로 초기인장된 그리고 선형으로 움직일 수 있게 안내된 밸브몸체 (V1a, V1b, V2a, V2b) 를 구비하며, 상기 밸브몸체의 액추에이션 영역측 윗면은 거기에 위치한 멤브레인 (M) 과 커플링된다. 즉, 이제 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 를 이용해 제어압력이 해당 액추에이션 영역 (A1a, A1b, A2a, A2b) 에서 조작 역치 위로 높아지면, 해당 밸브몸체는 상기 멤브레인과 함께 상기 밸브몸체의 각각의 기본위치 밖으로 변위된다.
상기 “평상시 닫힌”파워 밸브들 (L1a, L1b) (후자는 도 7 과 도 8 에 도시되지 않음) 은 이 조작에 있어서 밀봉시트 (29) 에서 들어내지고, 그 결과 상기 각각의 밸브에 할당된 동작 출구는 상기 압축공기 포트와 또는 상기 배기 포트와 연결된다. 상기 “평상시 열린”파워 밸브들 (L2a, L2b) 은 상기 파워 밸브들의 기본위치 밖으로의 상기 파워 밸브들의 조작에 있어서 밀봉시트 (30, 31) 를 향하여 옮겨지고, 따라서 상기 파워 밸브들은 그 후 상기 먼저 아직 주어진, 배기 포트와 상기 각각의 동작 출구 사이의 연결을 차단한다. 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 의 각각의 밸브몸체 (V1a, V1b, V2a, V2b) 에는, 본 경우 각각의 밀봉시트 (29, 30, 31) 와 함께 작용하는, 엘라스토머 재료로 만들어진 밀봉면 (32, 33, 34) 이 제공되고, 상기 밀봉면을 이용해, 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 의 특히 적은 누출이 달성된다.
도 7 과 도 8 에서, 본 경우 분배기 플레이트 (3b) 안의 각각의 구멍 (14, 15) 을 통한, 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 와 상기 파일럿 밸브에 할당된 제어 영역 (S1, S2) 과의, 파일럿 스테이지 하우징측 연결부가 특히 짧다는 것을 또 잘 알아볼 수 있는데, 왜냐하면 파일럿 밸브들 (P1, P2) 은 제어 압력 영역 (S1, S2) 으로의 각각의 합류부 바로 위에 배치되기 때문이다. 주어진 예에서 제 1 파일럿 밸브 (P1) 의 출구는, 도 7 에서는 오른쪽에 그리고 도 8 에서는 왼쪽에 도시된 파워 밸브 (L1a) 의 액추에이션 영역 (A1a) 으로 통한다. 제 2 파일럿 밸브 (P2) 의 출구는 도 8 에서 오른쪽에 도시된 파워 밸브 (L2b) 의 액추에이션 영역 (A2a) 으로 통한다. 이를 통해, 각각의 제어 영역 (S1, S2) 으로의 비대칭적 합류가 주어져 있다.
각각의 액추에이션 영역 (A1a 또는 A2a) 으로부터, 각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 에 의해 적합한 스위칭 상태에서 제공된 압축공기는, 해당 제어 압력 영역 (S1 또는 S2) 에 제공된, 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 사이에 배치된 밀봉요소 (D1 또는 D2) 에 의해 측면에서 제한된, 각각 하나의 덕트 모양의 연결부 (K1 또는 K2) (도 4 참조) 를 통하여 해당 제어 압력 영역 (S1 또는 S2) 의 각각 제 2 의 액추에이션 영역 (A1b 또는 A2b) 으로 계속 흐른다. 그러면, 이 덕트 모양의 연결부 (K1, K2) 의 구체적 형태에 의해 간단한 방식으로 규정되어 미리 정해질 수 있는 흐름 횡단면과, 이를 통해 설정 가능한 스로틀 작용은 각각의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 의 스위칭 시간들의 간단한 그리고 타겟팅된 조절을 허용한다.
도 9a 와 도 9b 는 2개의 여러 가지 실시변형에서 도 4 에서의 절단선 C-C 에 따른, 도 4 로부터의 덕트 모양의 연결부 (K2) 를 통한 횡단면을 각각 나타낸다. 도 9a 와 도 9b 의 실시예들에 따른 덕트 모양의 연결부 (K2) 는, 이미 여러 번 설명한 바와 같이, 아래로 멤브레인 (M) 에 의해 제한되고, 위로 분배기 플레이트 (3b) 에 의해 제한된다. 측면에서 상기 연결부는 밀봉요소 (D2) 에 의해 제한되며, 상기 밀봉요소는 두 액추에이션 영역들 (A2a, A2b) 을 포함하여 전체 제어 압력 영역 (S2) 을 측면에서 에워싼다 (도 4 참조).
도 9a 에 따른 변형에서, 상기 분배기 플레이트 안에 2개의 그루브 (35, 36) 가 제공되며, 상기 그루브들은 코드 시일로서 설계된 밀봉요소 (D2) 를 (부분적으로) 수용하고, 이때 영역 (37) 에서 두 그루브 (35, 36) 사이에 하나의 (웨브로서 상기 덕트 모양의 연결부를 따라서 연장되는) 융기부 (38) 가 제공된다. 그러므로, 이 융기부의 높이의 변화를 통해, 변형 (38') 을 통해 도시된 바와 같이, 간단한 방식으로 상기 덕트 모양의 연결부 (K2) 의 흐름 횡단면 그리고 그것과 함께, 할당된 파워 밸브들의 스위칭 시간들이 변화될 수 있다. 플라스틱으로 사출성형 방법에서 제조된 분배기 플레이트 (3b) 에 있어서, 상응하는 변화들은 간단한 방식으로, 해당 사출금형 안의 상응하여 변경 가능한 공구 인서트에 의해, 이를 위해 새로운 사출성형 주형들이 필요해지지 않으면서, 실현될 수 있다.
도 9b 에 따른 변형에서, 분배기 플레이트 (3b) 와 멤브레인 (M) 사이에 압착된 밀봉요소 (D2 또는 D2') 의 크기 또는 지름은 간단히 변화되고, 이로써 마찬가지로 간단한 방식으로 상기 덕트 모양의 연결부의 흐름 횡단면이 변화 가능하다.
도 10 은 마지막으로 본 발명에 따른 밸브 어셈블리 (1) 의 실시예의 공압 회로도를 나타내며, 상기 회로도에서 압축공기 공급부 (39) 에서 유래하는 압축공기는 밸브 어셈블리 (1) 의 압축공기 포트 (18) 에 연결된다. 이 압축공기는 왼쪽에 포개어져 도시된 두 파워 밸브들 (L1a, L2b) 에 그리고 - 압력 조절기 (25) 를 통하여 - 전기적으로 또는 전자적으로 액추에이팅 가능한 두 파일럿 밸브들 (P1, P2) 에 공급된다. 또한, 배기 포트 (20) 가 제공되며, 상기 배기 포트에, 남아 있는 두 파워 밸브들 (L2a, L1b) 이 연결되고, 이때 본 경우 - 상기에서 설명된 본 발명의 실시예에 대한 약간의 변화에 있어서 - 파일럿 밸브들 (P1, P2) 도 상기 공통의 배기 포트 (20) 와 커플링된다. 각각 2개의 파워 밸브들 (L1a, L2a 및 L2b, L1b) 의 출구들은 각각 유체 전도적으로 연결되고, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리 (1) 의 제 1 동작 출구 (19) 와 제 2 동작 출구 (21) 를 형성한다.
이때, 제 1 동작 출구 (19) 는, 밸브 어셈블리 (1) 를 이용해 조작되어야 하는 공압식 드라이브의 또는 동작요소 (42) 의 제 1 드라이브 챔버 (40) 와 연결되고, 제 2 동작 출구 (21) 는 제 2 드라이브 챔버 (41) 와 연결된다.
파일럿 밸브들 (P1, P2) 과 상기 파일럿 밸브들에 의해 각각 스위칭된 파워 밸브들 (L1a, L1b 또는 L2a, L2b) 과의 공압식 연결은 주어진 예에서, 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 각각의 출구가 우선 제 1 파워 밸브 (L1a, L2a) 에 할당된 액추에이션 영역 (A1a 또는 A2a) 으로 통함으로써 수행되고, 이때 압축공기는 그곳으로부터 하나의 (스로틀 작용을 만들어내는) 본 발명에 따라 형성된 덕트 모양의 연결부 (K1 또는 K2) 를 통하여 해당 파일럿 밸브 (P1, P2) 에 의해 스위칭된 제 2 파워 밸브 (L1b 또는 L2b) 의 액추에이션 영역 (A2a 또는 A2b) 으로 이어진다.
기본위치에서, 이른바 페일 세이프 (Fail-Safe) 상태에서, 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 의 구체적인 배열을 통해 드라이브 챔버 (40) 는 배기되고, 드라이브 챔버 (41) 는 급기된다. 이 위치는 가동 동안의 상기 밸브의 정상위치와 구별된다. 상기 밸브에 있어서, 드라이브 (42) 는 우선 파일럿 밸브들 (P1, P2) 의 적합한 액추에이팅을 통해 상기 드라이브의 목표위치로 이동된다. 그 후, 유지 상태가 설정되고, 상기 유지 상태에서 파일럿 밸브 (P1) 는 정상상태에 머무르고 파일럿 밸브 (P2) 는 스위칭되어 있다. 이를 통해, 밸브들 (L1a, L1b) 은 상기 밸브들의 정상위치에 있고, 밸브들 (L2a, L2b) 은 상기 밸브들의 스위칭된 위치에 있다.
상기 파워 밸브들의 구성은 이때, 각각 그곳의 입구에 인가된 압력이 복귀시키며 상기 밸브에 작용하도록 설계된다. 밸브들 (L1a, L2b) 을 위해 이 압력은 각각 공급압력, 즉 예컨대 6 bar 이다. 밸브들 (L2a, L1b) 을 위해 이 압력은 각각 상기 드라이브 안에 만연한 챔버압력이고, 상기 챔버압력은 0 과 6 bar 사이에 있을 수 있다.
조절 기술적 관점에서, 이 적용경우에서, 모든 파워 밸브들이 동일한 스위칭 시간들을 가지면 유리하다. 즉, 파일럿 밸브들의 스위칭 상태의 변경은 바람직하게는 모든 4개의 파워 밸브들에서의 스위칭 상태의 똑같이 빠른 변경을 야기해야 한다. 특히, 유리하게, 파워 밸브들 (L1a, L1b) 의 스위칭 상태의 변경은 파워 밸브들 (L2a, L2b) 의 스위칭 상태의 변경과 똑같이 빠르게 수행되어야 한다.
여기서, 본 발명의 의미에서 간단한 방식으로 여러 가지 밸브들의 스위칭 시간들에 영향이 끼쳐질 수 없다면, 파워 밸브들의 구조는 부정적으로 작용하고, 이는 여기서 예시적으로 파워 밸브들 (L1a, L1b) 에서 설명되어야 한다. 가동 동안의 정상상태에서 밸브 (L1a) 에 보조적으로 공급압력이 작용한다. 즉, 이 밸브를 조작하기 위해서는, 이를 통해 초래된 힘뿐만 아니라 복귀시키며 작용하는 스프링 (F) 의 힘도 극복되어야 한다. 이와 반대로, 밸브 (L1b) 에는, 전형적으로 보다 작은 힘이 작용하고, 즉 단지 스프링 힘 및 챔버압력을 통해 발생된 힘만 작용한다. 상응하여, 이 밸브는 일반적으로 이미, 보다 작은 압력에 있어서 조작된다. 그렇기 때문에, 이 불일치를 같게 하기 위해, 본 발명에 따른 방식으로 제어 압력 영역을 실현하는 것이 유리하고, 상기 제어 압력 영역에 있어서, 2개의 (여러 가지 파워 밸브들에 할당된) 액추에이션 영역들 사이의 규정된 흐름 횡단면을 갖는 덕트 모양의 연결부가 제공된다. 즉, 이로써 예컨대 파워 밸브 (L1b) 의 공압식 조작을 위해 스로틀 작용이 발생될 수 있다. 상기 스로틀 작용은 파워 밸브 (L1a) 에 할당된 액추에이션 영역 (A1a) 안의 압력상승에 대해 파워 밸브 (L1b) 에 할당된 액추에이션 영역 (A1b) 안의 압력상승을 지연시킨다. 상응하여, 이 조치는 스위칭 시간들의 균등화를 초래한다.
밸브들 (L2a, L2b) 의 경우 거동은 주어진 실시예에서 다음과 같이 나타난다. 두 밸브는 보통의 가동상태에서 스위칭되어 있다. 밸브 (L2a) 에 이 스위칭 상태에서 챔버압력뿐만 아니라 스프링 복귀도 대립적으로 작용한다. 이와 반대로, 밸브 (L2b) 에는 완전한 공급압력 및 스프링 복귀가 작용한다. 상응하여, 밸브 (L2b) 는 다시 이미, 상기 밸브에 할당된 액추에이션 영역 안의 보다 작은 압력하강에 있어서 스위칭하는데, 왜냐하면 여기서 보다 큰 저항력이 복귀시키며 작용하기 때문이다. 그러므로, 거기에서도, 본 발명에 따라 간단한 방식으로 발생 가능한 스로틀을 이용한, 상기 압력하강의 시간적 지연을 통해 스위칭 시간들의 균등화가 달성될 수 있다.
여러 가지 파워 밸브들의 스위칭 시간들을 상기 각각 주어진 적용경우에 맞추기 위해, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리는 전체적으로 높은 유연성을 갖는다.

Claims (19)

  1. 공압식 동작요소 (42) 를 조작하기 위한, 전공 밸브 어셈블리 (1) 로서,
    적어도 하나의 파일럿 밸브 (P1, P2) 를 갖는 전공 파일럿 스테이지와,
    상기 파일럿 스테이지에 의해 액추에이팅된, 적어도 2개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 을 갖는 공압식 파워 스테이지를 포함하며,
    각각의 파일럿 밸브 (P1, P2) 는, 상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 와 공압식으로 커플링된 적어도 2개의 파워 밸브들 (L1a, L1b; L2a, L2b) 을 스위칭하고,
    상기 밸브 어셈블리 (1) 는 전기적 신호 입력부 (7), 압축공기 포트 (18), 적어도 하나의 배기 포트 (20) 그리고 적어도 하나의 동작 출구 (19, 21) 를 갖는 하우징 (2) 을 구비하며,
    상기 하우징 (2) 은 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과, 평탄한 분리면 (T) 을 따라서 상기 파일럿 스테이지 하우징에 연결된 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징 (4) 을 가지고 층 구조로 구성되고,
    상기 적어도 하나의 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 상기 적어도 하나의 파워 스테이지 하우징 (4) 사이에 적어도 하나의 밀봉요소 (D1, D2) 가 수용되고 또는 형성되고, 상기 밀봉요소는 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 파워 스테이지 하우징 (4) 사이에 배치된 제어 압력 영역 (S1, S2) 을 에워싸고,
    상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 은 2개의 파워 밸브들 (L1a, L1b; L2a, L2b) 을 위한 2개의 액추에이션 영역들 (A1a, A1b; A2a, A2b) 과, 상기 2개의 액추에이션 영역들 (A1a, A1b; A2a, A2b) 사이의 규정된 흐름 횡단면 (flow cross-section) 을 갖는 덕트 모양의 연결부 (K1; K2) 를 구비하며,
    상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 안에 제공된, 할당된 상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 출구 (14, 15) 는 상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 으로 통하고,
    적어도 하나의 상기 밀봉요소 (D1, D2) 는 상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 을 측면에서 에워싸는, 닫힌 (closed) 코드 시일 (cord seal) 로서 설계되고,
    상기 파워 스테이지 하우징 (4) 을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 표면은 상기 코드 시일을 수용하기 위한 그루브들 (grooves, 35, 36) 을 구비하고,
    상기 파워 스테이지 하우징 (4) 을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 표면에서, 융기부들 (38, 38') 이 형성되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 상기 출구 (14, 15) 는 비대칭적 배치로 상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 으로 통하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 의 상기 출구 (14, 15) 는 상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 에 할당된 상기 제어 압력 영역 (S1, S2) 의 상기 액추에이션 영역들 (A1a, A1b; A2a, A2b) 중 하나로 통하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 스테이지 하우징 (4) 을 향한 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 의 상기 표면은 분배기 플레이트 (3b) 상에 설계되고, 상기 분배기 플레이트는 기본 몸체 (3a) 와 함께 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 을 형성하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 안에 적어도 하나의 압전 (piezoelectric) 파일럿 밸브 (P1, P2) 가 수용되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 에의 압축공기 공급은 상기 분리면 (T) 을 관통하여 안내되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿 스테이지 하우징 및/또는 상기 파워 스테이지 하우징 (3 또는 4) 안에, 적어도 하나의 상기 파일럿 밸브 (P1, P2) 에의 압축공기 공급을 위한 압력 조절기 (25) 가 통합되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 을 향한 상기 파워 스테이지 하우징 (4) 의 표면에 멤브레인 (M) 이 배치되고, 상기 멤브레인은 상기 멤브레인의 상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 을 향한 쪽에서 상기 제어 압력 영역 (S1; S2) 을 제한하고, 상기 멤브레인의 마주 보고 있는 쪽에서, 할당된 두 파워 밸브들 (L1a, L1b; L2a, L2b) 의 밸브몸체들 (V1a, V1b; V2a, V2b) 이 상기 멤브레인에 밀착하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정확히 2개의 파일럿 밸브들 (P1, P2) 과 4개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 이 제공되고, 각각의 파일럿 밸브에 의해 각각 하나의 제어 압력 영역을 통하여 2개의 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 이 액추에이팅되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서,
    4개의 상기 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 은 상기 분리면 (T) 을 위에서 본 그림 (top view) 에서 정사각형의 모서리들 위에 배치되고, 각각 서로 직경방향으로 마주 보고 있는 상기 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 은 서로 커플링되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  11. 제 9 항에 있어서,
    두 제어 압력 영역들 (S1, S2) 은 각각 하나의 밀봉요소 (D1, D2) 에 의해 또는 총 하나의 밀봉요소에 의해 빙 둘러 경계지어지는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징 (2) 은
    - 한 쌍으로 4개의 상기 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 에 연결된 2개의 동작 출구들 (19, 21),
    - 상기 파워 밸브들 중 2개 (L1a, L2b) 에 연결된 압축공기 포트 (18) 및
    - 다른 두 파워 밸브들 (L1b, L2a) 에 연결된 배기부 (20) 의 형태로
    적어도 4개의 공압식 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 스테이지 하우징 (4) 은 두 부분으로 또는 세 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 밸브들 (L1a, L1b, L2a, L2b) 은 밀봉시트 (sealing seat, 30, 31) 를 향하여 이동 가능한 그리고/또는 밀봉시트 (29) 에서 들어내질 수 있는 시팅 밸브들 (seating valves) 로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿 스테이지 하우징 (3) 과 상기 파워 스테이지 하우징 (4) 은 각각 플라스틱으로 사출성형된 부품들로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 스테이지 하우징 (4) 은 별도의 하우징 부품 (4c) 을 구비하며, 상기 하우징 부품은 적어도 상기 압축공기 포트 (18) 와 상기 공압식 동작 출구들 (19, 21) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 융기부들 (38, 38') 은, 2개의 서로 이웃한 그루브들 (35, 36) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 전공 밸브 어셈블리.
  18. 삭제
  19. 삭제
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