DE69921007T2

DE69921007T2 - Kugel-Sitzventil mit pneumatischer Steuerung

Info

Publication number: DE69921007T2
Application number: DE69921007T
Authority: DE
Inventors: Jr. Charles A. Holly Weiler; Paul G. Rochester Hills Storrs
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: CN1250853A; CA2267745A1; EP0950816A3; ES2232078T3; JP3542299B2; GB2336421A; EP0950816B1; JPH11351422A; BR9901053A; US5918631A; GB9908456D0; GB2336421B; EP0950816A2; DE69921007D1; CN1105254C

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Druckluftmedium-Steuerventile, wie sie zur Steuerung des Strömens von Druckluft als Druckluft-Arbeitsmedium von und zu einer pneumatisch betätigten Antriebszylindervorrichtung verwendet werden, welche wiederum zum antreibenden Betätigen einer Maschine oder anderen Vorrichtung verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Druckluft-Steuerventile, die einen effizienten, schnell wirkenden Betrieb mit im Wesentlichen keinem inneren Lecken von Druckluft-Arbeitsmedium bieten können.
US-A-4,067,357 offenbart ein Schieberventil zur Richtungssteuerung, bei welchem der Ventilkörper einen mittleren Raum für eine Mittelfläche aufweist. Der mittlere Steuerschieber ist zwischen zwei Sitzen angeordnet und steht mit einem Druckanschluss in Verbindung, welcher von zwei Arbeitanschlüssen flankiert ist, welche wiederum von zwei Rückführanschlüssen flankiert sind. Ein verformbares Vorspannelement ist zwischen der Mittelfläche und jeder der Außenflächen des Steuerschiebers angeordnet, welche gegenüber der Mittelfläche beweglich angeordnet sind.
Die Verwendung pneumatischer Steuerventile zur Steuerung des Betriebs von mit Druckluftmedium betätigten Antriebsmechanismen wie pneumatischen Zylinder-und Kolben-Einrichtungen, welche für das Antreiben verschiedener Arten von Maschinen und Vorrichtungen wie Pressen, Prozess- oder Fließbandvorrichtungen oder von einer großen Vielzahl anderer gut bekannter Werkzeuge und Geräte verwendet werden, ist gut bekannt. Solche Druckluftmedium-Steuerventile müssen typischerweise über Millionen von Betriebszyklen während der Lebensdauer der Ventile selbst und der Geräte, für deren Steuerung sie verwendet werden, schnell, gleitend und präzis arbeiten. Ferner müssen aufgrund von Energiesparanforderungen, Präzisionsbetriebsparametern, Anforderungen bezüglich der Bedingungen der Anlagenumgebung oder anderer Konstruktionserwägungen diese Ventile häufig bei geringem oder minimalen inneren Lecken von Druckluft-Arbeitsmedium arbeiten. Zwar werden diese Anforderungen im Allgemeinen durch eine große Vielzahl von Konfigurationen oder Arten derzeit verwendeter Druckluftmedium-Steuerventile erfüllt, doch haben ständig steigende technische Anforderungen zu einem Bedarf an noch größerer Leistung dieser Ventile geführt.
Dementsprechend wird erfindungsgemäß eine Ventileinrichtung zur Steuerung von Druckluftmedium an die Hand gegeben, welche noch schneller und präziser arbeiten kann sowie ein noch geringeres bzw. praktisch gar kein Austreten von Arbeitsmedium aufweisen kann.
Erfindungsgemäß wird eine Ventileinrichtung zur Steuerung von Druckluft-Medium nach den beigefügten Ansprüchen 1 und 7 an die Hand gegeben. Diese Einrichtung umfasst vorzugsweise einen Ventilkörperteil mit einem mit einer externen Quelle von unter Druck stehendem Druckluft-Arbeitsmedium verbindbaren Arbeitsmedium-Einlass, einen oder mehrere Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslässe, einen oder mehrere entsprechende Ablassanschlüsse und einen in dem Ventilköper angeordneten beweglichen Ventilmechanismus. Die Steuerventileinrichtung ist für das wahlweise Anlegen eines Druckluftmedium-Drucks an dem beweglichen Mechanismus mit einer herkömmlichen Führungsregelung verbindbar, um einen der Beaufschlagungsanschlüsse zuerst mit dem Arbeitsmedium-Einlass und dann mit einem entsprechenden Ablassanschluss in Verbindung zu setzen, wodurch das Übermitteln von Druckluft-Arbeitsmedium zu und von einer Antriebsaktorvorrichtung abwechselnd veranlasst wird.
Der erfindungsgemäße bewegliche Ventilmechanismus umfasst vorzugsweise ein in einer ersten Kammer in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes erstes bewegliches Ventilelement, wobei die erste Kammer mit einem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass und einem ersten entsprechenden Ablassanschluss in Verbindung steht. In einer zweiten Kammer in dem Ventilkörperteil ist ein zweites bewegliches Ventilelement beweglich angeordnet, wobei die zweite Kammer mit der ersten Kammer, mit dem Arbeitsmedium-Einlass und mit dem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass in Verbindung steht.
Der bewegliche Ventilmechanismus kann auch ein drittes bewegliches Ventilelement umfassen, welches in einer dritten Kammer in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnet ist, wobei die dritte Kammer mit der zweiten Kammer, mit einem zweiten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass und einem zweiten entsprechenden Ablassauslass in Verbindung steht. Ein verformbarer Verbindungsteil ist in dem Ventilkörper in einer im Allgemeinen anliegenden Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Ventilelement angeordnet, und ein zweiter verformbarer Verbindungsteil kann zwischen dem zweiten und dem dritten beweglichen Ventilelement (falls diese vorgesehen sind) für das verformbare Übertragen einer abgestimmten oder reagierenden Bewegung zwischen diesen angeordnet sein. Ein an gegenüberliegenden Enden des Ventilkörperteils angeordnetes Paar Kolben greift jeweils anliegend mit dem ersten und dem zweiten (oder dem ersten und dem dritten) beweglichen Ventilelement, um eine solche abgestimmte Bewegung auf den beweglichen Ventilmechanismus auszuüben, wodurch der Arbeitsmedium-Einlass selektiv mit einem der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslässe verbunden wird, und um den gegenüberliegenden Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass mit dem Ablass zu verbinden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die verformbaren Verbindungsteile in einer im Wesentlichen geraden, linearen Reihenausrichtung entlang der Bewegungsstrecken der beweglichen Ventilelemente angeordnet, welche bevorzugt von kugelförmiger (oder zumindest teilweise kugelförmiger), gewölbter Form sind, zumindest in den Teilen, die zu den jeweiligen Ventilsitzen in dem Ventilkörper benachbart sind. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind diese verformbaren Verbindungsteile ferner elastisch verformbaren Spiralfedern, wenngleich auch andere Konfiguration von elastisch verformbare Verbindungsteilen verwendet werden können. Die bevorzugten elastisch verformbaren Verbindungsteile drücken jeweils elastisch zusammen, um eine Bewegung eines ihrer benachbarten beweglichen Ventilelemente um einen beträchtlichen Betrag zu ermöglichen, bevor diese abgestimmte Bewegung auf das andere ihrer benachbarten beweglichen Ventilelemente übertragen wird, um es zum entgegengesetzten Ende seines Stellwegs zu bewegen.
Um den Verschleiß an den beweglichen Ventilelementen zu minimieren, weisen die bevorzugten Spiralfeder-Verbindungsteile ferner Enden auf, die zu einer im Allgemeinen kugelförmigen, konkav-gewölbten Form geschliffen sind, die zu der gewölbten kugelförmigen Fläche der oben erwähnten benachbarten bevorzugten beweglichen Ventilelemente komplementär ist.
Diese bevorzugte Konstruktion der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung zur Steuerung von Druckluft-Medium bietet bezüglich Geschwindigkeit und Präzision des Betriebs klare Vorteile, wobei sie auch unerwünschtes inneres Übergangslecken von Druckluft-Medium während der Bewegung der Ventilelemente verhindert oder zumindest wesentlich minimiert. Anzumerken ist auch, dass die Erfindung bei einer Vielzahl von Steuerventilarten, einschließlich Dreiwegeventilen, Vierwegeventilen, dualen Dreiwegeventilen, welche entweder parallel oder als Vierwegeventil wirken können, sowie in anderen für einen Fachmann naheliegenden Konfigurationen vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen jedoch aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vierwege-Ventileinrichtung zur Steuerung eines Druckluft-Mediums mit fünf Anschlüssen (wobei gewisse Strömungskanäle der Klarheit halber schematisch gezeigt werden), welche die Ventileinrichtung in einem Zustand zeigt, in dem das Druckluft-Arbeitsmedium von dem Einlass mit einem Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass in Verbindung steht und dessen Fluidverbindung mit dem anderen der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslässe gesperrt ist, und wobei der andere Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass mit seinem zugehörigen Ablassauslass in Verbindung steht.
2 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 1, zeigt aber den beweglichen Ventilmechanismus der Ventileinrichtung zur Steuerung des Druckluft-Mediums im anfänglichen Zustand einer vorübergehenden Bewegung, in welchem er beginnt, eine Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsmedium-Einfass und dem anderen des Paars von Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslässen zuzulassen.
3 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 2, zeigt aber den beweglichen Ventilmechanismus weiterbewegt, um eine vollständige Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsmedium-Einlass und dem anderen der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslässe zuzulassen, wobei er die Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsmedium-Einlass und dem zuerst erwähnten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass sperrt und die Öffnung des zuerst erwähnten Beaufschlagungsauslasses gegenüber dem Ablass einleitet.
4 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 3, zeigt aber die Beendigung der Bewegung des beweglichen Ventilmechanismus, um zusätzlich eine vollständige Fluidverbindung zwischen dem zuerst erwähnten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsauslass und seinem zugehörigen Ablassauslass vorzusehen.
5 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 4, zeigt aber den beweglichen Ventilmechanismus, wie er die zweite Hälfte (bzw. den Rückkehrteil) seines Bewegungszyklus beginnt, wobei der bewegliche Ventilmechanismus seine entgegengesetzte Bewegung zurück in den in 1 gezeigten Zustand begonnen hat.
6 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 5, zeigt aber eine weitere entgegengesetzte Bewegung des beweglichen Ventilmechanismus hin zu einer Rückkehr in den in 1 gezeigten Zustand.
7 ist eine vergrößerte Detailansicht eines bevorzugten elastischen Spiralfeder-Verbindungsteils, dessen eines Ende gerade zu einer gewünschten kugelförmig gewölbten Konkavform geschliffen wird.
8 ist eine Detailansicht ähnlich zu der von 7, welche aber das Schleifen des Endes des elastischen Spiralfeder-Verbindungsteils zeigt.
9 zeigt eine andere Ausführung der elastisch verformbaren Verbindungsteile, welche zwischen jeweiligen benachbarten beweglichen Ventilelementen anliegend angeordnet sind.
10 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung in einer Steuerventileinrichtung, mit dualen Führungsregelungen, wovon eine sich in einem Zustand "Führung aus" befindet, während sich die andere in einem Zustand "Führung ein" befindet, wodurch die Ventileinrichtung in einen Vierwege-Betriebsmodus versetzt wird.
11 ist eine ähnliche Ansicht zu der von 10, zeigt aber die Ventileinrichtung mit beiden Führungsregelungen in dem Zustand "Führung aus", so dass sie in dem Ablassmodus als duale Dreiwegeventile parallel zu beiden Ventilteilen arbeiten.
12 ist eine ähnliche Ansicht zu der der 10 und 11, zeigt aber die Steuerventileinrichtung mit beiden Führungsregelungen in ihrem Zustand "Führung ein", so dass sie ebenfalls in dem Modus "Druck aus" als duale Dreiwegeventile parallel zu beiden Ventilteilen arbeiten.
13 ist eine ähnliche Ansicht zu der der 10 bis 12, zeigt aber die Führungsregelungen in dem zu 10 entgegengesetzten Zustand, so dass sie wieder als Vierwegeventil arbeiten.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Die 1 bis 13 zeigen verschiedene bevorzugte Ausführungen von erfindungsgemäßen Ventileinrichtungen zur Steuerung von Druckluftmedium. Ein Fachmann wird anhand der folgenden Beschreibung und der Begleitzeichnungen problemlos erkennen, dass die in den Zeichnungen gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungen lediglich beispielhaft sind und die Vielzahl von Steuerventileinrichtungsmechanismen veranschaulichen, bei welchen die Prinzipien der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Unter Bezug nun zunächst auf 1 bis 6 umfasst eine beispielhafte Vierwegeventileinrichtung 10 zur Steuerung von Medium mit fünf Anschlüssen im Allgemeinen einen Körper 12 mit einer Haupt- oder mittleren Bohrung 14, welche sich in Längsrichtung hierdurch erstreckt und an gegenüberliegenden Enden durch jeweilige Endabdeckungen 16 und 18 verschlossen ist. Der Körper 12 umfasst ferner eine zweite Bohrung 20, welche im Allgemeinen von kleinerem Durchmesser ist und sich in Längsrichtung hierdurch erstreckt, sowie ein hohles Strömungsrohr 22, welches sich durch und in der zweiten Bohrung 20 zwischen den Endabdeckungen 16 und 18 erstreckt.
Der Ventilkörper 12 umfasst typischerweise einen Arbeitsmedium-Einlassanschluss 24, ein Paar Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse 26 und 28 sowie ein Paar entsprechender jeweiliger Ablassauslässe 30 und 32. In einer typischen veranschaulichenden Anwendung der Steuerventileinrichtung 10 sind die Beaufschlagungsanschlüsse 26 und 28 mit jeweiligen Seiten oder Enden eines pneumatischen Betätigungszylinders 34 mit einem darin gleitend angeordneten Antriebskolben 35 verbindbar.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der pneumatischen Steuerventileinrichtung 10 umfasst eine erste im Allgemeinen zylindrische Buchse 36 mit zugehörigen Ventilsitzen 37 und 39 sowie eine im Allgemeinen zylindrische Buchse 42 mit ihren zugehörigen Ventilsitzen 41 und 43, welche allesamt in einer im Allgemeinen geraden, linearen Reihenanordnung in der mittleren oder Hauptbohrung 14 des Ventilkörpers 12 angeordnet sind. Das hohle Innere der Buchse 36 bildet eine erste Kammer 36a aus, das Innere der Buchsen 36 und 42 bildet zusammen eine zweite Kammer 38a aus und das Innere der Buchse 42 bildet eine dritte Kammer 42a aus.
Ein bevorzugtes bewegliches Ventilelement in Form einer kugelförmigen Kugel 46 ist für eine lineare Längsbewegung in der Buchse 36 (und somit in der Kammer 36a) angeordnet und ist mit dem Ventilsitz 37 dichtend einrückbar. Analog ist ein zweites bewegliches Ventilelement bzw. eine kugelförmige Kugel 48 für eine Längsbewegung in der Kammer 38a angeordnet und ist abwechselnd mit einem der jeweiligen Ventilsitze 39 und 41 einrückbar. In gleicher Weise ist ein drittes bewegliches Ventilelement bzw. eine kugelförmige Kugel 50 für eine lineare Längsbewegung in der Buchse 42 (und somit in der Kammer 42a) angeordnet und mit dem Ventilsitz 43 dichtend einrückbar. Verformbare Ventilelementverbindungsteile, vorzugsweise in der Form elastisch verformbarer Federverbindungsteile 47 und 49 sind jeweils zwischen den benachbarten kugelförmigen Kugeln 46 und 48 und den benachbarten kugelförmigen Kugeln 48 und 50 angeordnet, wobei die Federverbindungsteile 47 und 49 im Allgemeinen an deren benachbarten jeweiligen Paaren von kugelförmigen Kugelventilelementen anliegen, um eine abgestimmte Bewegung zwischen diesen elastisch zu übertragen.
Ferner ist ein Kolben 52 in der Buchse 36 in einer linear in Längsrichtung beweglichen, im Allgemeinen anliegenden Beziehung zu dem bevorzugten kugelförmigen Kugelventilelement 46 angeordnet. Eine Kolbenkammer 36b befindet sich linker Hand (wie in den 1 bis 6 ersichtlich) des Kolbens 52. Analog befindet sich am gegenüberliegenden Ende der mittleren Bohrung 14 ein zweiter Kolben 54 mit einer integralen, in Längsrichtung hervorragenden Kolbenstange 56, welche sich davon erstreckt, in einer im Allgemeinen anliegenden Beziehung zu dem kugelförmigen Kugelventilelement 50. Der Kolben 54 mit seiner integralen Stange 56 ist vorzugsweise in einer Kolbenbüchse 58 für Längsbewegung darin angeordnet, und die Büchse 58 bildet ein Paar Kolbenkammern 58a und 58b darin aus.
In der in den 1 bis 6 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung ist eine einzelne herkömmliche Führungsregelung 60 mit der Steuerventileinrichtung 10 verbunden und umfasst einen ersten Führungsanschluss 61 (Führungszufuhrquelle), welcher mit der zweiten Bohrung 20 (außerhalb des hohlen Strömungsrohrs 22 und hiervon dichtend isoliert) mittels eines Kanals 64 durch den Ventilkörper 12 in Fluidverbindung steht. Die zweite Bohrung 20 steht wiederum mittels eines Kanals 67 durch den Ventilkörper 12 in Fluidverbindung mit der Kolbenkammer 58a. Da diese Verbindung stets gegeben ist, wird der Teil der Kammer 58a an der rechten oder äußeren Seite des Kolbens 54 immer mit Druck beaufschlagt, sobald die externe Quelle des Druckluft-Arbeitsmediums "ein" ist. Ein zweiter Führungsanschluss 63 (Führungsablass) in der Führungsregelung 60 steht mit der Kammer 36a (Ventilablass) mittels eines schematisch gezeigten Kanals 65 durch den Ventilkörper 12 und eines Kanals 66 in der Buchse 36 in Fluidverbindung. Die Kolbenkammer 36b steht mit dem isolierten Inneren des hohlen Strömungsrohrs 22 mittels eines Kanals 68 durch den Ventilkörper 12 in Fluidverbindung. Das Innere des isolierten Strömungsrohrs 22 steht mit der Kolbenkammer 58b mittels eines schematisch gezeigten Kanals 69 durch den Ventilkörper 12 und eines Kanals 70 durch die Kolbenbüchse 58 in Fluidverbindung. Ein dritter Führungsanschluss 62 ist ein innerer Führungssteueranschluss, welcher während des Betriebs der Führung 60 (in herkömmlicher, dem Fachmann gut bekannten Weise) mit einem der Führungsanschlüsse 61 oder 63 wahlweise verbindbar ist, um eine Betätigung der pneumatischen Steuerventilvorrichtung 10 wie nachstehend beschrieben auszuführen. Der Führungsanschluss 62 steht mit der Kolbenkammer 36b mittels des schematisch gezeigten Kanals 72 und des Kanals 73 durch die Buchse 36 in Fluidverbindung. Die Führungsregelung 60 elektrisch eingeschaltet, manuell eingeschaltet oder durch ein anderes bekanntes, herkömmliches Mittel betätigt werden.
Unter Bezug nun auf die in den 1 bis 6 abgebildete Folge wird der Betrieb der Ventileinrichtung 10 zur Steuerung von Druckluftmedium wie folgt beschrieben. In Figur wird, wenn sich die externe Druckluftmediumquelle eingeschaltet ist, mit Druck beaufschlagtes Arbeitsmedium durch den Einlassanschluss 24 in die durch die Buchsen 36 und 42 gebildete Einlasskammer 38a, durch den Kanal 71 und in die zweite Bohrung 20 an der Außenseite des abgedichteten Strömungsrohrs 22 befördert. Das druckbeaufschlagte Einlass-Arbeitsmedium strömt ferner von der Kammer 38a durch den Arbeitsmedium-Beaufschlagungseinlass 28 zu einer Seite des Betätigungszylinders 34, wodurch der Betätigungskolben 35 zur gegenüberliegenden Seite des Zylinders 34 gedrückt wird. Da die Führungsregelung 60 elektrisch abgeschaltet ist und am Führungsausgangsanschluss 62 null Druck vorliegt, befindet sich das Ventil in dem in 1 gezeigten Zustand. Druckbeaufschlagtes Druckluftarbeitsmedium strömt entlang der Länge der zweiten Bohrung 20 durch den Kanal 67 in der rechten (in 1 gezeigten) Endabdeckung 18 und in die Kammer 58a, um auf den Kolben 54 und dessen Stange 56 zwangsläufig zu wirken. Dies übt eine linksgerichtete Kraft auf die kugelförmigen Kugelventilelemente 50, 48 und 46 zusammen mit ihren Federverbindungsteilen 49 und 47 sowie dem Kolben 52 aus. Zu beachten ist, dass in dem in 1 gezeigten Zustand die Kammer 36a gegenüber dem Ablassauslass 30 offen ist und der Führungsanschluss 62 mit dem inneren Führungsablassanschluss 63 verbunden ist, so dass kein druckbeaufschlagtes Druckluftmedium in der Kammer 36b an dem linken Ende des Kolbens 52 vorhanden ist, wie in 1 ersichtlich ist.
In 2 wird die pneumatische Steuerventileinrichtung 10 zu Beginn der Bewegung des Ventilmechanismus nach rechts gezeigt, welche sich aus dem Einschalten der Führungsregelung 60 in herkömmlicher, dem Fachmann gut bekannten Weise ergibt, was ein Verbinden des Führungsanschlusses 61 mit dem Führungsanschluss 62 bewirkt. Dies bewirkt wiederum ein Strömen von druckbeaufschlagtem Druckluftmedium von dem Teil der zweiten Bohrung 20 (welcher das Strömungsrohr 22 umgibt) durch den Kanal 64. Dieser Druck strömt dann mittels des Kanals 73 in der Buchse 36 in den Führungsanschluss 61, aus dem Führungsanschluss 62, durch den Kanal 72 und in die Kammer 36a. Dieses druckbeaufschlagte Druckluftarbeitsmedium in der Kammer 36b wirkt zwangsläufig nach rechts (wie in 2 ersichtlich) auf den Kolben 52. Das druckbeaufschlagtes Druckluftmedium strömt auch nach außen aus der Kammer 36b, durch den Kanal 68 und in das abgedichtet isolierte hohle Innere des Strömungsrohrs 22. Von dem isolierten Inneren des Strömungsrohrs 22 steht druckbeaufschlagtes Druckluftmedium mittels des schematisch gezeigten Kanals 69 in dem Ventilkörper 12 durch den Kanal 70 in der Büchse 58 und in die Kammer 58b in Fluidverbindung, wobei es zwangsläufig in rechter Richtung (wie in 2 ersichtlich) auf den ringförmigen Bereich des Kolbens 54 und die Stange 56 wirkt.
Das druckbeaufschlagte Führungsmedium, welches den Kolben 54 nach rechts (wie in 2 ersichtlich) drückt, verringert die linksgerichtete Kraft des Druckluftmediums in der Kammer 58a, welches auf die gegenüberliegende Seite des Kolbens 54 wirkt, erheblich. Dadurch lässt die stark verringerte linksgerichtete Kraft von dem Kolben 54 zu, dass der Kolben 52 die Ventilelemente 46 und 48 nach rechts zu ihren jeweiligen Sitzen 37 und 41 drückt und das Ventilelement 50 sich nach rechts bewegt, so dass der Beaufschlagungsanschluss 28 gegenüber dem Ablassanschluss 32 geöffnet wird. Wie in 2 gezeigt, hat das kugelförmige Kugelventilelement 46 begonnen, sich nach rechts zu bewegen, und der Federverbindungsteil 47 ist zusammengedrückt, wodurch er beginnt das kugelförmige Kugelventilelement 48 nach rechts weg von seinem Sitz 39 zu drücken. Zu beachten ist aber, dass sich aufgrund der elastischen Zusammendrückbarkeit des Federverbindungsteils 47 das kugelförmige Kugelventilelement 46 um eine beträchtliche Strecke bewegt, bevor sich das kugelförmige Kugelventilelement 48 zu bewegen beginnt.
In 3 setzt sich die oben beschriebene Bewegung der in 2 gezeigten Ventilelemente nach rechts weiter fort, bis das kugelförmige Kugelventilelement 46 vollständig an dem Ventilsitz 37 der Buchse 36 aufgenommen ist, und aufgrund der "Schnappreaktions"-Ausdehnung der zuvor zusammengedrückten Spiralfeder 47 hat sich das kugelförmige Kugelventilelement 48 nun so weit nach rechts bewegt, dass es jetzt dichtend an dem Ventilsitz 41 der Buchse 42 aufgenommen ist, wodurch der Federverbindungsteil 49 zusammengedrückt wird. Es sollte wiederum darauf hingewiesen werden, dass sich das kugelförmige Kugelventilelement erheblich bewegt hat, bevor sich das Ventilelement 50 zu bewegen beginnt.
In 4 hat die Kraft der "Schnappreaktion" des zuvor zusammengedrückten Federverbindungsteils 49 verbunden mit der oben beschriebenen nach rechts gerichteten Kraft an dem ringförmigen Bereich des Kolbens 54 (welcher die Stange 56 umgibt) somit das kugelförmige Kugelventilelement 50 sehr schnell vollständig weg von dessen Sitz 43 an der Auslasskammer 42a gedrückt. Die Stange 56 und der Kolben 54 sind analog sehr schnell zu ihrer äußersten rechten Stellweggrenze gedrückt worden. In diesem Zustand befindet sich der Beaufschlagungsanschluss 26 jetzt in voller, freier Fluidverbindung zu dem Fluideinlass 24, und die Fluidverbindung gegenüber seinem entsprechenden Auslassanschluss 30 ist gesperrt. Analog ist der Beaufschlagungsanschlusses 28 bezüglich Fluidverbindung gegenüber dem Mediumeinlassanschluss 24 gesperrt, er steht aber in vollständiger, freier Fluidverbindung zu seinem Auslassanschluss 32. Diese Kombination führt zu einem Leeren des rechten Teils des Zylinders 34 und zur Druckbeaufschlagung des linken Teils des Zylinders 34, wodurch ein Drücken des Antriebskolbens 35 nach rechts, wie in 4 ersichtlich ist, bewirkt wird.
In 5 ist die Verbindung zwischen dem Führungsanschluss 61 und 62 erneut gesperrt, da die Führung durch den Bediener in ihren abgeschalteten Zustand zurückgeführt wurde, und daher wurde der Führungsanschluss 62 wieder in Verbindung mit dem Führungsauslassanschluss 63 gesetzt. Dadurch wird wiederum die Kammer 36b drucklos gemacht und es kommt zu einer Entlastung des nach rechts auf den Kolben 52 und auch auf den Ring des Kolbens 54, welcher die Stange 56 umgibt, wirkenden Drucks. Da der Druck in der Kammer 58a, welcher nach links auf den Kolben 54 wirkt, immer gegeben ist, wenn die Zufuhr des druckbeaufschlagten Druckluft-Arbeitsmediums durch den Einlassanschluss 24"ein" ist, beginnt der Kolben 54 jetzt, sich nach links zu bewegen. Dies drückt das kugelförmige Kugelventilelement 50 nach links, wobei der Federverbindungsteil 49 zusammengedrückt wird und letztendlich nach links gerichtete Kraft auf das Ventilelement 48, den Federverbindungsteil 47, das Ventilelement 46 und den Kolben 52 übertragen wird.
Diese in 5 gezeigte Bewegung nach links wird wie in 6 gezeigt fortgeführt, um das kugelförmige Kugelventilelement 50 zurück auf dem Sitz 53 vollständig zur Auflage zu bringen und die kugelförmigen Kugelventilelemente 48 und 46 nach links zu bewegen, bis sie in ihre in 1 gezeigten ursprünglichen Sitzpositionen zurückkehren. In diesem Rückkehrzustand wird, wie vorstehend in Verbindung mit 1 beschrieben, druckbeaufschlagtes Druckluft-Arbeitsmedium erneut aus dem Beaufschlagungsanschluss 26 mittels der Kammer 36a, durch den Ablassanschluss 30 abgelassen und das druckbeaufschlagte Arbeitsmedium wird von dem Einlassanschluss 24 zu dem Beaufschlagungsanschluss 28 und in den Betätigungszylinder 34 eingelassen, wodurch der Antriebskolben 35 nach links gedrückt wird, wie aus den Zeichnungen hervorgeht.
Die "Schnappreaktion" der elastisch verformbaren Federverbindungsteile 47 und 49, wie vorstehend in Folge in Verbindung mit den 1 bis 6 beschrieben wurde, erfolgt sehr schnell, und die kugelförmigen Kugelventilelemente 46, 48 und 50 bewegen sich ebenfalls sehr schnell bzw. "schnappen" an entgegengesetzten Enden ihrer Strecke in ihre jeweiligen Positionen. Auch aufgrund dieser inhärenten Elastizität bewegt sich, wie bei einem Vergleich des in den 1 bis 6 gezeigten Arbeitsablaufs ersichtlich wird, jedes Kugelventilelement erheblich (nach links oder rechts) und drückt seinen benachbarten Federverbindungsteil zusammen, bevor das nächste benachbarte Kugelventilelement sich in einer abgestimmten Reaktion zu bewegen beginnt. Somit wird der Betrag der Zeit, während welcher das Druckluft-Arbeitsmedium von dem Einlassanschluss 24 zu sowohl dem Beaufschlagungsanschluss 26 als auch zu seinem Ablassanschluss 30 oder analog zu sowohl dem Beaufschlagungsanschluss 28 und seinem Ablassanschluss 32 in Verbindung gesetzt werden kann, erheblich auf ein Minimum reduziert. Diese Zeitminimierung des Ventilmechanismus zur Ermöglichung eines direkten Strömens von Einlass zu Auslass (während der Übergangsbewegung) lässt eine Verringerung der Übergangsverluste zu.
Die bevorzugten kugelförmigen Ventilelemente 46, 48 und 50 können aus harten, geeignet haltbaren Materialien wie Edelstahl oder Gummis, Elastomeren oder Kunststoffen mit hohen Durometerwerten bestehen. Um einen übermäßigen oder zu hohen Verschleiß, Abrieb oder eine andere derartige Beschädigung der kugelförmigen Ventilelemente zu verhindern oder zumindest erheblich zu minimieren (und somit ein Lecken aufgrund eines inkorrekten Sitzes zu verhindern), hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine im Allgemeinen kugelförmige, gebogene, konkave Form an beiden Enden der bevorzugten Spiralfederverbindungsteile 47 und 49 auszubilden. Ein solcher Ausbildungsvorgang kann wie in den 7 und 8 gezeigt vorgenommen werden, wenn ein Ende des Spiralfederverbindungsteils 47 (zum Beispiel) mittels eines Kugelschleifers 80 mit geeignetem Radius, welcher komplementär zum Radius der kugelförmigen Ventilelemente 46, 48 und 50 ist, geschliffen wird. Der Schleifvorgang, dessen Beginn in 7 und dessen Beendigung in 8 gezeigt wird, dient nicht nur der Bildung der oben erwähnten komplementären kugelförmigen, gewölbten, konkaven Form am Ende des Spiralfederverbindungsteils 47, sondern verringert auch die Neigung der freien Anschlussenden der Endkrümmungen der Federspiralen (zum Beispiel in den 7 und 8 durch Bezugszeichen 47a gezeigt), ein abruptes, scharfes oder spitzes Ende des Spiralfederdrahts aufzuweisen, welches andernfalls dazu neigen würde, die anliegenden kugelförmigen Ventilelemente zu scheuern, zu verkratzen oder anderweitig zu beschädigen.
Zwar sind die in den 1 bis 6 gezeigten Spiralfederverbindungsteile 47 und 49 bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Prinzipien höchst bevorzugt, doch wird der Fachmann mühelos erkennen, dass auch andere elastisch verformbare Verbindungsteile bei erfindungsgemäß konstruierten Steuerventilen vorteilhaft eingesetzt werden können. Ein Beispiel für eine solche alternative Verbindungsteilkonfiguration wird in 9 gezeigt, wobei die elastischen Verbindungsteile 147 und 149 von hohler Rohrform mit mehreren sich radial durch ihre jeweiligen Wände erstreckenden Öffnungen sind, um Druckluftmedium durch diese strömen zu lassen. Solche rohrförmige elastische Verbindungsteile könnten aus Gummi mit hohem Durometerwert, geeigneten Elastomeren oder Kunststoffen oder anderen natürlichen oder synthetischen, elastisch verformbaren elastischen Materialien bestehen, solange der sich ergebende Elastizitätsmodul der Verbindungsteile unter Berücksichtigung der Größenordnung der beim Betrieb des Steuerventils auftretenden Kräfte geeignet ist.
Die 10 bis 13 zeigen eine noch weitere andere erfindungsgemäße Ausführung, welche bei einer pneumatischen Steuerventileinrichtung 210 mit dualer Führung eingesetzt wird, welche abhängig von dem "Ein/Aus"-Zustand der beiden Führungsregelungen entweder als Vierwegeventil oder als parallel wirkende duale Dreiwegeventile fungieren kann. Zu beachten ist, dass viele der Bestandteile der in den 10 bis 13 gezeigten beispielhaften Steuerventileinrichtung entweder identisch zu bestimmten entsprechenden Bestandteilen oder Elementen der in den 1 bis 6 gezeigten Steuerventileinrichtung 10 sind oder zumindest funktionell ähnlich sind. Daher werden diese entsprechenden Bestandteile oder Elemente in den 10 bis 13 mit Bezugszeichen versehen, die ähnlich zu denen der entsprechenden Elemente oder Bestandteile der 1 bis 6 sind, wobei lediglich die entsprechenden Bezugszeichen in den 10 bis 13 den Präfix 200 aufweisen. Zu beachten ist auch, dass die 10 bis 13 die alternative Ventileinrichtung 210 zeigen, deren Schnittansicht statt durch die vertikal verlaufende Ebene der 1 bis 6 durch eine horizontal verlaufende Ebene dargestellt ist.
In den 10 bis 13, in welchen die Führungsregelungen 260a und 260b lediglich schematisch dargestellt sind, umfasst die Steuerventileinrichtung 210 einen Körper 212, eine einzelne Haupt- oder mittlere Bohrung 214 (welche mehrere Stufen darin aufweist) sowie Endabdeckungen 216 und 218 an den jeweiligen gegenüberliegenden Enden. Wie bei der Steuerventileinrichtung 10 der 1 bis 6 weist die Steuerventileinrichtung 210 einen Einlassanschluss 224 (in den 10, 12 und 13 nicht sichtbar), ein Paar Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse 226 und 228 sowie ein Paar entsprechender jeweiliger Ablassanschlüsse 230 und 232 auf, wobei diese Einlass-, Beaufschlagungs- und Ablassanschlüsse sich vertikal und nach unten (wie in den 10 bis 13 ersichtlich) durch den Boden des Ventilkörpers 212 erstrecken. Wie aus der folgenden Beschreibung mühelos ersichtlich wird, kann die Steuerventileinrichtung 210 in einer großen Vielzahl von Steueranwendungen eingesetzt werden, einschließlich solchen, welche für das Betätigen einer einzelnen Zylinder-und-Kolben-Antriebsvorrichtung oder auch für das Betätigen von zwei oder mehr Zylinder-und-Kolben-Antriebsvorrichtungen von einer einzelnen, nach dem Bausteinprinzip ausgeführten Steuerventileinrichtung ausgelegt sind.
Die Steuerventileinrichtung 210 unterscheidet sich auch von der Steuerventileinrichtung 10 (der 1 bis 6) darin, dass in dem Ventilkörper 212 keine zweite Bohrung und kein hohles Strömungsrohr vorgesehen sind. Ferner – und was vielleicht am augenfälligsten ist – ist das bevorzugte kugelförmige Ventilelement 48 in der mittleren Kammer 38a der Steuenrentileinrichtung 10 durch ein Ventilelement mit geteilter Kugel mit zwei im Allgemeinen halbkugelförmigen Ventilelementen oder Halbelementen 248a und 248b ersetzt, welche in der mittleren Kammer 238a angeordnet sind. Die halbkugelförmigen Ventilelemente 248a und 248b umfassen bevorzugt ausgesparte Öffnungen 245a bzw. 245b, welche in ihren jeweiligen flachen Seiten für die Aufnahme eines mittleren Federverbindungsteils 255 darin ausgebildet sind. Dieser mittlere Federverbindungsteil 255 spannt die halbkugelförmigen Ventilelemente 248a und 248b in eine beabstandete Beziehung (siehe zum Beispiel 11) elastisch vor, während er ein Bewegen der halbkugelförmigen Ventilelemente 248a und 248b entweder zusammen in einer aneinander anliegenden Beziehung, wie in 10 gezeigt, oder getrennt in der in 11 gezeigten beabstandeten Beziehung zulässt.
Wenn sich die Führungsregelung 260a in ihrem eingeschalteten bzw. "Ein"-Zustand befindet und sich die Führungsregelung 260b in einem abgeschalteten bzw. "Aus"-Zustand befindet, wie in 10 gezeigt, wird ein Strömen des Druckluft-Arbeitsmediums von dem Einlassanschluss 224 (welcher in den 10, 12 und 13 nicht sichtbar ist) (in ähnlicher Weise wie oben in Verbindung mit der Steuerventileinrichtung 10 der 1 bis 6 beschrieben) durch die Kammer 238a und durch einen Kanal in dem Ventilkörper 212 in die Kammer 258a und dessen zwangsläufiges Wirken nach links (wie in 10 ersichtlich) auf den Kolben 254 ermöglicht. Gleichzeitig wirkt in 10, da sich die Führungsregelung 260b in abgeschaltetem Zustand befindet, kein entgegengesetzt wirkendes Druckluft-Arbeitsmedium nach rechts auf den Kolben 252. Somit werden die Ventilelemente 246, 248a, 248b und 250 zusammen mit den Federverbindungsteilen 247, 255 und 249 allesamt nach links gedrückt, um das druckbeaufschlagte Druckluft-Arbeitsmedium von dem Einlassanschluss 224 durch den Beaufschlagungsanschluss 228 und zu einer pneumatisch betriebenen betätigten Vorrichtung (nicht abgebildet) strömen zu lassen. In dem in 10 gezeigten Zustand wird eine Fluidverbindung des Beaufschlagungsanschlusses 228 zu seinem zugehörigen entsprechenden Ablassanschluss 232 gesperrt. Der Beaufschlagungsanschluss 226 dagegen steht in freier Fluidverbindung zu seinem zugehörigen entsprechenden Ablassanschluss 230, seine Verbindung mit dem Einlassanschluss 224 ist dagegen gesperrt. In diesem veranschaulichten Zustand funktioniert die pneumatische Steuerventileinrichtung 210 bei eingeschalteter Führungsregelung 260a und abgeschalteter Führungsregelung 260b als Vierwegesteuerventil.
In 11 befinden sich die beiden Führungsregelungen 260a und 260b in ihrem abgeschaltetem bzw. "Aus"-Zustand, wodurch eine Fluidverbindung zwischen den Beaufschlagungsanschlüssen 228 und 226 und ihren jeweiligen entsprechenden Auslassanschlüssen 232 und 230 möglich wird. Da kein entgegenwirkendes druckbeaufschlagtes Druckluft-Arbeitsmedium auf die Außenseiten der Kolben 252 und 254 wirkt, kann die Kraft des mittleren vorspannenden Federverbindungsteils 255 die halbkugelförmigen Ventilelemente 248a und 248b auseinander drücken, so dass der Strom von dem Einlassanschluss 224 zu jedem der Beaufschlagungsanschlüsse 226 oder 228 gesperrt wird. In diesem Zustand funktioniert die Ventileinrichtung 210 als parallele, duale Dreiwegeventile, während die beiden Führungsregelungen sich in ihrem abgeschaltetem bzw. "Aus"-Zustand befinden.
Analog werden wie in 12 gezeigt, in welcher die beiden Führungsregelungen 260a und 260b sich in ihrem eingeschalteten oder "Ein"-Zustand befindet, die Kolben 252 und 254 beide nach innen hin zur Mitte des Ventilkörpers 12 gedrückt und überwinden somit die nach außen vorspannende Federkraft des mittleren Federverbindungsteils 255. Dies lässt zu, dass die kugelförmigen Ventilelemente 248a und 248b erneut in aneinander anliegendem Eingriff gedrückt werden, wodurch ein Strömen von druckbeaufschlagtem Druckluft-Arbeitsmedium von dem Einlassanschluss 224 durch beide Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse 226 und 228 und weiter zu einem oder mehreren Druckluftzylindern oder anderen mediumbetriebenen Betätigungsvorrichtung ermöglicht wird. In diesem Zustand arbeitet die Steuerventileinrichtung 210 auch als paralleles, duales Dreiwegeventil, während die beiden Führungsregelungen 260a und 260b eingeschaltet sind.
Schließlich wird, wie in 13 gezeigt, die Führungsregelung 260a abgeschaltet bzw. befindet sich in ihrem "Aus"-Zustand, während sich die Führungsregelung 260b in ihrem eingeschalteten oder "Ein"-Zustand befindet, wodurch die Ventilelemente und die Federverbindungsteile in entgegengesetzte Stellungen zu den in 11 gezeigten Stellungen gedrückt werden. In diesem Zustand, in welchem die Steuerventileinrichtung 210 als Vierwegeventil funktioniert, kann das druckbeaufschlagte Druckluft-Arbeitsmedium von dem Einlassanschluss 224 durch den Beaufschlagungsanschluss 226 und weiter zu einer oder mehreren mit Druckluftmedium betriebenen Betätigungsvorrichtungen strömen.
Wie für den Fachmann bei Vergleich der verschiedenen in den 10 bis 13 gezeigten Betriebszustände mühelos ersichtlich ist, kann die alternierende Steuerventileinrichtung 210 in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Diese Anwendungen umfassen den parallelen Betrieb von zwei oder mehr Betätigungsvorrichtungen, den getrennten und selbständigen Betrieb von zwei oder mehr Betätigungsvorrichtungen oder auch die spezifischere und präzisere Steuerung einer einzelnen Betätigungsvorrichtung, bei der eine größere Anzahl von Betätigungsbedingungen über jene einer einfachen Schiebe-Zieh-Betätigung hinaus erforderlich ist.
Zwar wurden ferner die erfindungsgemäßen Prinzipien zum Zwecke der Veranschaulichung in den 1 bis 13 in Ventilkonfigurationen mit zwei Beaufschlagungsanschlüssen und zwei entsprechenden Ablassanschlüssen dargestellt, doch ist zu beachten, dass die erfindungsgemäßen Prinzipien gleichermaßen auf Steuerventilkonfigurationen mit nur einem einzigen Einlass, einem einzigen Beaufschlagungsanschluss und einem einzigen entsprechenden Ablassanschluss übertragbar sind. Ein Beispiel für eine solche Anwendung wäre eine Anwendung, die für den einfachen Betrieb einer Zylinder-und-Kolben-Betätigungsvorrichtung mit einem Kolben ausgelegt ist, welcher mittels einer Rückstellfeder in seine Rückkehrstellung elastisch vorgespannt wird und nur gegen die Vorspannung der Rückstellfeder zwangsläufig bewegt wird, wenn druckbeaufschlagtes Medium in das Innere des Zylinders eingeleitet wird. Diese elastische Rückstellfeder würde zum Rückführen des Kolbens in seine ursprüngliche Stellung im Zylinder dienen, wenn dieses druckbeaufschlagte Arbeitsmedium aus dem Inneren des Zylinders abgelassen wird.
In allen Anwendungen, darunter auch die durch die 1 bis 13 dargestellten Anwendungen, erlauben jedoch die elastischen Federverbindungsteile einen beträchtlichen Betrag an Bewegung durch ein benachbartes Ventilelement, bevor die schnelle "Schnappreaktions"-Bewegung des anderen der benachbarten Ventilelemente bewirkt wird.
Die vorstehende Beschreibung offenbart und beschreibt allein zum Zweck der Veranschaulichung lediglich beispielhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird dieser Beschreibung und den Begleitzeichnungen und Patentansprüchen mühelos entnehmen, dass verschiedene Änderungen, Abänderungen und Abwandlungen derselben vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der in den folgenden Patentansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen.

Claims

Ventileinrichtung zur Steuerung von Druckluft-Medium, welche einen Ventilkörperteil (12), einen mit einer Quelle von unter Druck stehendem Druckluft-Arbeitsmedium verbindbaren Arbeitsmedium-Einlass (24) in dem Ventilkörperteil (12), mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26, 28) in dem Ventilkörperteil (12) und einen beweglichen Ventilmechanismus aufweist, wobei die Steuerventileinrichtung für das wahlweise Anlegen eines pneumatischen Steuermediumdrucks an dem beweglichen Mechanismus (35) mit einer Führungsregelung verbindbar ist, um den mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26, 28) mit dem Arbeitsmedium-Einlass (24) wahlweise in Verbindung zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Ventilmechanismus ein in einer ersten Kammer (36a) in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes erstes bewegliches Ventilelement (46) und ein in einer zweiten Kammer (38a) in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes zweites bewegliches Ventilelement (48), umfasst, wobei die zweite Kammer (38a) mit dem Arbeitsmedium-Einlass (24) in Fluidverbindung und mit dem mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) in wahlweiser Verbindung steht, die erste Kammer (36a) mit der zweiten Kammer (38a) in Verbindung und durch die zweite Kammer (38a) mit dem Arbeitsmedium-Einlass (24) in wahlweiser Verbindung und mit dem mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) in wahlweiser Verbindung steht, ein erster verformbarer Verbindungsteil (47) für das verformbare Übertragen einer koordinierten Bewegung dazwischen im Allgemeinen anliegend zwischen dem ersten (46) und dem zweiten (48) beweglichen Ventilelement angeordnet ist, der verformbare Verbindungsteil (47) sich als Reaktion auf Bewegung entweder des ersten (46) oder des zweiten (48) beweglichen Ventilelements verformt, bevor er die Koordinationsbewegung zu dem anderen des ersten (46) bzw. zweiten (48) beweglichen Ventilelements überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50) im Allgemeinen kugelförmig ist, wobei der verformbare Verbindungsteil (47, 49) mindestens einen konkaven, im Allgemeinen kugelförmigen gebogenen Endteil desselben in einer im Allgemeinen anliegenden Beziehung zu einem benachbarten der im Allgemeinen kugelförmigen beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50) aufweist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens ein Arbeitsmedium-Auslassanschluss (30, 32) in dem Ventilkörperteil vorgesehen ist; – die Steuerventileinrichtung für das wahlweise Anlegen eines pneumatischen Steuermediumdrucks an dem beweglichen Mechanismus (35) mit einer Führungsregelung verbindbar ist, um den mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26, 28) wahlweise mit entweder dem Arbeitsmedium-Einlass (21) oder dem Arbeitsmedium-Auslassanschluss (30, 32) in Verbindung zu setzen; und – die erste Kammer (36a) mit dem mindestens einen Arbeitsmedium-Auslassanschluss (30) in Verbindung steht.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (36a) darin einen Ventilsitz (37) der ersten Kammer aufweist, wobei der Ventilsitz (37) der ersten Kammer durch das erste bewegliche Ventilelement (46) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (36a) und der zweiten (38a) Kammer sowie zwischen der ersten Kammer (36a) und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) wahlweise zu sperren, wobei die zweite Kammer (38a) einen Ventilsitz (39) der zweiten Kammer aufweist, der Ventilsitz (39) der zweiten Kammer durch das zweite bewegliche Ventilelement (48) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (36a) und der zweiten (38a) Kammer sowie zwischen der zweiten Kammer (38a) und dem mindestens einen Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) wahlweise zu sperren.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Ventilmechanismus weiterhin einen Kolben (52) umfasst, welcher benachbart zu der ersten Kammer (36a) im Allgemeinen in anliegender Beziehung zu dem ersten beweglichen Ventilelement (46) für das wahlweise Übertragen einer Bewegung darauf beweglich angeordnet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Ventileinrichtung zur Steuerung von Druckluft-Medium ein Paar Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (26, 28) in dem Ventilkörperteil (12) aufweist, wobei die Steuerventileinrichtung für das wahlweise Anlegen eines pneumatischen Steuermediumdrucks an dem beweglichen Ventilmechanismus mit einer Führungsregelung verbindbar ist, um einen ausgewählten Anschluss der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (26, 28) mit dem Arbeitsmedium-Einlass (24) wahlweise in Verbindung zu setzen, – die erste Kammer (36a) mit einem ersten (26) der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (26, 28) in Verbindung steht; – die zweite Kammer (38a) mit dem ersten Arbeitsmedium-Anschluss (26) in Verbindung steht; und – der bewegliche Ventilmechanismus umfasst: – ein drittes bewegliches Ventilelement (50), welches in einer dritten Kammer (42a) in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnet ist, wobei die dritte Kammer (42a) mit der zweiten Kammer (38a) und mit einem zweiten (28) Anschluss der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (26, 28) in Verbindung steht, und – einen zweiten verformbaren Verbindungsteil (49), welcher für das verformbare Übertragen von koordinierter Bewegung dazwischen zwischen dem zweiten (48) und dem dritten (50) beweglichen Ventilelement im Allgemeinen anliegend angeordnet ist, wobei jeder der verformbaren Verbindungsteile (47, 49) sich als Reaktion auf Bewegung eines benachbarten der beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50) verformt, bevor er die jeweilige koordinierte Bewegung auf das andere benachbarte der beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50) überträgt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (36a) darin einen Ventilsitz (37) der ersten Kammer aufweist, wobei der Ventilsitz (37) der ersten Kammer durch das erste bewegliche Ventilelement (46) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (36a) und der zweiten (38a) Kammer sowie zwischen der ersten Kammer (36a) und dem Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) wahlweise zu sperren, wobei die zweite Kammer (38a) ein Paar Ventilsitze (39, 41) der zweiten Kammer aufweist, die Ventilsitze (39, 41) der zweiten Kammer im Allgemeinen an gegenüberliegenden Enden der zweiten Kammer (38a) angeordnet sind, einer der Ventilsitze (39) der zweiten Kammer durch das zweite bewegliche Ventilelement (48) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (36a) und der zweiten (38a) Kammer sowie zwischen der zweiten Kammer (38a) und dem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (26) wahlweise zu sperren, der andere der Ventilsitze (41) der zweiten Kammer durch das zweite bewegliche Ventilelement (48) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der zweiten (38a) und der dritten (42a) Kammer sowie zwischen der zweiten Kammer (38a) und dem zweiten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (28) wahlweise zu sperren, die dritte Kammer (42a) darin einen Ventilsitz (43) der dritten Kammer aufweist, der Ventilsitz (43) der dritten Kammer durch das dritte bewegliche Ventilelement (50) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der zweiten (38a) und der dritten (42a) Kammer sowie zwischen der dritten Kammer (42a) und dem zweiten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (28) wahlweise zu sperren.
Ventileinrichtung (210) zur Steuerung von Druckluft-Medium, welche einen Ventilkörperteil, einen mit einer Quelle von unter Druck stehendem Druckluft-Arbeitsmedium verbindbaren Arbeitsmedium-Einlass (224) in dem Ventilkörperteil (212), ein Paar Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (226, 228) in dem Ventilkörperteil und einen beweglichen Ventilmechanismus aufweist, wobei die Steuerventileinrichtung für das wahlweise Anlegen eines pneumatischen Steuermediumdrucks an dem beweglichen Mechanismus mit einer Führungsregelung verbindbar ist, um einen ausgewählten Anschluss der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (226, 228) mit dem Arbeitsmedium-Einlass (224) in Verbindung zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Ventilmechanismus umfasst: ein in einer ersten Kammer (236a) in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes erstes bewegliches Ventilelement (246), wobei die erste Kammer (236a) mit einem ersten Anschluss der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (226) in Verbindung steht, ein in einer zweiten Kammer (238a) in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes zweites bewegliches Ventilelement (248a, 248b), wobei die zweite Kammer (238a) mit der ersten Kammer (236a), dem Arbeitsmedium-Einlass (224) und dem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (226) in Verbindung steht, ein in einer dritten Kammer in dem Ventilkörperteil beweglich angeordnetes drittes bewegliches Ventilelement (250), wobei die dritte Kammer mit der zweiten Kammer (238a) und mit einem zweiten Anschluss der Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschlüsse (228) in Verbindung steht, einen ersten verformbaren Verbindungsteil (247), welcher im Allgemeinen zwischen dem ersten (246) und dem zweiten (248a, 248b) beweglichen Ventilelement für das verformbare Übertragen einer koordinierten Bewegung dazwischen anliegend angeordnet ist, und einen zweiten verformbaren Verbindungsteil (249), welcher zwischen dem zweiten (248a, 248b) und dem dritten (250) beweglichen Ventilelement für das verformbare Übertragen einer koordinierten Bewegung dazwischen im Allgemeinen anliegend angeordnet ist, wobei jeder der verformbaren Verbindungsteile (247, 249) sich als Reaktion auf Bewegung eines benachbarten der beweglichen Ventilelemente (246, 248a, 248b, 250) verformt, bevor er die jeweilige koordinierte Bewegung auf das andere benachbarte der beweglichen Ventilelemente (246, 248a, 248b, 250) überträgt, das zweite bewegliche Ventilelement (248a, 248b) aus zwei zweiten beweglichen Ventilhälftenelemente (248a, 248b) besteht, welche miteinander zu einer aneinander anliegenden Beziehung in der zweiten Kammer (238a) greifen können, die Hälftenelemente auch von einander zu einer beabstandeten Beziehung in der zweiten Kammer (238a) gelöst werden können, der bewegliche Ventilmechanismus weiterhin einen dritten verformbaren Verbindungsteil (255) umfasst, welcher zwischen dem Hälftenelementen (248a, 248b) angeordnet ist und die Hälftenelemente in eine beabstandete Beziehung vorspannt, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste (246) als auch das dritte (250) bewegliche Ventilelement im Allgemeinen kugelförmig ist, wobei die zweiten beweglichen Ventilhälftenelemente (248a, 248b) jeweils im Allgemeinen halbkugelförmig sind und in ihrer aneinander anliegenden Beziehung ein im Allgemeinen kugelförmiges bewegliches Ventilelement bilden, sowohl der erste (247) als auch der zweite (249) verformbare Verbindungsteil mindestens einen konkaven, im Altgemeinen kugelförmigen gebogenen Endteil desselben in einer im Allgemeinen anliegenden Beziehung zu einem benachbarten der im Allgemeinen kugelförmigen beweglichen Elemente (246, 248a, 248b, 250) aufweist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (236a) darin einen Ventilsitz der ersten Kammer aufweist, wobei der Ventilsitz der ersten Kammer durch das erste bewegliche Ventilelement (246) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (236a) und der zweiten (238a) Kammer sowie zwischen der ersten Kammer (236a) und dem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (226) wahlweise zu sperren, wobei die zweite Kammer (238a) ein Paar Ventilsitze der zweiten Kammer aufweist, die Ventilsitze der zweiten Kammer im Allgemeinen an gegenüberliegenden Enden der zweiten Kammer (238a) angeordnet sind, einer der Ventilsitze der zweiten Kammer durch eines der zweiten beweglichen Ventilhälftenelemente (248a) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten (236a) und der zweiten (238a) Kammer sowie zwischen der zweiten Kammer (238a) und dem ersten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (226) wahlweise zu sperren, der andere der Ventilsitze der zweiten Kammer durch das andere der zweiten beweglichen Ventilelemente (248b) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der zweiten (238a) und der dritten Kammer sowie zwischen der zweiten Kammer (238a) und dem zweiten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (228) wahlweise zu sperren, die dritte Kammer darin einen Ventilsitz der dritten Kammer aufweist, der Ventilsitz der dritten Kammer durch das dritte bewegliche Ventilelement (250) dichtend gegriffen werden kann, um die Verbindung zwischen der zweiten (238a) und der dritten Kammer sowie zwischen der dritten Kammer und dem zweiten Arbeitsmedium-Beaufschlagungsanschluss (228) wahlweise zu sperren.
Ventileinrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zur Steuerung von Medium erste (20, 230) und zweite (32, 232) Arbeitsmedium-Auslassanschlüsse in dem Ventilkörperteil in Verbindung mit der Atmosphäre aufweist, wobei der erste Arbeitsmedium-Auslassanschluss (30, 230) mit der ersten Kammer (36a, 236a) und der zweite Arbeitsmedium-Auslassanschluss (32, 232) mit der dritten Kammer (42a) in Verbindung steht, das dichtende Ergreifen des Ventilsitzes (37) der ersten Kammer durch das erste bewegliche Ventilelement (46, 246) auch die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsmedium-Einlass (24, 224) und dem ersten Arbeitsmedium-Ablassanschluss (30, 230) wahlweise sperrt und das dichtende Ergreifen des Ventilsitzes (43) der dritten Kammer durch das dritte bewegliche Ventilelement (50, 250) auch die Verbindung zwischen dem zweiten Arbeitsmedium-Anschluss (228) und dem zweiten Arbeitsmedium-Auslassanschluss (32, 232) wahlweise sperrt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Ventilmechanismus weiterhin einen ersten Kolben (52, 252), welcher benachbart zu der ersten Kammer (36a, 236a) im Allgemeinen in anliegender Beziehung zu dem ersten beweglichen Ventilelement (46, 246) für das wahlweise Übertragen einer Bewegung darauf beweglich angeordnet ist, sowie einen zweiten Kolben (54, 254), welcher benachbart zu der dritten Kammer (42a) im Allgemeinen in anliegender Beziehung zu dem dritten beweglichen Ventilelement (50, 250) für das Übertragen einer Bewegung darauf beweglich angeordnet ist, umfasst.
Ventileinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50, 246, 248, 250) und der verformbare Verbindungsteil (47, 49) in einer im Wesentlichen geraden, linearen Ausrichtung in einer Linie entlang der Bewegungsstrecken der beweglichen Ventilelemente angeordnet sind.
Ventileinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbaren Verbindungsteile (47, 49) elastisch verformbar sind.
Ventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbaren Verbindungsteile (47, 49) elastisch verformbare Spiralfedern sind.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Verbindungsteil (47, 49) eine elastisch verformbare Spiralfeder ist, wobei die konkaven, im Allgemeinen kugelförmigen gebogenen Endteile in jeweiligen Endkrümmungsteilen der Spiralfeder ausgebildet sind.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50, 246, 248, 250) aus einem metallischen Material bestehen.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Ventilelemente (46, 48, 50, 246, 248, 250) aus einem elastomeren Material bestehen.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zur Steuerung eines Mediums eine Führungseinrichtung umfasst, welche für das wahlweise Steuern der Bewegung der beweglichen Ventilelemente einsetzbar ist.