[0001] Die Erfindung betrifft eine Softstart-Ventileinrichtung, mit einem zwischen einen
ein unter einem Primärdruck stehendes Druckmedium führenden Primärkanal und einen
Sekundärkanal eingeschalteten Hauptventil, das aus einer die Verbindung zwischen Primärkanal
und Sekundärkanal abtrennenden Schließstellung in eine diese Verbindung für maximalen
Durchfluss freigebende Offenstellung umschaltbar ist, wobei die für dieses Umschalten
verantwortliche Öffnungskraft in einem sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus der
Ventileinrichtung von dem sich im Sekundärkanal allmählich aufbauenden Sekundärdruck
des Druckmediums abgeleitet ist, das über eine erste Drosseleinrichtung hinweg aus
dem Primärkanal in den Sekundärkanal zuströmt.
Eine solche Ventileinrichtung ist in
US 5337788 offenbart.
[0002] Eine derartige, für sekundärdruckgesteuerten Betrieb ausgelegte Softstart-Ventileinrichtung
geht aus dem Fachbuch "
Pneumatische Steuerungen", Werner Deppert, Kurt Stoll, Vogel Verlag, 10. Auflage 1994,
Seiten 160 und 161, hervor. Das Hauptventil ist dort in die Verbindung zwischen einem mit einer Druckquelle
verbundenen Primärkanal und einem mit den zu versorgenden Verbrauchern verbundenen
Sekundärkanal eingeschaltet und kann die Verbindung wahlweise absperren (Schließstellung)
oder freigeben (Offenstellung). Normalerweise ist das Hauptventil hier durch eine
auf dem Primärdruck basierende Schließkraft in die Schließstellung vorgespannt.
[0003] Nach dem Einschalten der Ventileinrichtung kann das Druckmedium am geschlossenen
Hauptventil vorbei über eine erste Drosseleinrichtung hinweg in den Sekundärkanal
überströmen. Der im Sekundärkanal herrschende Sekundärdruck ist zur Erzeugung einer
Stellkraft auf das Hauptventil zurückgeführt und schaltet dieses in die Offenstellung
um, wenn der Sekundärdruck eine vorbestimmte Öffnungskraft erreicht hat. Somit ist
gewährleistet, dass die Softstart-Ventileinrichtung einen ungedrosselten Fluiddurchgang
erst dann zulässt, wenn der Sekundärdruck auf ein gewisses Druckniveau angestiegen
ist. Damit wird insgesamt ein relativ langsamer Druckaufbau bei den angeschlossenen
Verbrauchern erreicht, und es wird das Auftreten von Druckstößen vermieden, die zu
Beschädigungen oder ungewollt schnellen Bewegungen bei den angeschlossenen Verbrauchern
führen könnten.
[0004] Es existieren allerdings Anwendungen, bei denen mit einer solchen, in Abhängigkeit
vom Sekundärdruck gesteuerten Softstart-Ventileinrichtung eine nur unzureichende Betriebsweise
möglich ist. Tritt beispielsweise sekundärseitig ein relativ hoher Fluidverbrauch
auf, kann es unter Umständen sehr lange dauern, bis der zur Erzeugung der Öffnungskraft
erforderliche Sekundärdruck aufgebaut ist, was die Inbetriebnahmezeiten einer Anlage
stark verzögern kann. Unter ungünstigen Bedingungen findet möglicherweise ein Umschalten
des Hauptventils in die Offenstellung überhaupt nicht statt.
[0005] Um solchen Unzulänglichkeiten zu begegnen, sind auch schon rein zeitabhängig gesteuerte
Softstart-Ventileinrichtungen bekannt, bei denen das Hauptventil unabhängig vom tatsächlich
herrschenden Sekundärdruck nach einer bestimmten Zeitspanne in die Offenstellung umschaltet.
Als Beispiel für eine solche Softstart-Ventileinrichtung kann das in dem Produktkatalog
"
Der Pneumatic-Katalog", Ausgabe 1997/1998, FESTO AG & Co., Seite 9.1/42-1, erläuterte sogenannte Druckaufbauventil genannt werden. Da bei einem
solchen, rein zeitgesteuerten Ventil keine Abfrage des Sekundärdruckes und mithin
des bei den angeschlossenen Verbrauchern herrschenden Druckes stattfindet, besteht
allerdings das Risiko, dass bei unsachgemäßem Einsatz ein zu frühzeitiges Öffnen des
Hauptventils hervorgerufen wird, mit daraus möglicherweise resultierenden Schäden
wegen eines zu starken Druckimpulses.
[0006] Vielfach könnte dem jeweiligen Anwendungsfall zwar durch eine spezifische Auswahl
der verwendeten Art von Softstart-Ventileinrichtung Rechnung getragen werden. Bei
wechselnden Betriebsbedingungen erweist sich dies jedoch als nicht durchführbar. Es
besteht in der Regel keine realistische Möglichkeit, eine Anlage von Anwendungsfall
zu Anwendungsfall umzurüsten.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die
auf einfache und kostengünstige Weise in den meisten Fällen einen spezifisch auf die
Anforderungen abgestellten allmählichen Druckaufbau ermöglichen.
[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Softstart-Ventileinrichtung derart aufgebaut, dass
sie gleichzeitig zu dem sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus in einem diesem Betriebsmodus
überlagerten, das Hauptventil unabhängig vom Sekundärdruck rein zeitabhängig in die
Offenstellung umschaltenden zeitgesteuerten Betriebsmodus betreibbar ist, wobei die
für dieses zeitabhängige Umschalten verantwortliche Öffnungskraft von einem durch
eine zweite Drosseleinrichtung hindurchströmenden Druckmedium abgeleitet wird.
[0009] Die Softstart-Ventileinrichtung ist somit zeitgleich in zwei Betriebsmodi betreibbar,
die einander funktionell überlagert sind. Dadurch wird das Hauptventil in Abhängigkeit
von den sekundärseitig vorhandenen Gegebenheiten individuell entweder auf der Basis
des Erreichens eines vorbestimmten Sekundärdruckes oder auf der Basis einer seit dem
Einschaltzeitpunkt verstrichenen Zeitdauer in die den maximalen Durchfluss freigebende
Offenstellung umgeschaltet. Die Softstart-Ventileinrichtung kann somit beispielsweise
derart ausgelegt werden, dass das sekundärdruckgesteuerte Umschalten den Normalfall
darstellt, durch die überlagerte Zeitsteuerung jedoch spätestens zu einem vorbestimmten
Zeitpunkt auch dann ein Umschalten stattfindet, wenn der Sekundärdruck noch nicht
die Druckschwelle erreicht hat, bei der er in der Lage ist, das Hauptventil umzuschalten.
Maßgeblich für das Umschalten in die Offenstellung ist also derjenige Zeitpunkt, zu
dem entweder der Sekundärdruck oder der stromab der zweiten Drosseleinrichtung herrschende
Druck eine Höhe erreicht hat, die zur Generierung der zugeordneten Öffnungskraft ausreicht.
Da die Auswahl des für den Umschaltvorgang letztlich verantwortlichen Betriebsmodus
automatisch erfolgt, bedarf es während des Betriebes der Softstart-Ventileinrichtung
keinerlei Fremdeingriffe, und es ist insbesondere auch nicht erforderlich, die Softstart-Ventileinrichtung
zur Anpassung an unterschiedliche Anwendungsfälle umzurüsten oder gar auszutauschen.
[0010] Die Softstart-Ventileinrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo bei der Inbetriebnahme
eines oder mehrerer Verbraucher, beispielsweise einer pneumatisch gesteuerten Anlage
oder Maschine, ein langsamer Druckaufbau angestrebt wird. Beispielsweise kann die
Softstart-Ventileinrichtung Bestandteil einer mit mehreren Mehrwegeventilen zu einer
Baugruppe zusammengefassten Ventilbatterie sein. Als besonders vorteilhaft wird ein
Einsatz als Komponente einer bevorzugt modular aufgebauten Druckluft-Wartungsvorrichtung
angesehen, die zur Aufbereitung von Druckluft in Druckluftnetzen eingesetzt wird.
Dort kann die Softstart-Ventileinrichtung, insbesondere wenn sie als kompakte Ventileinheit
ausgeführt ist, die Funktion eines sogenannten Einschaltventils übernehmen.
[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
[0012] Ist die erste Drosseleinrichtung einstellbar ausgebildet, lässt sich problemlos die
Zeitdauer variieren, die normalerweise benötigt wird, bis sich der das Umschalten
in die Offenstellung bewirkende Sekundärdruck aufgebaut hat.
[0013] Bei einstellbarer zweiter Drosseleinrichtung kann die absolute Zeitdauer variabel
vorgegeben werden, nach der das Umschalten in die Offenstellung erfolgt, sofern zuvor
nicht bereits ein Umschalten durch den Sekundärdruck veranlasst wurde.
[0014] Der überwiegende Anteil der Anwendungsfälle von Softstart-Ventileinrichtungen erfordert
meist nur eine sekundärdruckgesteuerte Betriebsweise. Ist der die zweite Drosseleinrichtung
enthaltende, als Zeitsteuerkanal bezeichnete Kanal mit Absperrmitteln ausgestattet,
die bei Bedarf ein Absperren des Fluiddurchganges gestatten, kann die erfindungsgemäße
Softstart-Ventileinrichtung bei Bedarf in einen ausschließlich sekundärdruckgesteuerten
Betriebsmodus umgeschaltet werden. Der zeitgesteuerte Betriebsmodus ist dann stillgelegt.
[0015] Die Absperrmittel können beispielsweise in Gestalt eines gesonderten Absperrventils
ausgeführt sein. Einfacher und kostengünstiger ist jedoch eine Bauform, bei der die
einstellbar ausgebildete zweite Drosseleinrichtung unmittelbar selbst die Absperrmittel
definiert. Das Deaktivieren des zeitgesteuerten Betriebsmodus kann in diesem Fall
dadurch bewirkt werden, dass die zweite Drosseleinrichtung so weit verstellt wird,
dass sie kein Fluid mehr hindurchlässt.
[0016] Bei einer besonders vorteilhaften Konstruktionsvariante zeichnet sich die Softstart-Ventileinrichtung
folgendermaßen aus:
- das Hauptventil ist zwischen der Schließstellung, der Offenstellung und einer Softstartstellung
umschaltbar, wobei es in der Softstartstellung den Sekundärkanal über einen die erste
Drosseleinrichtung enthaltenden Drucksteuerkanal hinweg mit dem Primärkanal verbindet
und in der Offenstellung eine die erste Drosseleinrichtung umgehende, direkte Verbindung
zwischen Primärkanal und Sekundärkanal freischaltet,
- es ist ein zur Beeinflussung der Schaltstellung des Hauptventils dienendes Vorsteuerventil
vorhanden, bei dessen Betätigung ein fluidisches Vorsteuersignal erzeugt wird, das
eine erste Betätigungsfläche des Hauptventils beaufschlagt, um das Hauptventil aus
der eine Grundstellung bildenden Schließstellung in die Softstartstellung umzuschalten,
- es ist außerdem ein durch den im Sekundärkanal herrschenden Sekundärdruck betätigbares
Umschaltventil vorhanden, das bei einer vorbestimmten Höhe des Sekundärdruckes eine
zweite Betätigungsfläche des Hauptventils mit dem vom Vorsteuerventil erzeugten fluidischen
Vorsteuersignal beaufschlagt, um das Hauptventil aus der Softstartstellung in die
Offenstellung umzuschalten,
- und es ist die zweite Drosseleinrichtung so angeordnet, dass an ihrem Eingang das
fluidische Vorsteuersignal des Vorsteuerventils anliegt, während ihr Ausgang mit der
zweiten Betätigungsfläche des Hauptventils verbunden ist.
[0017] Das Hauptventil der Softstart-Ventileinrichtung ist somit wenigstens als Dreistellungsventil
ausgebildet, das neben der als Grundstellung fungierenden Schließstellung und der
maximalen Offenstellung auch eine für die Softstartphase verantwortliche Softstartstellung
einnehmen kann. Meist strömt beim Stand der Technik, der beispielsweise durch die
DE 9105458 U1 dokumentiert ist, die Softstart-Fluidströmung durch das Vorsteuerventil hindurch
und um das Hauptventil herum. Nunmehr kann sie durch das Hauptventil hindurchtreten
und bedarf keiner unmittelbaren Steuerung durch das Vorsteuerventil. Für die diversen
Schaltstellungen des Hauptventils verantwortlich ist das bevorzugt elektrisch betätigbare
Vorsteuerventil in Zusammenarbeit mit dem zusätzlichen Umschaltventil. Das vom Vorsteuerventil
erzeugte fluidische Vorsteuersignal schaltet das Hauptventil zunächst aus der Schließstellung
in die Softstartstellung. Hat nach einem gewissen Zeitraum der Sekundärdruck die gewünschte
Umschaltschwelle erreicht, bewirkt er eine dahingehende Betätigung des Umschaltventils,
dass das fluidische Vorsteuersignal einer weiteren Betätigungsfläche aufgeschaltet
wird, sodass dann das Hauptventil aus der Softstartstellung in die den maximalen Durchfluss
gewährleistende Offenstellung umgeschaltet wird. Unabhängig vom Druckaufbau im Sekundärkanal
ist die zweite Betätigungsfläche des Hauptventils ständig über die einen Durchfluss
zulassende zweite Drosseleinrichtung hinweg von dem fluidischen Vorsteuersignal beaufschlagt
und kann dadurch ein in der Regel allmähliches Umschalten in die maximale Offenstellung
auch dann bewirken, wenn der Sekundärdruck die erforderliche Umschaltschwelle nicht
innerhalb eines gewünschten Zeitrahmens erreicht.
[0018] Das Umschaltventil ist zweckmäßigerweise fluidisch betätigbar, wobei ihm der Sekundärdruck
unmittelbar als Steuerdruck aufschaltbar ist. Hierbei kann das Umschaltventil beispielsweise
nach Art einer Druckwaage arbeiten. Alternativ wäre aber auch eine nur mittelbare
Aktivierung des Umschaltventils durch den Sekundärdruck möglich, indem beispielsweise
ein elektrisch aktivierbares Umschaltventil eingesetzt wird, dessen Umschaltsignal
unter Mitwirkung eines Drucksensors oder Druckschalters generiert wird, der den Sekundärdruck
erfasst. Letzteres ermöglicht eine besonders einfache Variation der Umschaltschwelle.
[0019] Da der Sekundärdruck nicht unmittelbar selbst als Betätigungsdruck auf das Hauptventil
einwirkt, ergibt sich eine Entkopplung von dem die Umschaltkraft für das Hauptventil
liefernden Vorsteuersignal. Dadurch ist eine Verschaltung möglich, bei der sich während
der Offenstellung im Primärkanal und/oder im Sekundärkanal auftretende Druckschwankungen
nicht auf die Schaltstellung des Hauptventils auswirken. Dies ermöglicht einen ungestörten,
kontinuierlichen Betrieb bis zum Abschalten des Vorsteuerventils.
[0020] Es ist zweckmäßig, das Hauptventil so auszulegen, dass es in seiner Schließstellung
eine druckmäßige Entlastung des Sekundärkanals bewirkt, bei pneumatischer Anwendung
also eine Entlüftung des Sekundärkanals hervorruft. Die Entlastung durch das Hauptventil
hindurch erübrigt die Verwendung eines separaten Entlastungsventils oder eine Entlastung
durch das Vorsteuerventil hindurch.
[0021] Eine oder beide Drosseleinrichtungen enthalten zweckmäßigerweise eine verstellbare
Drosselschraube zur Vorgabe der jeweils gewünschten Drosselungsintensität.
[0022] Die diversen Komponenten der Softstart-Ventileinrichtung sind zweckmäßigerweise zu
einer Baugruppe zusammengefasst. Dies vereinfacht die Handhabung bei Installation
und Deinstallation.
[0023] Bei dem Vorsteuerventil handelt es sich insbesondere um ein Magnetventil. Andere
elektrisch aktivierbare Ventilarten sind jedoch ebenfalls einsetzbar, beispielsweise
Piezo-Ventile oder elektrostatische Ventile.
[0024] Zweckmäßig ist es, wenn die beiden Betätigungsflächen des Hauptventils in die gleiche
Richtung weisen. Das Umschalten aus der Schließstellung in die Softstartstellung und
aus der Softstartstellung in die Offenstellung findet hierbei mit gleichgerichteten
Umschaltbewegungen statt, die insbesondere linearer Art sind.
[0025] Zweckmäßigerweise enthält das Hauptventil ein zur Vorgabe seiner Schaltstellungen
in einer entsprechenden Anzahl von Schaltstellungen positionierbares Hauptventilglied,
insbesondere in Gestalt eines ventilschiebers. Zum Umschalten wirken zunächst die
erste und dann die zweite Betätigungsfläche jeweils antriebsmäßig mit dem Hauptventilglied
zusammen.
[0026] Während die für das Umschalten in die Offenstellung verantwortliche zweite Betätigungsfläche
vorzugsweise ortsfest am Hauptventilglied angeordnet ist, befindet sich die für das
Umschalten in die Softstartstellung verantwortliche erste Betätigungsfläche zweckmäßigerweise
an einem bezüglich des Hauptventilgliedes separaten Betätigungselement. Dieses Betätigungselement
ist vom Hauptventilglied derart entkoppelt, dass Letzteres ohne Mitnahme des Betätigungselementes
aus der Softstartstellung in die Offenstellung umschaltbar ist. Während also beim
Umschalten von der Schließstellung in die Softstartstellung zweckmäßigerweise beide
Betätigungsflächen gemeinsam bewegt werden, bleibt beim Umschalten in die Offenstellung
die erste Betätigungsfläche zurück, und die zweite Betätigungsfläche entfernt sich
von ihr.
[0027] Grund für den vorgenannten Bewegungsablauf ist zweckmäßigerweise das Vorhandensein
einer im Verstellweg des Betätigungselementes angeordneten Anschlagfläche, die die
Softstartstellung definiert.
[0028] Das Betätigungselement ist vorzugsweise als Betätigungskolben ausgebildet. Alternativ
wäre allerdings auch beispielsweise eine Realisierung als Betätigungsmembran denkbar.
[0029] Zweckmäßigerweise unterliegt das Hauptventilglied einer von Federmitteln hervorgerufenen
ständigen Schließkraft in Richtung seiner Schließstellung. Nach dem Umschalten in
die Softstartstellung sind die Federmittel um einen gewissen Betrag komprimiert, wobei
sich der Komprimierungsgrad bis zum Erhalt der Offenstellung noch weiter verstärkt.
Nach Deaktivierung des Vorsteuerventils sorgen die Federmittel für eine Rückstellung
des Hauptventilgliedes in die Schließstellung.
[0030] Die Beaufschlagung der ersten Betätigungsfläche mit dem Vorsteuerdruck erfolgt zweckmäßigerweise
direkt über einen von dem Vorsteuerventil beherrschten Vorsteuerkanal. Die Beaufschlagung
der zweiten Betätigungsfläche erfolgt zweckmäßigerweise über einen von dem Vorsteuerkanal
abgezweigten Umschaltkanal, in dessen Verlauf, nach Art einer Parallelschaltung, zum
einen das Umschaltventil und zum anderen die zweite Drosseleinrichtung eingeschaltet
sind.
[0031] Das Umschaltventil enthält zweckmäßigerweise ein bewegliches Umschaltventilglied.
Dieses wird auf der Basis des Sekundärdruckes angesteuert und betätigt. Eine bei Bedarf
direkte Beaufschlagung durch den Sekundärdruck kann beispielsweise mittels eines Abgriffskanals
geschehen, der an den Sekundärkanal oder an den zwischen dem Sekundärkanal und der
ersten Drosseleinrichtung verlaufenden Kanalast des Drucksteuerkanals angeschlossen
ist.
[0032] Es gibt Anwendungsfälle, bei denen während der Softstartphase parallel zu dem sich
allmählich aufbauenden Sekundärdruck auch der volle Primärdruck benötigt wird. Dies
gilt beispielsweise für die Bereitstellung eines zum Umschalten von Ventilen erforderlichen
Betätigungsdruckes. In solchen Fällen ist es von Vorteil, wenn ein stromauf, also
vor der ersten Drosseleinrichtung liegender Fluidraum vorhanden ist, der in der Schließstellung
des Hauptventils vom Primärkanal abgetrennt ist und wenigstens in der Softstartstellung
mit dem Primärkanal verbünden ist, sodass in ihm während der Softstartstellung der
Primärdruck herrscht. Ein an den Fluidraum angeschlossener Fluidabgriffskanal ermöglicht
dann in der Softstartstellung und zweckmäßigerweise auch in der sich anschließenden
Offenstellung einen ungedrosselten Fluidabgriff.
[0033] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:
- Fig. 1-3
- eine bevorzugte Ausführungsform der Softstart-Ventileinrichtung in einer Einstellung
für Mischbetrieb bei gleichzeitig aktiviertem sekundärdruckgesteuertem Betriebsmodus
und zeitgesteuertem Betriebsmodus während verschiedener Betriebsphasen, wobei der
linke Teil der Abbildung einen Längsschnitt der Ventileinrichtung in einer ersten
Ebene darstellt und wobei der rechte Teil der Abbildung den oberen Abschnitt der Ventileinrichtung
in einer um 90° verdrehten Schnittebene zeigt, um die in unterschiedlichen Ebenen
platzierten verschiedenen Komponenten der Ventileinrichtung besser sichtbar zu machen,
- Fig. 4-6
- die gleiche Softstart-Ventileinrichtung bei deaktiviertem zeitgesteuertem Betriebsmodus,
wiederum in mehreren Betriebsphasen, und
- Fig. 7
- einen schematischen Schaltplan der Softstart-Ventileinrichtung.
[0034] In den Figuren 1 bis 6 sind die innerhalb der Softstart-Ventileinrichtung verlaufenden
Kanäle der besseren Übersichtlichkeit wegen teilweise nur als gepunktete, gestrichelte
und durchgezogene Linien abgebildet. Die gepunkteten Linien repräsentieren drucklose
Kanäle, die durchgezogenen Linien hingegen Kanäle, die momentan unter Druck stehen.
Gestrichelt angedeutete Kanäle befinden sich im Druckaufbau.
[0035] Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 21 bezeichnete Softstart-Ventileinrichtung
ist zweckmäßigerweise als Ventileinheit ausgeführt, in der sämtliche Komponenten nach
Art einer Baugruppe zusammengefasst sind. Dies begünstigt die Installation am Einsatzort
und insbesondere auch die Integration in eine modular aufgebaute, zur Aufbereitung
von Druckluft einsetzbare Druckluft-Wartungsvorrichtung. Exemplarisch ist die Softstart-Ventileinrichtung
als Modul (Wartungsmodul) einer solchen Druckluft-Wartungsvorrichtung konzipiert und
kann mit weiteren Wartungsmodulen kombiniert werden, beispielsweise mit einem Druckreglermodul
und/oder einem Filtermodul. Innerhalb einer Druckluft-Wartungsvorrichtung wird die
Softstart-Ventileinrichtung insbesondere als sogenanntes Einschaltventil eingesetzt,
das wahlweise ein komplettes Absperren oder ein komplettes Freigeben eines Fluiddurchganges
ermöglicht, wobei die Freigabe des Fluiddurchganges allmählich stattfindet, sodass
ausgangsseitig, also sekundärseitig, kein schlagartiger, sondern ein allmählicher
Druckanstieg auftritt, der eine problemlose Inbetriebnahme sekundärseitig angeschlossener
Verbraucher ermöglicht.
[0036] Die im Folgenden zur Vereinfachung auch nur als "Softstartventil" bezeichnete Softstart-Ventileinrichtung
21 enthält ein Gehäuse 28, an dem ein fluidischer Einlassanschluss 22 sowie ein fluidischer
Auslassanschluss 12 ausgebildet sind. Der Einlassanschluss gehört zu einem in dem
Gehäuse 28 verlaufenden Primärkanal 1 und ermöglicht den Anschluss einer Druckquelle
P, die ein unter einem Primärdruck stehendes fluidisches Druckmedium liefert, bei
dem es sich insbesondere um Druckluft handelt. Alternativ kann das Softstartventil
21 auch mit einem anderen Gas oder mit einem flüssigen Druckmedium betrieben werden.
[0037] Der Auslassanschluss 12 gehört zu einem im Gehäuse 28 verlaufenden Sekundärkanal
2, über den das über den Primärkanal 1 eingespeiste Druckmedium das Softstartventil
21, unter einem Sekundärdruck stehend, wieder verlässt, um einem oder mehreren, nicht
weiter dargestellten Verbrauchern zugeführt zu werden. Bei dem mindestens einen Verbraucher
handelt es sich beispielsweise um einen mit Fluidkraft betriebenen Antrieb, um eine
Ventileinrichtung oder um sonstige mit einem Fluid betriebene Komponenten.
[0038] Bei einer nicht weiter dargestellten Ausführungsform ist das Softstartventil 21 als
Komponente einer Ventilbatterie ausgeführt. Die Ventilbatterie enthält einen einstückigen
oder mehrteiligen Fluidverteiler, der mit einer Mehrzahl von elektrisch betätigbaren
Steuerventilen bestückt ist und der zusätzlich mit dem Softstartventil 21 ausgestattet
ist. Über den Fluidverteiler wird das von den Steuerventilen zu steuernde Druckmedium
zugeführt. Das Softstartventil 21 ist den Steuerventilen funktionell so vorgeschaltet,
dass bei der Inbetriebnahme der Ventilbatterie eine sanfte Fluidbeaufschlagung der
Steuerventile stattfindet, sodass Beschädigungen oder Fehlfunktionen vermieden werden.
Das Softstartventil kann außen an den Fluidverteiler angebaut werden, eine Integration
ist jedoch ebenfalls möglich.
[0039] Das beispielhafte Softstartventil 21 ist funktionell in mehrere Einzelventile unterteilt,
die jedoch zweckmäßigerweise zu einer einheitlich handhabbaren Baugruppe zusammengefasst
sind. Hierbei enthält das Softstartventil 21 ein Hauptventil 24, ein Vorsteuerventil
25 und ein Umschaltventil 26.
[0040] Als weitere wesentliche Komponenten beinhaltet das Softstartventil 21 eine für einen
sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus verantwortliche erste Drosseleinrichtung 38
sowie eine maßgeblich für einen rein zeitgesteuerten Betriebsmodus verantwortliche
zweite Drosseleinrichtung 39. Auch diese Drosseleinrichtungen 38, 39 sind zweckmäßigerweise
in dem Gehäuse 28 untergebracht.
[0041] Aktiviert wird das Softstartventil 21 durch das Vorsteuerventil 25, das zum einen
direkt und zum anderen, unter Zwischenschaltung des Umschaltventils 26 und der diesem
parallelgeschalteten zweiten Drosseleinrichtung, indirekt fluidisch auf das Hauptventil
24 einwirken kann, um jeweils eine von insgesamt drei möglichen Schaltstellungen des
Hauptventils 24 vorzugeben.
[0042] Das Vorsteuerventil 25 ist insbesondere vom elektrisch betätigbaren Typ und verfügt
über eine elektrische Schnittstelle 27, über die es mit den erforderlichen elektrischen
Betätigungssignalen versorgt werden kann.
[0043] Im Gehäuse 28 des Softstartventils 21 befindet sich ein länglicher, exemplarisch
vertikal ausgerichteter Hohlraum, der eine Ventilgliedaufnahme 32 definiert. Die Ventilgliedaufnahme
32 enthält ein längliches, in Richtung seiner Längsachse 31 linear verschiebbares
Hauptventilglied 33. Im Rahmen einer der Längsachse 31 folgenden, durch einen Doppelpfeil
angedeuteten Umschaltbewegung 34 kann das Hauptventilglied 33 und mithin das Hauptventil
24 zwischen insgesamt drei noch näher zu erläuternden Schaltstellungen umgeschaltet
werden. Das Hauptventilglied 33 ist insbesondere nach Art eines Ventilschiebers konzipiert.
[0044] Durch in der Ventilgliedaufnahme 32 gehäusefest angeordnete Abdichtmittel 35, die
beispielhaft aus mehreren, mit axialem Abstand zueinander angeordneten ringförmigen
Dichtelementen bestehen, welche das Hauptventilglied 33 koaxial umschließen, wird
die Ventilgliedaufnahme 32 in eine Mehrzahl axial aufeinanderfolgender Abschnitte
36a, 36b, 36c unterteilt, von denen jeweils ein das Ventilgehäuse 28 durchsetzender
Ventilkanal abgeht. Bei diesen Ventilkanälen handelt es sich um den Primärkanal 1,
den Sekundärkanal 2 und einen innerhalb des Gehäuses 28 mit dem Sekundärkanal 2 verbundenen
weiteren Kanal, der als Drucksteuerkanal 3 bezeichnet sei.
[0045] Der mit dem Primärkanal 1 kommunizierende erste Abschnitt 36a der Ventilgliedaufnahme
32 liegt axial zwischen dem mit dem Sekundärkanal 2 kommunizierenden zweiten Abschnitt
36b und dem mit dem Drucksteuerkanal 3 kommunizierenden dritten Abschnitt 36c.
[0046] In den Verlauf des Drucksteuerkanals 3 sind die ersten Drosselmittel 38 eingeschaltet.
Sie begrenzen den Fluiddurchfluss durch den Drucksteuerkanal 3 entsprechend der vorgegebenen
Drosselungsintensität. Indem die erste Drosseleinrichtung 38 hinsichtlich der durch
sie vorgebbaren Drosselungsintensität einstellbar ausgebildet ist, lässt sich die
Durchflussrate für den Drucksteuerkanal 3 variabel nach Bedarf vorgeben. Exemplarisch
enthält die erste Drosseleinrichtung 38 eine von einer Außenfläche des Gehäuses 28
her zugängliche Drosselschraube 38a.
[0047] Der innerhalb der Abschnitte 36a, 36b, 36c liegende Längenabschnitt des Hauptventilgliedes
33 bildet einen mit den Abdichtmitteln 35 kooperierenden Steuerabschnitt 42. Er ist
in seiner Längsrichtung abgestuft und enthält abwechselnd angeordnete Bereiche größeren
und kleineren Durchmessers. Je nachdem, ob ein Bereich größeren Durchmessers oder
ein Bereich kleineren Durchmessers auf gleicher axialer Höhe mit einem der Dichtelemente
der Abdichtmittel 35 angeordnet ist, werden die jeweils axial beidseits des entsprechenden
Dichtelementes angeordneten Abschnitte der Ventilgliedaufnahme 32 voneinander abgetrennt
oder fluidisch miteinander verbunden.
[0048] An den Steuerabschnitt 42 schließt sich auf der Seite des dritten Abschnittes 36c
der Ventilgliedaufnahme 32 ein Antriebsabschnitt 43 des Hauptventilgliedes 33 an.
An diesem greifen Federmittel 44 an, die das Hauptventilglied 33 in Richtung einer
aus Figuren 1 und 4 ersichtlichen Schließstellung vorspannen. Diese Schließstellung
ist die Grundstellung des Softstartventils 21.
[0049] Die Federmittel 44 sind bevorzugt als Druckfedereinrichtung ausgebildet, die zweckmäßigerweise
den Antriebsabschnitt 43 koaxial umschließt. Sie stützt sich einenends - in der Zeichnung
mit ihrem unteren Ende - am Gehäuse 28 ab und andernends - mit ihrem in der Zeichnung
oben liegenden Ende - am Hauptventilglied 33. Somit ist das Hauptventilglied 33 durch
die Federkraft der Federmittel 44 ständig - in der Zeichnung nach oben gerichtet -
in Richtung seiner Schließstellung beaufschlagt.
[0050] Unter Ausführung der Umschaltbewegung 34 kann das Hauptventilglied 33 wahlweise in
der aus Figuren 1 und 4 ersichtlichen Schließstellung, in der aus Figuren 2 und 5
ersichtlichen Softstartstellung oder in der aus Figuren 3 und 6 ersichtlichen maximalen
Offenstellung positioniert werden. Diese Stellungen unterscheiden sich in einer unterschiedlichen
Verschaltung der Ventilkanäle 1, 2, 3 durch den Steuerabschnitt 42. Ist der zeitgesteuerte
Betriebsmodus wirksam, sind auch Zwischenstellungen des Hauptventilgliedes 33 zwischen
der Softstartstellung und der maximalen Offenstellung möglich (in Figur 2 strichpunktiert
angedeutet).
[0051] In der aus Figuren 1 und 4 ersichtlichen Schließstellung ist der Sekundärkanal 2
vom Primärkanal 1 komplett abgetrennt. Auch der Fluiddurchgang durch den Drucksteuerkanal
3 ist hier abgesperrt. Zweckmäßigerweise ist der Sekundärkanal 2 in der Schließstellung
allerdings mit einem Entlastungskanal 4 des Hauptventils 24 verbunden, sodass eine
Druckentlastung des Sekundärkanals 2 stattfindet. Wird als Druckmedium Druckluft eingesetzt,
bildet der Entlastungskanal 4 einen Entlüftungskanal, an den bei Bedarf ein nicht
weiter abgebildeter Schalldämpfer angeschlossen werden kann.
[0052] Es ist zweckmäßig, wenn der Entlastungskanal 4 in koaxialer Verlängerung der Ventilgliedaufnahme
32 an einer Stirnseite des Gehäuses 28 ausmündet.
[0053] Wird das Softstartventil 21 im rein sekundärdruckabhängigen Betriebsmodus gemäß Figuren
4 bis 6 betrieben, steht der Sekundärkanal 2 in der aus Figur 5 ersichtlichen Softstartstellung
ausschließlich über den Drucksteuerkanal 3, und somit über die erste Drosseleinrichtung
38 hinweg, mit dem Primärkanal 1 in Verbindung. Die Verbindung wird hier zwischen
dem ersten und dritten Abschnitt 36a, 36c der Ventilgliedaufnahme 32 freigeschaltet.
Eine direkte Verbindung zwischen Primärkanal 1 und Sekundärkanal 2, unter Umgehung
des Drucksteuerkanals 3, liegt nicht vor.
[0054] Sind beide Betriebsmodi aktiv, kann in der aus Figur 2 ersichtlichen Softstartstellung
zusätzlich zu der Verbindung über den Drucksteuerkanal 3 auch noch eine direkte Verbindung
zwischen dem Sekundärkanal 2 und dem Primärkanal 1 über den ersten und zweiten Abschnitt
36a, 36b der Ventilgliedaufnahme 32 vorliegen. Bei dieser letztgenannten direkten
Verbindung ist allerdings noch nicht der maximale Strömungsquerschnitt freigegeben,
sodass ein nur gedrosseltes Überströmen des Druckmediums stattfindet, was durch den
nur gestrichelt ausgebildeten Strömungspfeil 30 verdeutlicht ist.
[0055] In der Softstartstellung ist der Sekundärkanal 2 vom Entlastungskanal 4 abgetrennt.
[0056] In der aus Figuren 3 und 6 ersichtlichen Offenstellung schließlich liegt über die
beiden direkt miteinander verbundenen ersten und zweiten Abschnitte 36a, 36b der Ventilgliedaufnahme
32 eine den maximalen Durchfluss zulassende direkte Verbindung zwischen Primärkanal
1 und Sekundärkanal 2 vor, unter Umgehung des Drucksteuerkanals 3 und der diesem zugeordneten
ersten Drosseleinrichtung 38. Somit ergibt sich im Sekundärkanal 2 ein Sekundärdruck,
der in seiner Höhe dem Primärdruck entspricht.
[0057] In der Offenstellung bleibt die Verbindung zwischen Primärkanal 1 und Sekundärkanal
2 über den Drucksteuerkanal 3 hinweg zweckmäßigerweise als parallele Verbindung zusätzlich
erhalten. Aufgrund der stattfindenden Drosselung ist die zugeordnete Strömungsrate
allerdings wesentlich geringer als diejenige der den Drucksteuerkanal 3 umgehenden
direkten Hauptströmung.
[0058] Auch in der Offenstellung ist der Entlastungskanal 4 weiterhin von allen anderen
Ventilkanälen abgetrennt.
[0059] Zu dem Hauptventil 24 gehören eine erste (46) und eine zweite (47) Betätigungsfläche,
die jeweils antriebsmäßig mit dem Hauptventilglied 33 zusammenwirken.
[0060] Die erste Betätigungsfläche 46 befindet sich an einem bezüglich des Hauptventilgliedes
33 eigenständigen Betätigungselement 48, das exemplarisch nach Art eines Betätigungskolbens
ausgebildet ist und das axial im Anschluss an den Antriebsabschnitt 43 des Hauptventilgliedes
33 in der Ventilgliedaufnahme 32 aufgenommen ist. Die erste Betätigungsfläche 46 weist
axial vom Hauptventilglied 33 weg, in der Zeichnung nach oben.
[0061] Das Betätigungselement 48 ist in Richtung der Längsachse 31 des Hauptventilgliedes
33 gleitverschieblich in einer vom Endabschnitt der Ventilgliedaufnahme 32 gebildeten
Aufnahmekammer 52 untergebracht. Mit deren Umfangswandung steht es in Dichtkontakt.
Die Stirnflächen der Aufnahmekammer 52 bilden eine dem Hauptventilglied 33 zugewandte
erste Anschlagfläche 53 und eine entgegengesetzt orientierte zweite Anschlagfläche
54 für das Betätigungselement 48, die dessen Verstellweg begrenzen.
[0062] Anstelle als Betätigungskolben könnte das Betätigungselement 48 beispielsweise auch
als Betätigungsmembran ausgeführt sein.
[0063] Die zweite Betätigungsfläche 47 ist axial fest am Hauptventilglied 33 angeordnet.
Sie macht daher jede Linearbewegung des Hauptventilgliedes 33 mit. Sie weist in die
gleiche Richtung wie die erste Betätigungsfläche 46, vorliegend also weg vom Steuerabschnitt
42.
[0064] Bevorzugt befindet sich die zweite Betätigungsfläche 47 an der dem Betätigungselement
48 zugewandten Stirnfläche des Hauptventilgliedes 33.
[0065] Verlagert sich das Hauptventilglied 33 in Richtung der Schließstellung, taucht es
mit seinem die zweite Betätigungsfläche 47 aufweisenden Endabschnitt in die Aufnahmekammer
52 ein (Figuren 1 und 4). Darüber hinaus kann das Hauptventilglied die anderen aus
der Zeichnung ersichtlichen Stellungen einnehmen, bei denen es komplett aus der Aufnahmekammer
52 herausgefahren ist und sich sein die zweite Betätigungsfläche 47 aufweisender Endabschnitt
in einem sich an die Aufnahmekammer 52 anschließenden Längenabschnitt 55 der Ventilgliedaufnahme
32 befindet, deren Querschnitt geringer ist als derjenige der Aufnahmekammer 52. Dementsprechend
ist die zweite Betätigungsfläche 47 zweckmäßigerweise kleiner als die erste Betätigungsfläche
46.
[0066] Solange das Hauptventilglied 33 in die Aufnahmekammer 52 hineinragt, ist eine in
Richtung der Umschaltbewegung 34 orientierte Kraftübertragung zwischen Hauptventilglied
33 und Betätigungselement 48 möglich. Diese beiden Teile liegen jedoch nur lose aneinander
an, sodass lediglich drückende Stellkräfte übertragbar sind. Dies schafft andererseits
für das Hauptventilglied 33 die Möglichkeit, von dem Betätigungselement 48 abzuheben
und sich von diesem zu entfernen, wobei sich dann gleichzeitig der Abstand zwischen
den beiden Betätigungsflächen 46, 47 verändert.
[0067] Die oben erwähnten Federmittel 44 sind örtlich zwischen einerseits den beiden Betätigungsflächen
und andererseits dem Steuerabschnitt 42 auf dem Antriebsabschnitt 43 des Hauptventilgliedes
33 angeordnet.
[0068] Beispielhaft stützen sich die Federmittel 44 am Hauptventilglied 33 an einem bevorzugt
hülsenförmigen Kopfstück 57 ab, an dem zweckmäßigerweise die zweite Betätigungsfläche
47 ausgebildet ist.
[0069] Das Betätigungselement 48 unterteilt die Aufnahmekammer 52 in eine auf der dem Hauptventilglied
33 entgegengesetzten Seite liegende erste Betätigungskammer 62 und eine auf der dem
Hauptventilglied 33 zugewandten Seite liegende zweite Betätigungskammer 63. Die erste
Betätigungskammer 62 ist gegenüberliegend dem Betätigungselement 48 durch die erste
Anschlagfläche 53 begrenzt. Die zweite Betätigungskammer 63 verfügt, axial dem Betätigungselementes
48 gegenüberliegend, über eine von der zweiten Anschlagfläche 54 gebildete starre
Begrenzungswand und außerdem über eine axial bewegliche Begrenzungswand, die von dem
Hauptventilglied 33 beziehungsweise dessen zweiter Betätigungsfläche 47 gebildet ist.
Bei entsprechender Stellung des Hauptventilgliedes 33 kann sich somit die zweite Betätigungskammer
63 ein Stück weit in den sich an die Aufnahmekammer 52 anschließenden Längenabschnitt
55 der Ventilgliedaufnahme 32 hinein erstrecken, wie dies aus Figuren 3 und 6 ersichtlich
ist.
[0070] Ein fluidischer Vorsteuerkanal 64 zweigt von dem Primärkanal 1 ab und mündet andernends
in die erste Betätigungskammer 62. In den Verlauf dieses Vorsteuerkanals 64 ist das
Vorsteuerventil 25 eingeschaltet, sodass der Vorsteuerkanal 64 in einen mit dem Primärkanal
1 kommunizierenden Vorsteuer-Speisekanal 64a und einen mit der ersten Betätigungskammer
62 kommunizierenden Vorsteuer-Arbeitskanal 64b unterteilt ist.
[0071] In den Verlauf des Vorsteuer-Arbeitskanals 64b kann bei Bedarf noch ein eine manuelle
Aktivierung des Softstartventils ermöglichendes Hilfsventil 69 eingeschaltet sein,
das in der aus der Zeichnung ersichtlichen Grundstellung den Fluiddurchgang durch
den Vorsteuer-Arbeitskanal 64b uneingeschränkt zulässt.
[0072] Bei dem Vorsteuerventil 25 handelt es sich insbesondere um ein 3/2-Wegeventil, das
in der Lage ist, den Vorsteuer-Arbeitskanal 64b entweder mit dem Vorsteuer-Speisekanal
64a oder mit einem zur druckmäßigen Entlastung dienenden Vorsteuer-Entlüftungskanal
zu verbinden, der im Innern des Vorsteuerventils 25 verläuft und in der Zeichnung
nicht weiter abgebildet ist. Bei einem Betrieb mit Druckluft mündet der Vorsteuer-Entlüftungskanal
zweckmäßigerweise unmittelbar zur Atmosphäre aus.
[0073] Das Umschaltventil 26 enthält ein bevorzugt linear, gemäß Doppelpfeil 66 bewegliches
Umschaltventilglied 67. Eine bevorzugt mechanische Federeinrichtung 68 erzeugt eine
Federkraft, durch die das Umschaltventilglied 67 in Richtung einer aus Figuren 1 bis
5 ersichtlichen Ausgangsstellung vorgespannt ist. Die Ausgangsstellung ist durch die
Anlage des Umschaltventilgliedes 67 an einem gehäusefesten Anschlagabschnitt 72 vorgegeben.
Zusätzlich oder alternativ zu der mechanischen Federeinrichtung 68 könnte auch eine
Gasfedereinrichtung, insbesondere eine Luftfedereinrichtung, eingesetzt werden.
[0074] Gemeinsam mit dem es umschließenden Gehäuseabschnitt begrenzt das Umschaltventilglied
67 axial eine Steuerkammer 73, die über einen Abgriffskanal 74 ständig mit dem Sekundärkanal
2 verbunden ist. Diese Verbindung kann wie abgebildet direkt erfolgen, aber auch durch
einen Anschluss des Abgriffskanals 74 an den zwischen der ersten Drosseleinrichtung
38 und dem Sekundärkanal 2 verlaufenden Kanalast des Drucksteuerkanals 3.
[0075] Somit herrscht in der Steuerkammer 73 ständig der aktuelle Sekundärdruck. Dieser
übt auf das Umschaltventilglied 67 eine der Federkraft der Federeinrichtung 68 entgegengesetzte
Umschaltkraft aus.
[0076] Ein Umschaltkanal 75 ist einenends an den Vorsteuer-Arbeitskanal 64 und andernends
an die zweite Betätigungskammer 63 angeschlossen. Das Umschaltventil 26 und die zweite
Drosseleinrichtung 39 sind in Parallelschaltung in den Verlauf des Umschaltkanals
75 integriert. Genauer gesagt verzweigt sich der Umschaltkanal 75 zwischen seinem
mit dem Vorsteuer-Arbeitskanal 64b verbundenen Eingangsabschnitt 75a und seinem mit
der zweiten Betätigungskammer 63 verbundenen Ausgangsabschnitt 75b in zwei zueinander
parallelgeschaltete erste und zweite Zweigabschnitte 75c, 75d, wobei in den ersten
Zweigabschnitt 75c das Umschaltventil 26 und in den zweiten Zweigabschnitt 75d die
zweite Drosseleinrichtung 39 eingeschaltet ist.
[0077] Da der zweite Zweigabschnitt 75d die für den zeitgesteuerten Betriebsmodus verantwortliche
zweite Drosseleinrichtung 39 beinhaltet, wird er im Folgenden auch als "Zeitsteuerkanal"
bezeichnet.
[0078] Das Umschaltventil 26 ist in der Lage, den Fluiddurchgang durch den ersten Zweigabschnitt
75c zu steuern. In der Ausgangsstellung des Umschaltventilgliedes 67 ist die Verbindung
unterbrochen. Ist das Umschaltventilglied 67 durch eine ausreichend hohe Umschaltkraft
in die aus Figur 6 ersichtliche Umschaltstellung verlagert, ist der Fluiddurchgang
durch den Umschaltkanal 75 freigegeben. Die Umschaltkraft hat beim Ausführungsbeispiel
auch noch die aus dem fluidischen Vorsteuersignal resultierende Druckkraft zu überwinden,
die in die gleiche Richtung wie die Federeinrichtung 68 auf das Umschaltventilglied
67 einwirkt.
[0079] Die zweite Drosseleinrichtung 39 ist zweckmäßigerweise hinsichtlich der durch sie
vorgebbaren Drosselungsintensität einstellbar ausgebildet. Exemplarisch enthält sie
als einstellbares Drosselelement eine von außen zugängliche Drosselschraube 39a.
[0080] Das aus dem Vorsteuer-Arbeitskanal 64b in den Umschaltkanal 75 abgezweigte Druckmedium
kann unabhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils 26 über die zweite Drosseleinrichtung
39 hinweg in die zweite Betätigungskammer 63 überströmen. Die Strömungsrate hängt
hierbei von der eingestellten Drosselungsintensität ab. Dementsprechend wird durch
die eingestellte Drosselungsintensität die Zeitdauer für den Druckaufbau in der zweiten
Betätigungskammer 63 vorgegeben.
[0081] Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel übernimmt die zweite Drosseleinrichtung 39
auch noch die zusätzliche Funktion von Absperrmitteln 70, durch die der Fluiddurchgang
durch den Zeitsteuerkanal 75d komplett abgesperrt werden kann. Exemplarisch geschieht
dies einfach dadurch, dass die Drosselschraube 39a bis in eine Schließstellung eingeschraubt
wird. Bei einem nicht näher gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Absperrmittel von
einem zusätzlich zu der zweiten Drosseleinrichtung 39 vorhandenen Absperrventil gebildet,
das in einer Reihenschaltung mit der zweiten Drosseleinrichtung 39 in den Zeitsteuerkanal
75d eingegliedert ist.
[0082] Eine mögliche Betriebsweise der Softstart-Ventileinrichtung 21 wird im Folgenden
anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert, wobei die zweite Drosseleinrichtung 39 eine
Absperrstellung einnimmt, sodass der Fluiddurchgang durch den Zeitsteuerkanal 75d
versperrt ist. Die Softstart-Ventileinrichtung 21 befindet sich auf diese Weise ausschließlich
in einem sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus. Der zeitgesteuerte Betriebsmodus
ist stillgelegt.
[0083] Es sei angenommen, dass das Vorsteuerventil 25 deaktiviert ist und sich das Hauptventilglied
33 in der aus Figur 4 ersichtlichen Schließstellung befindet. Dadurch ist der Sekundärkanal
2 drucklos, ebenso wie die daran eventuell angeschlossenen Verbraucher. Über den Einlassanschluss
22 wird unter einem Primärdruck stehendes Druckmedium eingespeist, das somit auch
in dem Vorsteuer-Speisekanal 64a anliegt. Die beiden Betätigungskammern 62, 63 sind
über das Vorsteuerventil 25 entlüftet.
[0084] Zum Einschalten des Softstartventils 21 wird das Vorsteuerventil 25 über ein zugeführtes
elektrisches Steuersignal betätigt. Das Vorsteuerventil 25 öffnet den Durchgang durch
den Vorsteuerkanal 64, sodass ein dem Primärdruck entsprechendes fluidisches Vorsteuersignal
über den Vorsteuer-Arbeitskanal 64b hinweg in die erste Betätigungskammer 62 eingespeist
wird und dort die erste Betätigungsfläche 46 beaufschlagt. Durch die hieraus resultierende
Stellkraft wird das Betätigungselement 48 bis zur Anlage an der zweiten Anschlagfläche
54 verlagert, wobei es das Hauptventilglied 33 an seiner zweiten Betätigungsfläche
47 beaufschlagt und unter Überwindung der Federkraft der Federmittel 44 mitnimmt.
Hat das Betätigungselement 48 die zweite Anschlagfläche 54 erreicht, befindet sich
das Hauptventilglied 33 in der aus Figur 5 ersichtlichen Softstartstellung.
[0085] Das bisher noch die Ausgangsstellung einnehmende Umschaltventilglied 67 hält hierbei
die zweite Betätigungskammer 63 von dem Vorsteuerkanal 64 abgetrennt.
[0086] Beginnend mit dem Umschalten des Hauptventils 24 in die Softstartstellung beginnt
eine eine gewisse Zeit andauernde Softstartphase. Diese ist dadurch gekennzeichnet,
dass über den freigeschalteten Drucksteuerkanal 3 hinweg mit gedrosseltem Durchfluss
Druckmedium in den Sekundärkanal 2 einströmt, sodass der darin herrschende Sekundärdruck
allmählich ansteigt. Der Gradient des Druckanstieges lässt sich über die Einstellung
der ersten Drosseleinrichtung 38 variieren.
[0087] Über den Abgriffskanal 74 steht der aktuelle Sekundärdruck auch in der Steuerkammer
73 des Umschaltventils 26 an. Mit zunehmendem Anstieg des Sekundärdruckes steigt dementsprechend
die das Umschaltventilglied 67 beaufschlagende Umschaltkraft, was aber so lange keine
Auswirkung zeitigt, wie ein durch die Federeinrichtung 68 und durch den über den Eingangsabschnitt
75a anstehenden Fluiddruck definierter Schwellwert nicht erreicht ist.
[0088] Ist dieser Schwellwert erreicht, endet die Softstartphase. Die Umschaltkraft ist
nun ausreichend groß, um das Umschaltventilglied 67 in die aus Figur 6 ersichtliche
Umschaltstellung zu verlagern, was zur Folge hat, dass das fluidische Vorsteuersignal
durch den nun geöffneten ersten Zweigabschnitt 75c des Umschaltkanals 75 hindurch
auch in der zweiten Betätigungskammer 63 und mithin an der zweiten Betätigungsfläche
47 ansteht. Als Folge hiervon verlagert sich das Hauptventilglied 33 weiter bis in
die aus Figur 6 ersichtliche Offenstellung, wobei das Betätigungselement 48 an Ort
und Stelle verharrt. Da der Querschnitt des Längenabschnittes 55 kleiner ist als derjenige
der ersten Betätigungskammer 62, wirkt an dem Betätigungselement 48 eine Differenzkraft,
die es in Anlage an der zweiten Anschlagfläche 54 hält.
[0089] Durch das Umschalten in die Offenstellung wird der Sekundärkanal 2 über den durch
das Hauptventilglied 33 nun maximal freigeschalteten großen Strömungsquerschnitt,
also unter Umgehung der ersten Drosseleinrichtung 38, mit Druckmedium aus dem Primärkanal
1 versorgt. Dadurch erhöht sich der Sekundärdruck in kürzester Zeit bis zur Höhe des
Primärdruckes.
[0090] Um in die Grundstellung zurückzukehren, ist lediglich das Vorsteuerventil 25 abzuschalten,
sodass der Vorsteuer-Arbeitskanal 64b druckentlastet wird. Die Federmittel 44 verlagern
dann das Hauptventilglied 33 in die Schließstellung zurück.
[0091] Die Federmittel 68 des Umschaltventils 26 können hinsichtlich ihrer Federkraft einstellbar
ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine Variation der Umschaltschwelle. In der Regel
wird das Umschaltventil 26 so ausgelegt sein, dass die Umschaltschwelle bei einem
Sekundärdruck liegt, der der Hälfte des Primärdruckes entspricht.
[0092] Der besondere Vorteil des Softstartventils 21 besteht darin, dass es gemäß Figuren
1 bis 3 in einer Weise betreibbar ist, bei der dem eben anhand Figuren 4 bis 6 geschilderten
sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus ein zeitgesteuerter Betriebsmodus überlagert
ist. Der zeitgesteuerte Betriebsmodus ist zusätzlich zu dem sekundärdruckgesteuerten
Betriebsmodus aktiv, wenn ein Fluiddurchfluss durch den Zeitsteuerkanal 75d hindurch
möglich ist. Hierzu ist beim Ausführungsbeispiel lediglich die zweite Drosseleinrichtung
39 so zu justieren, dass sie den Zeitsteuerkanal 75d nicht mehr komplett absperrt,
sondern einen Durchfluss mit einer der gewählten Einstellung entsprechenden Strömungsrate
zulässt.
[0093] Bei dem kombinierten zeit- und sekundärdruckgesteuerten Betrieb gemäß Figuren 1 bis
3 laufen zum einen die anhand der Figuren 4 bis 6 oben geschilderten Vorgänge ab.
Die weitere Beschreibung kann sich daher schwerpunktmäßig auf den zeitabhängigen Faktor
beschränken.
[0094] In der Schließstellung gemäß Figur 1 ergibt sich funktionell kein Unterschied zu
dem Zustand der Figur 4, da der fluidische Vorsteuerkanal 64 drucklos ist.
[0095] Nach dem Umschalten in die Softstartstellung gemäß Figur 2 strömt Druckmedium aus
dem Eingangsabschnitt 75a des Umschaltkanals 75 durch den Zeitsteuerkanal 75d hindurch
in den Ausgangsabschnitt 75b und von dort in die zweite Betätigungskammer 63. Entsprechend
der von der zweiten Drosseleinrichtung 39 zugelassenen Strömungsrate findet eine allmähliche
Druckerhöhung in der zweiten Betätigungskammer 63 statt, sodass das Hauptventilglied
33 kontinuierlich in Richtung seiner maximalen Offenstellung verlagert wird, was bei
33a exemplarisch anhand einiger Zwischenstellungen strichpunktiert angedeutet ist.
Bei diesem allmählichen Verlagern in die Offenstellung wird der Strömungsquerschnitt
zwischen den beiden Abschnitten 36a, 36b der Ventilgliedaufnahme 32 zunehmend mehr
freigegeben, sodass auf diesem Weg ein gedrosseltes Überströmen in den Sekundärkanal
2 stattfindet, zusätzlich zu der parallel stattfindenden Strömung durch den Drucksteuerkanal
3 hindurch.
[0096] Es versteht sich, dass die Bewegung des Hauptventilgliedes 33 in Richtung der Offenstellung
erst beginnt, nachdem der Druck in der zweiten Betätigungskammer 63 ausreichend hoch
ist, um die Rückstellkraft der Federmittel 44 zu überwinden.
[0097] Gesetzt den Fall, der Sekundärdruck erreicht auch nach längerer Zeit nicht die zum
Betätigen des Umschaltventils 26 erforderliche Umschaltschwelle, gelangt das Hauptventilglied
33 nach einer gewissen Zeit, allein aufgrund des über die zweite Drosseleinrichtung
39 zuströmenden Druckmediums, in die den maximalen Durchfluss zwischen den beiden
Abschnitten 36a, 36b freigebende Offenstellung. Die tatsächliche Umschaltzeit hängt
von der Drosselungsintensität der zweiten Drosseleinrichtung 39 ab.
[0098] Steigt der Sekundärdruck jedoch innerhalb des durch die zweite Drosseleinrichtung
39 vorgegebenen Zeitfensters auf die Höhe der Umschaltschwelle für das Umschaltventil
26 an, wird Letzteres ungeachtet der bis dahin verstrichenen Zeit in der oben anhand
Figuren 4 bis 6 beschriebenen Weise in die Arbeitsstellung umgeschaltet. Dadurch ist
der Durchfluss durch den ersten Zweigabschnitt 75c freigegeben, sodass das Druckmedium
aus dem Vorsteuer-Arbeitskanal 64b zusätzlich zu dem über den Zeitsteuerkanal 75d
strömenden Fluid auch noch, nun jedoch ungedrosselt, über den ersten Zweigabschnitt
75c in die zweite Betätigungskammer 63 zuströmen kann. Dies führt dann zu einem praktisch
schlagartigen Umschalten in die den maximalen Durchfluss freigebende Offenstellung
des Hauptventils 24.
[0099] Bei der Betriebsweise mit sich überlagernden Betriebsmodi wird das Umschalten des
Hauptventils 24 in die den maximalen Durchfluss freigebende Offenstellung letztlich
dadurch bestimmt, welcher Druck zuerst den ein Umschalten hervorrufenden Schwellwert
erreicht hat, also entweder der über den Abgriffskanal 74 abgegriffene Sekundärdruck
oder der sich in der zweiten Betätigungskammer 63 aufbauende Betätigungsdruck.
[0100] Beim Ausführungsbeispiel wird der im Sekundärkanal 2 herrschende Druck dem Umschaltventil
26 unmittelbar als die Umschaltkraft liefernder Steuerdruck aufgeschaltet. Alternativ
bestünde jedoch auch die Möglichkeit, das Umschaltventil 26 elektrisch betätigbar
auszubilden, wobei das elektrische Umschaltsignal unter Mitwirkung eines Drucksensors
oder Druckschalters erzeugt wird, der den Sekundärdruck erfasst.
[0101] Abschließend sei noch kurz auf das optionale Hilfsventil 69 eingegangen. Dieses besitzt
ein Hilfsventilglied 77, das in den Verlauf des Vorsteuer-Arbeitskanals 64b eingeschaltet
ist und in der normalerweise eingenommenen, aus der Zeichnung ersichtlichen unbetätigten
Grundstellung einen freien Durchgang durch den Vorsteuer-Arbeitskanal 64b ermöglicht
und dabei gleichzeitig auch eine ununterbrochene Verbindung zwischen diesem Vorsteuer-Arbeitskanal
64b und dem Eingangsabschnitt 75a des Umschaltkanals 75.
[0102] Das Hilfsventil 69 ist über einen der besseren Unterscheidbarkeit wegen nur strichpunktiert
angedeuteten Hilfs-Steuerkanal 78 an den Primärkanal 1 oder den Abschnitt 36a der
Ventilgliedaufnahme 32 angeschlossen, wobei dieser Hilfs-Steuerkanal 78 in der Grundstellung
durch das Hilfsventil 69 abgesperrt ist.
[0103] Das Hilfsventil 69 ermöglicht eine Aktivierung des Softstartventils 21 bei nicht
betätigtem Vorsteuerventil 25, wenn also der Vorsteuer-Arbeitskanal 64b drucklos ist.
Durch gemäß Pfeil 79 erfolgendes manuelles Umschalten des Hilfsventils 69 in eine
betätigte Arbeitsstellung wird eine Fluidverbindung zwischen dem Hilfs-Steuerkanal
78 und dem Eingangsabschnitt 75a des Umschaltkanals 75 geschaffen, der einen Betrieb
genauso zulässt, wie wenn das fluidische Vorsteuersignal anstehen würde.
[0104] Das Hilfsventil 69 ist zweckmäßigerweise selbstrückstellend ausgebildet. Es kehrt
selbsttätig in die Grundstellung zurück, wenn durch Betätigung des Vorsteuerventils
25 in dem zwischen dem Hilfsventil 69 und dem Vorsteuerventil 25 verlaufenden Kanalast
des Vorsteuer-Arbeitskanals 64b das fluidische Vorsteuersignal ansteht. Dieses beaufschlagt
das Hilfsventilglied 77 entgegen der Pfeilrichtung 79 und verlagert es in die Grundstellung
zurück. Somit erübrigt sich eine manuelle Rückstellung des Hilfsventils 69 in die
unbetätigte Grundstellung.
[0105] Ein Vorteil des geschilderten Ventilaufbaus liegt auch in der Unempfindlichkeit des
Softstartventils 21 gegenüber Druckschwankungen im Primärkanal 1 oder Sekundärkanal
2. Sollte wegen eines Druckabfalls die am Umschaltventil 26 wirkende Umschaltkraft
so weit absinken, dass das Umschaltventil 26 in die Ausgangsstellung zurückschaltet,
wirkt sich dies auf die Offenstellung des Hauptventilgliedes 33 nicht aus, weil das
in der zweiten Betätigungskammer 63 befindliche Vorsteuerfluid eingesperrt bleibt
und nicht entweichen kann. Ist gleichzeitig der zeitgesteuerte Betriebsmodus aktiv,
steht zudem ständig auch über die zweite Drosseleinrichtung 39 Druckmedium in der
zweiten Betätigungskammer 63 an, das die Offenstellung des Hauptventilgliedes 33 aufrechterhält.
[0106] Zum Schluss sei noch auf eine vorteilhafte Ausstattungsvariante der Softstart-Ventileinrichtung
21 verwiesen, die lediglich in Figur 2 angedeutet ist. Diese Variante sieht einen
Fluidabgriffskanal 80 vor, der einenends in einen stromauf der ersten Drosseleinrichtung
38 vorhandenen Fluidraum mündet, welcher exemplarisch von dem stromauf der ersten
Drosseleinrichtung 38 liegenden eingangsseitigen Kanalabschnitt 3a des Drucksteuerkanals
3 gebildet ist. Alternativ könnte es sich bei diesem Fluidraum auch um den Abschnitt
36c der Ventilgliedaufnahme 32 handeln. Jedenfalls handelt es sich um einen Fluidraum,
der in der Schließstellung des Hauptventils vom Primärkanal 1 abgetrennt ist, jedoch
mit Beginn der Softstartphase sofort direkt, über den Abschnitt 36a, mit dem Primärkanal
1 verbunden ist.
[0107] Mit seinem entgegengesetzten Ende mündet der Fluidabgriffskanal 80 zur Außenfläche
des Gehäuses 28, wo ihm nicht näher gezeigte Anschlussmittel zugeordnet sind, die
den Anschluss einer zu einem Verbraucher führenden Fluidleitung ermöglichen. Der Verbraucher
ist beispielsweise das Vorsteuerventil eines vorgesteuerten Mehrwegeventils.
[0108] Der Effekt dieser optionalen Bauform liegt darin, dass über den Fluidabgriffskanal
80 sofort der volle Primärdruck abgreifbar ist, wenn das Hauptventil 24 in die Softstartstellung
umgeschaltet ist. Unabhängig vom allmählichen Druckaufbau im Sekundärkanal 2 kann
dann ein an den Fluidabgriffskanal 80 angeschlossener Verbraucher sofort mit dem ungedrosselten
Primärdruck beaufschlagt werden. Die Softstart-Ventileinrichtung 21 gibt dann also
gleichzeitig und unabhängig voneinander ein gedrosseltes und ein ungedrosseltes Druckmedium
aus.
1. Softstart-Ventileinrichtung, mit einem zwischen einen ein unter einem Primärdruck
stehendes Druckmedium führenden Primärkanal (1) und einen Sekundärkanal (2) eingeschalteten
Hauptventil (24), das aus einer die Verbindung zwischen Primärkanal (1) und Sekundärkanal
(2) abtrennenden Schließstellung in eine diese Verbindung für maximalen Durchfluss
freigebende Offenstellung umschaltbar ist, wobei die für dieses Umschalten verantwortliche
Öffnungskraft in einem sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus der Ventileinrichtung
von dem sich im Sekundärkanal (2) allmählich aufbauenden Sekundärdruck des Druckmediums
abgeleitet ist, das über eine erste Drosseleinrichtung (38) hinweg aus dem Primärkanal
(1) in den Sekundärkanal (2) zuströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung gleichzeitig zu dem sekundärdruckgesteuerten Betriebsmodus
in einem diesem Betriebsmodus überlagerten, das Hauptventil (24) unabhängig vom Sekundärdruck
rein zeitabhängig in die Offenstellung umschaltenden zeitgesteuerten Betriebsmodus
betreibbar ist, wobei die für dieses zeitabhängige Umschalten verantwortliche Öffnungskraft
von einem durch eine zweite Drosseleinrichtung (39) hindurchströmenden Druckmedium
abgeleitet ist.
2. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drosseleinrichtung (39) in einem Zeitsteuerkanal (75d) angeordnet ist,
wobei Absperrmittel (70) vorhanden sind, die ein Absperren des Fluiddurchganges durch
diesen Zeitsteuerkanal (75d) ermöglichen, um den zeitgesteuerten Betriebsmodus abzuschalten,
wobei die Absperrmittel (70) zweckmäßigerweise von der in eine Absperrstellung einstellbaren
zweiten Drosseleinrichtung (39) gebildet sind.
3. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosseleinrichtung (38) hinsichtlich der durch sie vorgebbaren Drosselungsintensität
einstellbar ausgebildet ist und /oder dass die zweite Drosseleinrichtung (39) hinsichtlich
der durch sie vorgebbaren Drosselungsintensität einstellbar ausgebildet ist.
4. Softstart-ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkanal (2) in der Schließstellung des Hauptventils (24) mit einem Entlastungskanal
(4) verbunden ist.
5. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- das Hauptventil (24) ist zwischen der Schließstellung, der Offenstellung und einer
Softstartstellung umschaltbar, wobei es in der Softstartstellung den Sekundärkanal
(2) über einen die erste Drosseleinrichtung (38) enthaltenden Drucksteuerkanal (3)
hinweg mit dem Primärkanal (1) verbindet und in der Offenstellung eine die erste Drosseleinrichtung
(38) umgehende, direkte Verbindung zwischen Primärkanal (1) und Sekundärkanal (2)
freischaltet,
- es ist ein zur Beeinflussung der Schaltstellung des Hauptventils (24) dienendes
Vorsteuerventil (25) vorhanden, bei dessen Betätigung ein fluidisches Vorsteuersignal
erzeugt wird, das eine erste Betätigungsfläche (46) des Hauptventils (24) beaufschlagt,
um das Hauptventil (24) aus der Schließstellung in die Softstartstellung umzuschalten,
- es ist außerdem ein durch den im Sekundärkanal (2) herrschenden Sekundärdruck betätigbares Umschaltventil (26)
vorhanden, das bei einer vorbestimmten Höhe des Sekundärdruckes das vom Vorsteuerventil
(25) erzeugte fluidische Vorsteuersignal einer zweiten Betätigungsfläche (47) des
Hauptventils (24) aufschaltet, um das Hauptventil (24) aus der Softstartstellung in
die Offenstellung umzuschalten,
- die zweite Drosseleinrichtung (39) ist so angeschlossen, dass an ihrem Eingang das
fluidische Vorsteuersignal anliegt und ihr Ausgang mit der zweiten Betätigungsfläche
(47) verbunden ist.
6. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Betätigungsflächen (46, 47) in die gleiche Richtung weisen.
7. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Schaltstellungen des Hauptventils (24) durch entsprechende Schaltstellungen
eines beweglichen Hauptventilgliedes (33) vorgegeben sind, wobei die erste und die
zweite Betätigungsfläche (46, 47) jeweils ausgebildet ist, um antriebsmäßig mit dem
Hauptventilglied (33) zusammenzuwirken.
8. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungsfläche (46) an einem bezüglich des Hauptventilgliedes (33) separaten
Betätigungselement (48) ausgebildet ist, das bei Beaufschlagung durch das fluidische
Vorsteuersignal unter Mitnahme des Hauptventilgliedes (33) bis zur Anlage an einer
die Softstartstellung vorgebenden Anschlagfläche (54) verlagerbar ist, wobei sich
das Hauptventilglied (33) von dem Betätigungselement (48) entfernt, wenn es anschließend
durch die Fluidbeaufschlagung der zweiten Betätigungsfläche (47) in Richtung der Offenstellung
weiterbewegt wird.
9. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (48) axial im Anschluss an das linear verschiebbare Hauptventilglied
(33) angeordnet ist und in einer lediglich die Übertragung drückender Stellkräfte
erlaubenden Weise lose am Hauptventilglied (33) anliegt.
10. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betätigungsfläche (47) fest am Hauptventilglied (33) angeordnet ist, insbesondere
derart, dass sich die zweite Betätigungsfläche (47) von der ersten Betätigungsfläche
(46) entfernt, wenn das Hauptventil (24) aus der Softstartstellung in die Offenstellung
umgeschaltet wird.
11. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu der zweiten Betätigungsfläche (47) führender Umschaltkanal (75) vorhanden
ist, der mit einem das fluidische Vorsteuersignal liefernden Vorsteuerkanal (64) kommuniziert
und in dessen Verlauf, in Parallelschaltung, das Umschaltventil (26) und die zweite
Drosseleinrichtung (39) eingeschaltet sind, wobei die zweite Betätigungsfläche (47)
zweckmäßigerweise eine zweite Betätigungskammer (63) begrenzt, die mit dem Umschaltkanal
(75) kommuniziert.
12. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (26) ein durch eine insbesondere von einer Federeinrichtung (68)
gelieferte Haltekraft in eine Ausgangsstellung vorgespanntes Umschaltventilglied (67)
aufweist, das entgegenge-setzt zu der Haltekraft von einer von dem im Sekundärkanal
(2) herrschenden Sekundärdruck abhängigen Umschaltkraft beaufschlagt ist.
13. Softstart-Ventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventilglied (67) den Fluiddurchgang durch einen Umschaltkanal (75) steuert,
der einenends mit dem fluidischen Vorsteuersignal des Vorsteuerventils (25) beaufschlagbar
ist und andernends zu der zweiten Betätigungsfläche (47) führt, derart, dass der Fluiddurchgang
in der Ausgangsstellung des Umschaltventilgliedes (67) abgesperrt und bei aufgrund
des Erreichens eines Sekundärdruckes vorbestimmter Höhe in eine Umschaltstellung ausgelenktem
Umschaltventilglied (67) freigegeben ist.
14. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der im Sekundärkanal (2) herrschende Sekundärdruck dem Umschaltventil (26) unmittelbar
selbst als zum Hervorrufen der Umschaltkraft dienender Steuerdruck aufgeschaltet ist.
15. Softstart-Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromauf der ersten Drosseleinrichtung (38) liegender Fluidraum (3a) vorhanden
ist, der in der Schließstellung vom Primärkanal (1) abgetrennt und wenigstens in der
Softstartstellung mit dem Primärkanal (1) verbunden ist und der mit einem Fluidabgriffskanal
(80) in Verbindung steht, der während der Softstartphase einen ungedrosselten Fluidabgriff
ermöglicht.
1. Soft-start valve device with a main valve (24), connected between a primary passage
(1) supplying pressure medium under primary pressure and a secondary passage (2),
which is switchable from a closed position shutting off the connection between primary
passage (1) and secondary passage (2) into an open position releasing this connection
to allow maximum flow, wherein the opening force responsible for this switching is
derived - in a secondary-pressure-controlled operating mode of the valve unit - from
the secondary pressure of the pressure medium building up gradually in the secondary
passage (2) and flowing via a first restrictor device (38) from the primary passage
(1) into the secondary passage (2), characterised in that the valve device may be operated, simultaneously to the secondary-pressure-controlled
operating mode, in a time-controlled operating mode superimposed on the former operating
mode and switching the main valve (24) into the open position depending purely on
time and independent of the secondary pressure, wherein the opening force responsible
for this time-dependent switching is derived from a pressure medium flowing through
a second restrictor device (39).
2. Soft-start valve device according to claim 1, characterised in that the second restrictor device (39) is located in a time control passage (75d), wherein
isolating means (70) are provided which allow the fluid flow through this time control
passage (75d) to be shut off in order to switch off the time-controlled operating
mode, wherein the isolating means (70) are expediently formed by the second restrictor
device (39) which may be set in an isolating position.
3. Soft-start valve device according to claim 1 or 2, characterised in that the first restrictor device (38) is designed to be adjustable in respect of the intensity
of restriction it is able to preset and/or that the second restrictor device (39)
is designed to be adjustable in respect of the intensity of restriction it is able
to preset.
4. Soft-start valve device according to according to any of claims 1 to 3, characterised in that the secondary passage (2) is connected to a relief passage (4) in the closed position
of the main valve (24).
5. Soft-start valve device according to any of claims 1 to 4,
characterised by the following features:
- the main valve (24) is switchable between the closed position, the open position
and a soft start position, wherein in the soft start position it connects the secondary
passage (2) with the primary passage (1) via a pressure control passage (3) containing
the first restrictor device (38), and in the open position isolates a direct connection
between the secondary passage (2) and the primary passage (1), bypassing the first
restrictor device (38),
- a pilot valve (25) is provided to influence the control position of the main valve
(24) and which on actuation generates a fluidic pilot signal which pressurises a first
actuating face (46) of the main valve (24) in order to switch the main valve (24)
from the closed position into the soft start position, and
- also provided is a switching valve (26) which may be actuated by the secondary pressure
prevailing in the secondary passage (2) and which, at a predetermined level of the
secondary pressure, impresses the fluidic pilot signal generated by the pilot valve
(25) on to a second actuating face (47) of the main valve (24), in order to switch
the main valve (24) from the soft start position into the open position,
- the second restrictor device (39) is so connected that the fluidic pilot signal
is applied to its inlet, and its outlet is connected to the second actuating face
(47).
6. Soft-start valve device according to claim 5, characterised in that the two actuating faces (46, 47) face in the same direction.
7. Soft-start valve device according to claim 5 or 6, characterised in that the three control positions of the main valve (24) are preset by corresponding control
positions of a movable main valve member (33), wherein the first and second actuating
faces (46, 47) are each designed for driving interaction with the main valve member
(33).
8. Soft-start valve device according to claim 7, characterised in that the first actuating face (46) is provided on an actuating element (48) separate from
the main valve member (33) and which when acted on by the fluidic pilot signal may
be shifted, accompanied by the main valve member (33), until it makes contact with
a stop face (54) which presets the soft start position, wherein the main valve member
(33) is removed from the actuating element (48) when it is then moved on intro the
open position through fluidic pressurisation by the second actuating face (47).
9. Soft-start valve device according to claim 8, characterised in that the actuating element (48) is expediently located axially following the linearly
movable main valve member (33) and fits up loosely against the main valve member (33)
in a manner which only allows the transfer of pressing control forces.
10. Soft-start valve device according to any of claims 7 to 9, characterised in that the second actuating face (47) is fixed rigidly to the main valve member (33), in
particular in such a way that the second actuating face (47) is removed from the first
actuating face (46) when the main valve (24) is switched from the soft start position
into the open position.
11. Soft-start valve device according to any of claims 5 to 10, characterised in that a switching passage (75) leading to the second actuating face (47) is provided and
communicates with a pilot passage (64) supplying the pilot signal, and in the course
of which the switching valve (26) and the second restrictor device (39) are inserted,
connected in parallel, wherein the second actuating face (47) expediently bounds a
second actuating chamber (63) which communicates with a switching passage (75).
12. Soft-start valve device according to any of claims 5 to 11, characterised in that the switching valve (26) has a switching valve member (67), biased in an initial
position by a holding force provided in particular by a spring device (68) which is
acted upon, opposite to the holding force, by a switching force depending on the secondary
pressure prevailing in the secondary passage (2).
13. Soft-start valve device according to claim 12, characterised in that the switching valve member (67) controls the passage of fluid through a switching
passage (75) which at one end is acted upon by the fluidic pilot signal of the pilot
valve (25), and at the other end leads to the second actuating face (47) in such a
way that the passage of fluid is blocked in the initial position of the switching
valve member (67), and is allowed with the reaching of a predetermined level of secondary
pressure which deflects the switching valve member (67) into a switching position.
14. Soft-start valve device according to any of claims 5 to 13, characterised in that the secondary pressure prevailing in the secondary passage (2) is itself directly
applied to the switching valve (26) as the control pressure used to generate the switching
force.
15. Soft-start valve device according to any of claims 5 to 14, characterised in that there is a fluid space (3a) lying upstream of the first restrictor device (38) which
in the closed position is isolated from the primary passage (1) and at least in the
soft start position is connected to the primary passage (1), and which is connected
to a fluid tapping passage (80) which allows unrestricted fluid take-off during the
soft start phase.
1. Ensemble de soupape à démarrage progressif, avec une soupape principale (24) insérée
entre un canal primaire (1) conduisant un agent de pression mis sous une pression
primaire et un canal secondaire (2), laquelle soupape est commutable d'une position
fermée coupant la liaison entre le canal primaire (1) et le canal secondaire (2) à
une position ouverte libérant cette liaison pour un débit maximal, la force d'ouverture
responsable de cette commutation étant issue, lorsque l'ensemble de soupape est dans
un mode de fonctionnement commandé par la pression secondaire, de la pression secondaire
de l'agent de pression s'établissant progressivement dans le canal secondaire (2),
qui s'écoule du canal primaire (1) au canal secondaire (2) en passant par un premier
dispositif d'étranglement (38), caractérisé en ce que l'ensemble soupape peut être exploité en même temps dans le mode de fonctionnement
commandé par la pression secondaire et dans un mode de fonctionnement commandé par
le temps superposé à ce mode de fonctionnement et commutant la soupape principale
(24) dans la position ouverte indépendamment de la pression secondaire, uniquement
en fonction du temps, la force d'ouverture responsable de cette commutation fonction
du temps étant issue d'un agent de pression traversant le deuxième dispositif d'étranglement
(39).
2. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième dispositif d'étranglement (39) est placé dans un canal de commande de
temps (75d), des moyens de fermeture (70) étant prévu qui permettent de bloquer le
passage de fluide par ce canal de commande de temps (75d) pour désactiver le mode
de fonctionnement commandé par le temps, les moyens de fermeture (70) étant formés
de manière avantageuse par le deuxième dispositif d'étranglement (39) réglable dans
une position de fermeture.
3. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier dispositif d'étranglement (38) est réalisé de manière réglable en ce qui
concerne l'intensité d'étranglement qu'il peut prédéfinir et/ou en ce que le deuxième dispositif d'étranglement (39) est réalisé de manière réglable en ce
qui concerne l'intensité d'étranglement qu'il peut prédéfinir.
4. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le canal secondaire (2) est relié à un canal de décharge (4) lorsque la soupape principale
(24) est en position fermée.
5. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé par les caractéristiques suivantes :
- la soupape principale (24) est commutable entre la position fermée, la position
ouverte et une position de démarrage progressif, cette soupape reliant dans la position
de démarrage progressif le canal secondaire (2) au canal primaire (1) par le biais
d'un canal de commande de pression (3) contenant le premier dispositif d'étranglement
(38) et libérant dans la position ouverte une liaison directe, contournant le premier
dispositif d'étranglement (38), entre le canal primaire (1) et le canal secondaire
(2),
- il est prévu une soupape pilote (25) servant à influencer la position de commutation
de la soupape principale (24), lors de l'actionnement de laquelle un signal pilote
fluidique est généré, qui sollicite une première surface d'actionnement (46) de la
soupape principale (24) pour commuter la soupape principale (24) de la position fermée
à la position de démarrage progressif,
- il est prévu en plus une soupape de commutation (26) actionnable par la pression
secondaire régnant dans le canal secondaire (2), qui, lorsque la pression secondaire
est à une valeur prédéfinie, relie le signal pilote fluidique généré par la soupape
pilote (25) à une deuxième surface d'actionnement (47) de la soupape principale (24)
pour commuter la soupape principale (24) de la position de démarrage progressif à
la position de travail,
- le deuxième dispositif d'étranglement (39) est raccordé de telle sorte que le signal
pilote fluidique s'applique à son entrée et que sa sortie est reliée à la deuxième
surface d'actionnement (47).
6. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux surfaces d'actionnement (46, 47) sont dirigées dans le même sens.
7. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les trois positions de commutation de la soupape principale (24) sont prédéterminées
par des positions de commutation correspondantes d'un organe de soupape principale
mobile (33), la première et la deuxième surfaces d'actionnement (46, 47) étant réalisées
respectivement pour coopérer par entraînement avec l'organe de soupape principale
(33).
8. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première surface d'actionnement (46) est réalisée au niveau d'un élément d'actionnement
(48) séparé par rapport à l'organe de soupape principale (33), qui peut être déplacé
en cas de sollicitation par le signal pilote fluidique en entraînant l'organe de soupape
principale (33) jusqu'à ce qu'il s'applique contre une surface de butée (54) prédéfinissant
la position de démarrage progressif, l'organe de soupape principale (33) s'éloignant
de l'élément d'actionnement (48), lorsqu'il continue ensuite à être déplacé par la
sollicitation fluidique de la deuxième surface d'actionnement (47) en direction de
la position ouverte.
9. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (48) est disposé axialement à la suite de l'organe de soupape
principale (33) déplaçable de manière linéaire et s'appuie de manière lâche contre
l'organe de soupape principale (33) d'une manière permettant simplement la transmission
d'efforts de commande de poussée.
10. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la deuxième surface d'actionnement (47) est disposée rigidement au niveau de l'organe
de soupape principale (33), en particulier de telle manière que la deuxième surface
d'actionnement (47) s'éloigne de la première surface d'actionnement (46) lorsque la
soupape principale (24) est commutée de la position de démarrage progressif à la position
ouverte.
11. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 5 à 10,
caractérisé en ce qu'il est prévu un canal de commutation (75) conduisant à la deuxième surface d'actionnement
(47), qui communique avec un canal pilote (64) fournissant le signal pilote fluidique
et dans le cheminement duquel, dans un montage en parallèle, sont insérés la soupape
de commutation (26) et le deuxième dispositif d'étranglement (39), la deuxième surface
d'actionnement (47) délimitant de manière avantageuse une deuxième chambre d'actionnement
(63), qui communique avec le canal de commutation (75).
12. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 5 à 11,
caractérisé en ce que la soupape de commutation (26) présente un organe de soupape de commutation (67)
précontraint dans une position de départ par un effort de retenue, fourni en particulier
par un dispositif à ressort (68), qui est sollicité de manière opposée à l'effort
de retenue par une force de commutation dépendant de la pression secondaire régnant
dans le canal secondaire (2).
13. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de soupape de commutation (67) commande le passage de fluide par un canal
de commutation (75), qui est sollicité d'un côté avec le signal pilote fluidique de
la soupape pilote (25) et conduit de l'autre côté à la deuxième surface d'actionnement
(47) de telle sorte que le passage de fluide est bloqué dans la position de départ
de l'organe de soupape de commutation (67) et est libéré lorsque l'organe de soupape
de commutation (67) est déplacé dans une position de commutation du fait qu'une pression
secondaire de valeur prédéterminée est atteinte.
14. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une des revendications 5 à 13,
caractérisé en ce que la pression secondaire régnant dans le canal secondaire (2) est reliée directement
à la soupape de commutation (26) sous forme de pression de commande servant à générer
la force de commutation.
15. Ensemble de soupape à démarrage progressif selon l'une quelconque des revendications
5 à 14, caractérisé en ce qui est prévue une chambre de fluide (3a) située en amont du premier dispositif d'étranglement
(38), qui est séparée du canal primaire (1) dans la position fermée et est reliée
au canal primaire (1) au moins dans la position de démarrage progressif et qui est
en relation avec un canal de prélèvement de fluide (80), qui permet un prélèvement
de fluide non étranglé pendant la phase de démarrage progressif.