Magnetventil-Vorrichtung

Abstract

 Bei einer Magnetventil-Vorrichtung (M) mit wenigstens zwei in einem Gehäuse (6, 6', 42) nebeneinanderliegenden Wege-Sitzventilen mit je einem Ventilstößel (11, 12) und mit einem am Gehäuse mit zur Bewegungsrichtung der zueinander parallelen Ventilstößel (11, 12) paralleler Ankerhubrichtung befestigten Tauchankermagneten (7, 7'), von dessen Anker (15) beide Ventilstößel (11, 12) gemeinsam mittels eines Querteils (24) beaufschlagbar sind, auf das die Ankerhubbewegung mittels eines im Magnetkern (17) geführten Schafts (23) übertragbar ist, bildet der Schaft (23) mit dem Querteil (24) ein einstückiges, umgekehrt T-förmiges Übertragungsglied (G), das im Magnetkern (17) kippsicher abgestützt ist und dessen Schaft (23) vom Anker (15) direkt beaufschlagt wird. Zur Magnetentlastung kann ein Ventilstößel (12) mit einer Nacheilung gegenüber dem anderen Ventilstößel (11) beaufschlagt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Magnetventil-Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

[0002] Bei einer aus DE-B-10 85 736 bekannten Magnetventil-Vorrichtung werden die beiden Ventilstößel über ein auf den Ventilstößelenden liegendes Querjoch beaufschlagt, an dem in einer mittigen Mulde der baulich vom Querjoch getrennte Schaft angreift. Der Schaft wird von einer Feder über den Anker druckbeaufschlagt und im Magnetkern geführt. Da das Querjoch kippen kann, lassen sich die Zeitpunkte nicht einstellen, Zu denen während eines Ankerhubs die beiden Sitzventile betätigt werden. Das Sitzventil, das gerade den geringeren Widerstand leistet, wird zuerst, gegebenenfalls vollständig, betätigt; das andere Sitzventil hingegen erst dann, wenn das Querjoch auf Anschlag geht. Daraus resultiert auch eine unerwünschte Querbelastung für den Schaft.

[0003] Bei einer Magnetventil-Vorrichtung einer anderen Art gemäß FR-B-23 67 972 ist der Anker als Ankerscheibe ausgebildet, die mit einem einstückig angeformten Schaft im Ventilgehäuse geführt wird. Die Ventilstößel greifen mit vergrößerten Endscheiben in Hohlräume der Ankerscheibe ein und werden vom Betätigungsmagneten durch Ziehen beaufschlagt. Es wird wegen der Bauweise und wegen einer synchronen und gleichzeitigen Betätigung beider Sitzventile ein sehr kräftiger und großvolumiger Betätigungsmagnet benötigt. Außerdem ist - da der Anker mit seinem Schaft in das Ventilgehäuse integriert ist - die Konstruktion des Ventilkörpers aufwendig.

[0004] Bei einer aus US-A-24 76 519 bekannten Magnetventil-Vorrichtung durchsetzt ein in den Anker eingeschraubter Stößel das Gehäuse der beiden Sitzventile. Am dem Betätigungsmagneten gegenüberliegenden Ende des Stößels ist ein Waagebalken vorgesehen, der an beiden Ventilstößeln angreift und durch eine auf den Stößel aufgeschraubte Mutter abgestützt ist. Es ergeben sich schwierig Zu beherrschende Dichtbereiche und eine große Baulänge. Der Waagebalken kann relativ zum Stößel kippen, so daß weder eine synchrone noch eine zeitlich genau festlegbare Betätigung der Sitzventile bei einem Ankerhub gewährleistet ist.

[0005] Es ist ferner aus der Druckschrift D 7704 CB "Wegeschieberblöcke CB", Febr. 1991, der Firma Heilmeier & Weinlein, bekannt, für doppeltwirkende Verbraucher 4/2-Wege-Sitzventile mit Magnetbetätigung zu verwenden, wobei jeweils zwei Sitzventile in einem Gehäuse zusammengefaßt und durch einen gemeinsamen Betätigungsmagneten betätigt sind. Der Detailaufbau ist aus der Druckschrift D 7704 "Wegesitzventile VP", Febr. 1991, der Firma Heilmeier & Weinlein, bekannt. Die Ventilstößel der beiden Sitzventile stehen mit ihren freien Enden an einer Gehäuseseite vor. Auf der an diese Gehäuseseite angrenzenden Gehäuseseite ist ein Adaptergehäuse montiert, das den Betätigungsmagneten trägt. Im Adaptergehäuse ist ein gabelförmiger Winkelhebel gelagert, der um das Gehäuse herumgreift und mit seinen Gabelzinken beide Ventilstößel gemeinsam betätigt, wenn sein freies Ende vom Anker beaufschlagt wird. Der Innenraum des Adaptergehäuses ist drucklos. Nachteilig ist die große Baugröße und der relativ hohe große unregelmäßig geformte Dichtbereiche. Solche Vorrichtungen werden, z.B., für automatische Werkzeuge an Bearbeitungszentren, zur Steuerung von in automatische Produktionsabläufe eingegliederten Spann-, Klemm- oder Fügevorrichtungen oder auch an Fahrzeugen benutzt, d.h., in Bereichen, in denen sie verschmutzen und gereinigt werden müssen oder beim Reinigen der sie tragenden Einrichtungen mitgereinigt werden. Die übliche Reinigung mit Dampfstrählgeräten oder ähnlich mechanisch und chemisch aggressiven Mitteln beschädigt oder überwindet häufig die Dichtungen, wodurch trotz des hohen Herstellungs- und Montageaufwands Schmutz und aggressive Reinigungsmittel eindringen und zu Störungen führen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetventil-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kompakt und baulich einfach ist sowie mit einem kleinen und leichten Betätigungsmagneten auskommt. wobei sich die Zeitpunkte, an denen Sitzventile während eines Magnethubs betätigt (geöffnet oder geschlossen) werden, exakt und reproduzierbar einstellen lassen.

[0007] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0008] Das in den Tauchankermagneten integrierte Übertragungsglied ermöglicht eine kompakte und einfache Bauweise mit widerstandsfähigen und einfachen Dichtbereichen zwischen dem Ventilgehäuse und dem Tauchankermagneten. Es läßt sich ein kleiner, kostengünstiger und leichter Standardmagnet verwenden. Die Konstruktion des Ventilgehäuses und der Sitzventile ist konventionell. Der im Magnetkern kippsicher geführte Ouerteil betätigt die beiden Sitzventile zu genau und reproduzierbar festlegbaren Zeitpunkten während eines Ankerhubs, d.h., unabhängig davon, ob die Sitzventile unterschiedliche Betätigungswidestände haben oder nicht oder ob eine negative Überdeckung gebraucht wird oder nicht. Es ist ferner zur Vermeidung von Hemmkräften bei der Bewegung des Übertragungsgliedes vorteilhaft, die Kippabstützung des Querteils über den Schaft zwischen den freien Enden der Ventilstößel und dem Anker zu bewerkstelligen.

[0009] Im Hinblick auf einen kleinen, leichten und kostengünstigen Tauchankermagneten ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 2 wichtig. Denn durch die Nacheilung braucht der für beide Sitzventile vorgesehene gemeinsame Tauchankermagnet jeweils nur ein Sitzventil nach dem anderen zu betätigen. Solche Standard-Tauchankermagneten haben eine relativ steile Kennlinie über den Hub. Die Kraft reicht dann gerade aus, das erste Sitzventil problemlos zu betätigen. Das zweite Sitzventil braucht erst betätigt zu werden, wenn die Magnetkraft nach anfänglichem Ankerhub erheblich angewachsen ist, so daß die für das zweite Sitzventil nötige zusätzliche Kraft für den Magneten keine Rolle mehr spielt. Zudem wird ein oftmals aus anderen Gründen erwünschte negative Überdeckung erzielt. Bei den üblichen Magnethüben von 1,1 - 1,5mm reicht eine Nacheilung von 0,1 - 0,3mm aus, ohne daß dies auf die Ventilfunktion einen spürbaren Einfluß hätte.

[0010] Die Nacheilung zwecks Entlastung des Tauchahkermagneten wird bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 auf baulich einfache Weise erreicht. Der Zeitpunkt der oder die Position des Ankers bei der Betätigung des zweiten Sitzventils läßt sich von vornherein genau festlegen.

[0011] Sitzventils läßt sich von vornherein genau festlegen.

[0012] Aus den Ansprüche 4 und 5 sind zwei Bauvarianten zu entnehmen, bei denen der Tauchankermagnet auf baulich einfache Weise durch die Nacheilung entlastet wird.

[0013] Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 6 ist ein gestaltfestes Übertragungsglied vorgesehen, das einfach herstellbar (Drehteil) ist und keine Drehsicherung benötigt.

[0014] Im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 7 zweckmäßig. Durch die Ausnehmung des Magnetkerns wird der Magnetschluß über den Kern nicht beeinträchtigt.

[0015] Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 8 ist das Übertragungsglied leichtgängig gelagert und trotzdem zuverlässig gegen unerwünschte Kippbewegungen gesichert.

[0016] Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 9 läßt sich ein preiswerter Tauchankermagnet verwenden, der nur flüssigkeitsdicht zu sein braucht und deshalb keine dicken oder schweren Gehäusewände oder Gehäuseteile benötigt. Außerdem ist er korrosionsfest. Anstelle eines nur flüssigkeitsdichten Tauchankermagneten könnte auch ein druckfester verwendet werden, der dem vollen Arbeitsdruck auszusetzen ist.

[0017] Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

als Blockschaltbild eine hydraulische Steuerung,

Fig. 2

einen Teilschnitt einer Magnetventil-Vorrichtung,

Fig. 3

einen Detailschnitt zu Fig. 2, und

Fig. 4

einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform, zu der auch Fig. 2 als Schnitt in der Schnittebene II-II paßt.

[0018] Eine hydraulische Steuerung H gemäß Fig. 1 weist einen Verbraucher V auf, beispielsweise einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 5. Über Arbeitsleitungen 3, 4 ist der Verbraucher V mit einer Magnetventil-Vorrichtung M verbunden, an die eine Druckleitung 1 und eine Rücklaufleitung 2 angeschlossen ist. Die Magnetventil-Vorrichtung M weist zwei 4/2-Wege-Sitzventile S auf, deren jedes einen Betätigungsmagneten 7, 7, (Tauchankermagneten )an seinem Gehäuse 6, 6' besitzt. In den dargestellten Absperrstellungen werden die Ventile bei nicht erregten Betätigungsmagneten 7, 7, von Federn 8 gehalten (Haltestellung des Verbrauchers V). Bei Erregen des Betätigungsmagneten 7 wird die Druckleitung 1 mit der Arbeitsleitung 3 verbunden, während gleichzeitig die Arbeitsleitung 4 mit der Rücklaufleitung 2 verbunden ist. Der Zylinder 5 wird nach unten verstellt. Wird hingegen bei entregtem Betätigungsmagneten 7 der Betätigungsmagnet 7' erregt, dann wird die Druckleitung 1 mit der Arbeitsleitung 4 und die Rücklaufleitung 2 mit der Arbeitsleitung 3 verbunden. Der Zylinder 5 wird nach oben verstellt. In beiden Ventilen S sind die Betätigungsmagneten über Entlastungsverbindungen 2a mit der Rücklaufleitung 2 verbunden.

[0019] In Fig. 2 ist der Aufbau des linken 4/2-Wege-Sitzventils S von Fig. 1 verdeutlicht. Im Gehäuse 6 sind zwei nebeneinanderliegende Kammern 9, 10 vorgesehen. An einen Kammerteil 31 der linken Kammer 9 ist die Rücklaufleitung angeschlossen, an den Kammerteil 31 der rechten Kammer 10 die Arbeitsleitung 3. Ferner ist an die Kammer 9 die Arbeitsleitung 4 angeschlossen, während an die Kammer 10 direkt die Druckleitung 1 angeschlossen ist. In den Kammern 9, 10 sind Ventilpatronen P eingesetzt (strichliert angedeutet), deren Detailaufbau anhand der Fig. 3 erläutert werden wird. Von den Patronen P stehen an einer Gehäuseseite 13 zwei parallele Ventilstößel 11, 12 vor. Auf der Gehäuseseite 13 ist der Betätigungsmagnet 7 mit seinem Gehäuse 18 abgedichtet festgelegt. Er enthält eine Spule 14 sowie einen beweglichen Anker 15, der in einem Ankerrohr 16 verschiebbar geführt ist. Im unteren Ende des Ankerrohres 16 sitzt ein Kern 17 mit einer Ausgleichsbohrung 19, die eine untenliegende, offene Ausnehmung 20 mit dem oberen Teil des Ankerrohrs 16 verbindet. Der Betätigungsmagnet 7 ist ein handelsüblicher druckdichter oder ein flüssigkeitsdichter Naßtauchankermagnet.

[0020] Im Kern 17 ist ein Übertragungsglied G linear geführt, das aus einem Schaft 23 und einem unteren, beide Ventilstößel 11, 12 übergreifenden Querteil 24 besteht. Das Übertragungsglied G kann als Drehteil pilzförmig ausgebildet sein. Der Schaft 23 ist in einer Bohrung 21 des Kerns 17 verschiebbar mittels Gleitlagern 22 geführt und gegen ein Kippen abgestützt. Der Querteil 24 sitzt in der Ausnehmung 20 des Kerns 17, in die auch die Ventilstößel 11, 12 ragen.

[0021] Jede Patrone P in Fig. 2 ist ein 2/2-Wege-Sitzventil gemäß Fig. 3, wobei die Patrone P in ein in der Kammer 9 bzw. 10 vorgesehenes Innengewinde 25 eingeschraubt ist. Die Patrone P weist ein Oberteil 26a und Unterteil 26b auf. Im Unterteil 26b ist eine umlaufende Nut 27 vorgesehen, die über einen Kanal 28 mit einer innenliegenden Ventilkammer 29 verbunden ist. Relativ zu einem Ventilsitz 30 ist in der Ventilkammer 29 ein Ventilelement 32 verschiebbar, das an einem Hals 33 ein mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkendes Schließelement 34 trägt, zweckmäßigerweise mit einer kegeligen oder kugeligen Dichtfläche. Das Ventilelement 32 wird über eine Kugel 36 und ein Federwiderlager 37 von einer Schließfeder 38 im Kammerteil 31 beaufschlagt. Am Kammerteil 31 ist die Rücklaufleitung 2 an die Umfangsnut 27 die Arbeitsleitung 4 angeschlossen (s. Fig. 1 und 2). Im Ventilelement 32 verbindet ein Längskanal 35 den Kammerteil 31 mit einer Kammer 39, die im Oberteil 26a einen Dichteinsatz 40 enthält. Den Dichteinsatz 40 durchsetzt der Ventilstößel 11, der durch eine Bohrung 41 im Oberteil 26 und mit seinem freien Ende über die Gehäuseseite 13 ragt.

[0022] Das Ventil ist statisch weitgehend druckausgeglichen, so daß das Ventilelement 32 nur durch die Kraft der Schließfeder 38 geschlossen gehalten wird. Durch Druck auf den Ventilstößel 11 von oben wird das Ventil geöffnet. Die andere Patrone P ist gleich ausgebildet. Auch ihr Ventilstößel 12 steht mit seinem freien Ende vor. Bei der gezeigten Ausführungsform steht der Ventilstößel 12 um ein Maß X weniger vor als der Ventilstößel 11, der ggfs. direkt am Querteil 24 anliegt (negative Überdeckung).

[0023] Die Magnetventil-Vorrichtung M (Fig. 4), z.B. zur Steuerung des Verbrauchers V gemäß Fig. 1, weist zwei 4/2-Wege-Sitzventile in einem gemeinsamen Gehäuse 42 auf, an dem die in einem gemeinsamen Magnetblock 44 untergebrachten Betätigungsmagneten 7, 7' an der Gehäuseseite befestigt sind, an der die vier Ventilstößel 11, 12 zugänglich sind. Der Magnetblock 44 hat relativ dünne Außenwände 43 und eine dünne Trennwand 45 zwischen den beiden Betätigungsmagneten 7, 7'. Beide Betätigungsmagneten 7, 7' weisen im Kern 17 eine Ausnehmung 20 für den Querteil 24 des Übertragungsgliedes G auf, der beide Ventilstößel 11, 12 eines Paares der 4/2-Wege-Sitzventile beaufschlagt, wenn der Anker 15 nach unten gezogen wird. Ragt der Ventilstößel 14 weiter vor als der Ventilstößel 12, dann wird die Verbindung zum Rücklauf 2 früher geöffnet als die Verbindung von der Druckleitung 1 zur Arbeitsleitung 3. Der Magnet wird dadurch entlastet und kann relativ schwach und klein und leicht sein. Es ergibt sich eine kompakte Bauweise, weil das Gehäuse 42 und der Magnetblock 44 klein sind und weil die verschiedenen Kanäle zum Verknüpfen der Steuerfunktionen im Gehäuse 42 einfach unterbringbar sind. Fig. 2 kann als Schnitt in der Ebene II-II von Fig. 4 angesehen werden.

[0024] Da die Betätigungsmagneten und ihre beweglichen Komponenten zwar dem Hydraulikmedium ausgesetzt, jedoch durch die in den Fig. 2, 3 und 4 nicht dargestellten Entlastungsverbindungen 2a (s. Fig. 1) mit der Rücklaufleitung verbunden sind, kann jeder Betätigungsmagnet 7, 7' als preiswerter flüssigkeitsdichter Naßtauchankermagnet ausgebildet sein, der moderate Drücke bis zu 10 Bar klaglos verkraftet. Denkbar ist es aber auch, druckdichte Magneten zu verwenden, die dem Arbeitsdruck ausgesetzt sind.

Ansprüche

1. Magnetventil-Vorrichtung (M) mit wenigstens zwei in einem Gehäuse (6, 6', 42) nebeneinander angeordneten Wege-Sitzventilen mit je einem linear beweglichen Ventilstößel (11, 12), und mit einem am Gehäuse (6, 6', 42) mit zur Bewegungsrichtung der zueinander parallelen Ventilstößel (11, 12) paralleler Ankerhubrichtung befestigten Tauchankermagneten (7, 7'), von dessen in etwa auf die Mitte zwischen den Ventilstößeln (11, 12) ausgerichtetem Anker (15) beide Ventilstößel (11, 12) gemeinsam mittels eines Querteils (24) beaufschlagbar sind, auf das die Ankerhubbewegung mittels eines in einer Bohrung (29) des Magnetkerns (17) geführten Schafts (23) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (23) mit dem Querteil (24) ein in sich steifes, vorzugsweise einstückiges, umgekehrt-T-förmiges Übertragungsglied (G) bildet, das im Magnetkern (17) kippsicher abgestützt ist, und daß der Schaft (23) vom Anker (15) direkt beaufschlagbar ist.

2. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilstößel (11, 12) mittels des Querteils (24) gestaffelt derart betätigbar sind, daß innerhalb des Ankerhubs ein Ventilstößel (12) mit einer relativen Nacheilung gegenüber dem anderen Ventilstößel (11) beaufschlagt wird.

3. Magnetventil-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sitzventile weitgehend druckausgeglichen ausgebildet und durch je eine Schließfeder (28) entgegengesetzt zur Ankerhubrichtung bei Erregung des Tauchankermagneten (7, 7') in ihrer Absperrstellung haltbar sind, und daß in der Absperrstellung der Sitzventile zwischen den freien Enden der beiden Ventilstößel (11, 12) und ihren Anlageflächen am Querträger (24) unterschiedliche Abstände (Maß X) vorgesehen sind.

4. Magnetventil-Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilstößel (11, 12) mit ihren freien Enden unterschiedlich weit über eine Gehäusefläche (13) überstehen.

5. Magnetventil-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilstößel (11, 12) mit ihren freien Enden gleich weit über eine Gehäusefläche (13) überstehen, und daß Querteil (24) unterschiedlich weit von den freien Enden beabstandete Anlageflächen aufweist.

6. Magnetventil-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (G) pilzförmig mit einem scheibenförmigen Querteil (24) ausgebildet ist.

7. Magnetventil-Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querteil (24) in einer Ausnehmung (20) des Magnetkerns (17) versenkt angeordnet ist.

8. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (21) des Magnetkerns (17) für den Schaft (23) wenigstens ein Führungslager (22), vorzugsweise zwei beabstandete DU-Gleitlager, vorgesehen ist bzw. sind.

9. Magnetventil-Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tauchankermagnet (7, 7') ein flüssigkeitsdichter Naßmagnet ist.

Zeichnung