CH666527A5

CH666527A5 - Magnetventil.

Info

Publication number: CH666527A5
Application number: CH4933/84A
Authority: CH
Inventors: Kurt Dipl-Ing Stoll
Original assignee: Festo Kg
Priority date: 1983-10-22
Filing date: 1984-10-15
Publication date: 1988-07-29
Also published as: US4637433A; IT1175877B; IT8423245A0; DE3338418A1; ES291632U; JPS60109682A; IT8423245A1; DE3338418C2; JPH0369026B2; ES291632Y

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Magnetventil. Magnetventile sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt, die in der

Praxis aber nicht voll befriedigen. Beispielsweise finden zur Druckmittel versorgung von Arbeitszylindern regelmässig 4/2-Wege-Magnetventile Verwendung. Diese sind vergleichsweise aufwendige Geräte, deren Fertigung und Montage mit hohen Kosten verbunden sind. 4/2-Wege-Magnetventile bauen gross, und aufgrund ihrer Anordnung im Abstand von dem Arbeitszylinder sind Druckmittelleitungen mit beträchtlichem Leistungsvolumen erforderlich. Diese bringen die Notwendigkeit für leistungsstarke Druckluftquellen mit sich, was wiederum einen hohen Aufwand bedingt, und sie können überdies zu Schaltverzögerungen bei der Übertragung des pneumatischen Signals führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und ein einzelteilarmes, mit geringem Aufwand zu fertigendes und leicht zu montierendes Magnetventil zu schaffen, das sich einer vorgegebenen Anschlussgeometrie in sehr flexibler Weise anpassen lässt und einen bislang unerreichten Grad an Miniaturisierung erlaubt, aufgrund dessen es sich quasi in die Anschlussverbindungseinheit eines Druckmittel-Arbeitszylinders integrieren lässt, eine kompaktere Anschlussform des Arbeitszylinders ermöglicht und zugleich die Schaltgeschwindigkeit und -Sicherheit des Arbeitszylinders erhöht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetventil gemäss Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-3 Längsschnitte durch verschiedene Bauformen des erfindungsgemässen Magnetventils;

Fig. 4 teilweise schematisch ein Anwendungsbeispiel des Magnetventils für den Anschluss eines Druclcmittel-Arbeits-zylinders;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Magnetventil gemäss Fig. 1 in Verbindung mit einem Schnellentlüftungsventil.

Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Magnetventils dargestellt. Es handelt sich um ein 3/2-Wege-Magnetventil mit einem dem Druckanschluss P zugeordneten Druckmittelanschluss (4), einem dem Arbeitsanschluss A zugeordneten Druckmittelanschluss (2) und einer Entlastungsöffnung R. In einem ersten Schaltzustand des Magnetventils wird der Druckmittelanschluss 4 mit dem Druckmittelanschluss 2 verbunden, während die Entlastungsöffnung R verschlossen ist, und in einem zweiten Schaltzustand des Magnetventils wird die Verbindung zwischen dem Druckmittelanschluss 4 und dem Druckmittelanschluss 2 unterbrochen und zugleich der Druckmittelanschluss 2 zur Entlastungsöffnung R hin entlüftet. Das Magnetventil besetzt einen Ventilkörper 1 mit einem ersten Druckmittelanschluss 2, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem Arbeitsanschluss A zugeordnet ist. An dem Ventilkörper 1 ist ein Schwenkteil 3 drehbar gelagert, und dieses Schwenkteil 3 trägt einen zweiten Druckmittelanschluss 4, der gem. Fig. 1 dem Druckanschluss P zugeordnet ist. In dem Ventilkörper 1 ist eine modulare Magnetventileinheit in Gestalt einer Ventilkartusche 5 enthalten. Die Ventilkartusche 5 steuert einen Strömungsweg zwischen dem ersten Druckmittelanschluss 2 und dem zweiten Druckmittelanschluss 4, und sie führt die genannte Schaltfunktion eines 3/2-Wege-Magnetventils aus.

Der Ventilkörper 1 besteht aus einer im wesentlichen kreiszylindrischen Buchse 1', welche die Ventilkartusche 5 in einer axialen Mittelbohrung aufnimmt. Die Buchse ist zur einen Seite hin offen, und die Ventilkartusche 5 lässt sich von der Öffnung her in die Buchse einschieben. Nach dem

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Einbau der Ventilkartusche 5 wird die Öffnung mit einem Deckel 6 verschlossen. An der anderen Seite der Buchse ist ein Boden 7 vorgesehen, auf dem die Ventilkartusche 5 im eingebauten Zustand aufsteht. In axialer Verlängerung der Buchse ist an den Boden 7 der Druckmittelanschluss 2 des Ventilkörpers 1 angeformt. Der Anschlussstutzen ist als Gewindestutzen ausgebildet, und er kann in eine passende Gegenbohrung eines anzuschliessenden hydraulischen oder pneumatischen Bauelementes eingeschraubt werden. Hierzu ist von Vorteil, eine Partie der Buchse für den Angriff eines Schraubwerkzeugs geeignet zu gestalten, und insbesondere kann der Boden 7 die äussere Kontur eines Sechskantkopfes haben. Der Boden 7 steht gegenüber der zylindrischen Buchse radial nach aussen vor, und er bildet einen Bund 8, an dem das Schwenkteil 3 drehbar anliegt.

Das Schwenkteil 3 ist mit einem Ring 9 auf dem Aussen-mantel der zylindrischen Buchse gelagert. Es wird von der dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers 1 abgewandten Seite auf die Buchse aufgesteckt, und seine Aufschubtiefe wird durch eine Anlagestellung an dem Bund 8 begrenzt. Das Schwenkteil 3 wird in dieser Anlagestellung mittels eines Sprengringes 10 fixiert, der in einer Ringnut auf dem Aussen-mantel der Buchse einsitzt und an der dem Bund 8 abgewandten Stirnseite des Ringes 9 zu liegen kommt. Das Schwenkteil 3 ist so zwischen Bund 8 und Sprengring 10 unverlierbar und um 360° drehbar an der Buchse gehaltert. An dem Ring 9 ist ein radial abstehender, zweiter Anschlussstutzen angeformt, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Druckanschluss P führt. Der Anschlussstutzen ist als Schlauchanschluss ausgelegt. Er verjüngt sich in Stufen zu seinem freien Ende hin, das als Schlauchtülle 11 mit konischem Kopf ausgelegt ist. Auf die Schlauchtülle 11 kann unter elastischer Aufspreizung ein Schlauch aufgeschoben werden.

Dieser ist in seiner Aufschubtiefe durch eine Stufe 12 begrenzt, die den Übergang zu einem Gewindestutzen 13 grösseren Durchmessers darstellt. Auf diesen Gewindestutzen 13 kann eine Überwurfmutter aufgeschraubt werden, die den Schlauch in seinem Dichtsitz auf der Tülle 11 fixiert.

Der Ring 9 des Schwenkteils 3 ist mittels zweier Dichtringe 14 gegen die Buchse des Ventilkörpers 1 abgedichtet. Die Dichtringe 14 sind in umlaufenden Ringnuten auf dem Aus-senmantel der Buchse aufgenommen und sie kommen mit je einem axialen Endbereich des Rings 9 zur Anlage. Beim Aufsetzen des Schwenkteils 3 auf den Ventilkörper 1 werden die Dichtringe 14 elastisch deformiert, wodurch der für die Dichtwirkung erforderliche radiale Pressdruck aufgebracht wird. Die Dichtringe 14 erlauben ein Verdrehen des Schwenkteils 3, und sie gewährleisten eine Abdichtung in allen möglichen Drehstellungen. Insbesondere können handelsübliche Rundschnurringe als Dichtringe 14 zum Einsatz kommen.

Der Anschlussstutzen des Schwenkteils 3 enthält einen Druckmittelkanal 15, der den Ring 9 des Schwenkteils 3 durchsetzt und im Bereich zwischen den Dichtringen 14 auf dem Innenmantel des Rings 9 mündet. Der Druckmittelkanal 15 trifft auf eine umlaufende Ringausnehmung 16, die auf dem Aussenmantel der zylindrischen Buchse ausgenommen ist. Diese Ringausnehmung 16 stellt eine Strömungsverbindung unabhängig von der jeweiligen Winkelstellung des Schwenkteils 3 her. Sie kommuniziert über einen Strichkanal 17 mit einer ringstufenförmigen Erweiterung 18 der Mittelbohrung in dem Ventilkörper 1, die die Ventilkartusche 5 aufnimmt.

Wie erwähnt, hat die Ventilkartusche 5 die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie weist ein kreiszylindrisches Gehäuse 19 auf, das dementsprechend mit Öffnungen 20 für den Druckanschluss P, 21 für den Arbeitsanschluss A und 22

666 527

für den Entlastungsanschluss R versehen ist. Im eingebauten Zustand der Ventilkartusche 5 sind die Öffnungen 20 bis 22 gegeneinander abgedichtet, so dass allein über das Innere der Ventilkartusche 5 ein geschalteter Strömungsweg hergestellt wird. Die Öffnung 20 für den Druckanschluss P befindet sich am Zylindermantel des Gehäuses 19, und zwar dicht vor der Stirnfläche, die mit dem Boden 7 des Ventilkörpers 1 in Anlage steht. Diese Öffnung 20 kommuniziert mit der ringstufenförmigen Erweiterung 18 der die Ventilkartusche 5 aufnehmenden Mittelbohrung. Diese Erweiterung 18 stellt eine Strömungsverbindung unabhängig von der Drehwinkelstellung her, unter der die Ventilkartusche 5 in den Ventilkörper 1 eingebaut ist, und sie gewährleistet insofern gewisse Toleranzen. In der Erweiterung 18 ist in Anlagestellung mit dem Boden 7 ein Dichtring 23 aufgenommen, der von dem angefassten Rand der Ventilkartusche 5 beaufschlagt wird, und ein zweiter Dichtring 24 befindet sich oberhalb der Erweiterung 18 in einer Ringnut auf dem Innenmantel der Mittelbohrung, wo er gegen die eingesetzte Ventilkartusche 5 dichtet. Die Öffnung 20 für den Druckanschluss P mündet in Axialrichtung zwischen den Dichtringen 23,24 in die Erweiterung 18, und es wird eine strömungsmitteldichte Verbindung zu dem Druckmittelkanal 15 hergestellt.

Die Anschlussöffnung der Ventilkartusche 5 für den Arbeitsanschluss A Druckmittelanschluss befindet sich an der Stirnseite der Ventilkartusche 5, die an dem Boden 7 anliegt. Der Boden 7 weist im Mündungsbereich der Öffnung 21 eine Vertiefung 25 mit kreisförmigem Querschnitt auf, in der ein Dichtring 26 einsitzt. Dieser wird in die eingebaute Ventilkartusche 5 gepresst, und er dichtet die Öffnung 21 zum Ventilkörper I hin ab. Der in dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers 1 vorgesehene Druckmittelkanal 27 mündet in der Vertiefung 25 so, dass eine Strömungsverbindung zum Druckmittelanschluss A hin geschaffen wird.

Die dem Entlastungsanschluss R zugeordnete Öffnung der Ventilkartusche 5 befindet sich an der dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers 1 abgewandten Stirnseite. Eine besondere Abdichtung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, da eine Druckentlastung durch Entlüftung zur Atmosphäre hin erfolgt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine besondere Druckentlastungsleitung vorzusehen (nicht dargestellt). Die Stirnseite der Kartusche 5 wird von einem Deckel 6 beaufschlagt der die Kartusche 5 hülsenförmig übergreift. Der Deckel 6 ist in ein am freien Ende der Mittelbohrung vorgesehenes Gewinde eingeschraubt. Er kann hierzu mit einem nicht näher dargestellten Schlitz versehen sein, der den Eingriff eines Schraubenziehers ermöglicht. Der Deckel 6 enthält in einer abgestuften Passbohrung einen Entlüftungsschalldämpfer 28, z.B. in Gestalt einer formschlüssig eingepassten Sintermetallscheibe.

Der Ventilkörper 1 ist im Bereich oberhalb des Schwenkteils 3 in Axialrichtung geschlitzt. Der Schlitz 29 ermöglicht die Durchführung eines elektrischen Anschlusses 30, der aus dem Zylindermantel der Ventilkartusche 5 austritt. Zugehörige Kabel 31 sind mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Steuerungs- und Versorgungseinrichtung verbunden.

Der Zusammenbau des erfindungsgemässen Magnetventils ist äusserst einfach. Nach dem Einbau der Dichtungen wird das Schwenkteil 3 auf dem Ventilkörper 1 aufgeschoben und mittels des Sprengringes 10 arretiert. Die komplett vormontierte Ventilkartusche 5 wird in die Mittelbohrung des Ventilkörpers eingesetzt, und schliesslich wird der Deckel 6 eingeschraubt, wodurch die Dichtungen 23,26 am Boden 7 des Ventilgehäuses gepresst werden.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 2, ist eine weitere Bauform des erfindungsgemässen Magnetventils dargestellt, die sich von der zuvor beschriebenen durch die zusätzliche

3

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

666 527

4

Anordnung zweier Drosselventile 32, 33 unterscheidet. Ein erstes, in dem Druckanschluss P liegendes Drosselventil 32 wird von dem Schwenkteil 3 des Magnetventils getragen, und ein zweites, zur Abluftdrosselung dienendes Drosselventil 33 ist an dem Deckel 6 vorgesehen. Schwenkteil 3 und Deckel 6 sind entsprechend modifiziert; der Ventilkörper 1 und die Ventilkartusche 5 sind aber dieselben wie in der Ausführungsform gemäss Fig. 1. Das Schwenkteil 3 ist im Bereich seines Anschlussstutzens mit einem axialen Ansatz 34 versehen, der von dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers 1 weg nach oben gerichtet ist. In dem Ansatz 34 ist eine Ventilbohrung 35 ausgenommen, die ein von oben her zugängliches Drosselventilglied 36 enthält. Die Ventilbohrung 35 ist eine sich in mehreren Stufen verjüngende Sackbohrung. Sie ist in ihrem öffnungsnahen Bereich grössten Durchmessers mit einem Gewinde 37 versehen. Der Gewindeabschnitt der Ventilbohrung 35 geht über eine konische Schulter in eine Zylinderbohrung mittleren Durchmessers über, die den Druckmittelkanal 15 des Schwenkteils 3 trifft, und an diese schliesst sich eine Nadelbohrung verminderten Durchmessers an. Von dem tiefsten Punkt dieser Nadelbohrung führt ein Stichkanal 17 an den Innenmantel des Rings 9, von wo wie in Fig. 1 eine Strömungsverbindung zu der Ventilkartusche 5 hergestellt wird. Das Drosselventilglied 36 ist mit einem Gewindekopf 38 in die Ventilbohrung eingeschraubt, wobei durch die konische Schulter eine Anschlagbegrenzung gewährleistet ist. An dem Gewindekopf 38 ist ein zylindrischer Schaft 39 angeformt, der in einer umlaufenden Nut einen Dichtring trägt. Dieser kommt oberhalb des Druckmittelkanals 15 mit der Wand der Ventilbohrung 35 zur Anlage und dichtet diese nach aussen hin ab. Das axiale Ende des Drosselventilglieds 36 wird von einer konischen Spitze 41 gebildet, die in die Nadelbohrung eintaucht. Zwischen der Wand der Nadelbohrung und der Spitze 41 besteht dabei ein Ringspalt, der durch Hinein- bzw. Herausschrauben des Drosselventilglieds 36 verstellbar ist. Das Strömungsmedium tritt vom Druckanschluss P her durch diesen Ringspalt hindurch, und es wird dadurch in einstellbarer Weise gedrosselt.

Für das Drosselventil 33 in dem Boden 6 ist eine platzsparende Anordnung quer zu der Längsachse des Ventilkörpers 1 gewählt, im übrigen entspricht aber seine Bauform völlig der des Drosselventils 32 in dem Schwenkteil 3. Die zu drosselnde Abluft wird dem Drosselventil 33 über einen Axialkanal 42 in dem Deckel 6 zugeführt. Der Axialkanal 42 mündet in einer Einsenkung 43 an der Unterseite des Dek-kels, die mit der Ventilkartusche 5 in Anlage steht. Die Einsenkung 43 hat kreisförmigen Querschnitt, und ihr randnaher Bereich wird von einem Dichtring 44 eingenommen. Die Einsenkung 43 umgibt eine dem Entlastungsanschluss R zugeordnete Öffnung 22 an der Stirnseite der Ventilkartusche 5, und es wird ein abgedichteter Strömungsweg zu dem Drosselventil 33 hergestellt. Am stromabseitigen Ende des Drosselventils 33 befindet sich eine aufgeweitete Kammer 45, die über einen Entlüftungsschalldämpfer 28 mit der Atmosphäre kommuniziert. Die Entlüftung erfolgt gemäss Fig. 2 in Radialrichtung, während in Fig. 1 eine axiale Entlüftung vorgesehen ist.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Teile können auch in anderen als den dargestellten Kombinationen Verwendung finden. Man kann beispielsweise ein Magnetventil mit einem Deckel ohne Abluftdrosselung und einem ein Drosselventil enthaltenden Schwenkteil aufbauen. Ebenso ist es möglich, einen ein Drosselventil tragenden Deckel mit einem Schwenkteil ohne Drosselventil zu kombinieren. Die Bauteile des Magnetventils sind also den jeweiligen Anwendungen entsprechend sehr flexibel gegeneinander austauschbar.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 3, sind verschiedene bauliche Alternativen des erfindungsgemässen Magnetventils illustriert. Man erkennt einen Ventilkörper 101 mit einem axialen Anschlussstutzen 102 sowie ein auf dem Ventilkörper 101 drehbar gelagertes Schwenkteil 103, das einen zweiten, radial abstehenden Anschlussstutzen 104 trägt. Der Anschlussstutzen 102 des Ventilkörpers 101 ist nun aber dem Druckanschluss P zugeordnet, und das Schwenkteil 103 trägt den Arbeitsanschluss A. Letzterer ist als Gewindebuchse ausgebildet, in die sich ein passender Gewindenippel eines Anschlussteils einschrauben lässt.

Der Ventilkörper 101 ist an seinem dem Anschlussstutzen 102 abgewandten axialen Ende flanschartig erweitert. Der äussere Umfang des Flansches 134 ist vorzugsweise so konstu-riert, dass er den Angriff eines Schraubwerkzeugs gestattet. Insbesondere kann der Flansch 134 als Sechskantkopf gestaltet sein. Der auf den Ventilkörper 101 aufgezogene Ring 133 des Schwenkteils 103 ist im Durchmesser kleiner als der Flansch 134. Er wird von dem dem Flansch 134 abgewandten Ende über eine zylindrische Buchse 135 des Ventilkörpers 101 gesteckt, wobei der Flansch 134 die Aufschubtiefe des Rings 133 begrenzt. Zwischen dem Flansch 134 und der stirnseitigen Endfläche des Ringes 133 kommt ein Dichtring 137 zu liegen. Der Innendurchmesser des Ringes 133 ist auf einem Grossteil seiner axialen Längen grösser als der Aussendurchmesser der Buchse 135, so dass zwischen der Buchse 135 und dem Ring 133 ein Ringraum 138 gebildet wird. Dieser Ringraum 138 wird zu seinem einen axialen Ende hin durch den Dichtring 137 dichtend verschlossen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Gestalt einer flachen Dichtpackung hat. Am anderen Ende des Ringraumes 138 befindet sich ein Rundschnurring 139. Dieser ist in einer umlaufenden Nut an der Buchse 135 aufgenommen, und er steht radial über den Aussenmantel der Buchse 135 hinaus. Im Bereich dieses Rundschnurringes 139 weist der Ring 133 eine konisch sich verjüngende Stufe auf, an der der Durchmesser des Rings 133 auf geringfügig mehr als das Aus-senmass der Buchse 135 abfällt. Im aufgeschobenem Zustand beaufschlagt die konische Stufe den Rundschnurring 139, und man erhält einen Schnappsitz des Schwenkteils 103, durch das dieses gegen Bewegungen in axialer Richtung gesichert ist. Der Rundschnurring 139 vermittelt zugleich den Anpressdruck, vermittels dessen das Schwenkteil 103 an dem Dichtring 137 dichtet.

Der Ventilkörper 101 kann mit dem Anschlussstutzen 102 in das Gehäuse eines anzuschliessenden Bauteils eingeschraubt werden. In diesem Montagezustand ist das Schwenkteil 103 zwischen dem Gehäuse und dem Flansch 134 axial gefangen. Hierdurch wird eine besonders einfache Form einer unverlierbaren Halterung verwirklicht. Der Ventilkörper 101 weist eine axiale Mittelbohrung 127 auf, die eine Ventilkartusche aufnimmt. Die Ventilkartusche ist ohne besondere Dichtmittel in die Mittelbohrung 127 eingepresst, und ihre Anschlüsse sind allein durch den Passitz der Ventilkartusche gegeneinander abgedichtet. Ein besonderer, die Mittelbohrung 127 verschliessender Deckel entfällt: Die Ventilkartusche schliesst vielmehr bündig mit der Oberseite des Flansches 134 ab, und auf eine Abluftschalldämpfung wird verzichtet. Die dem Druckanschluss P zugeordnete Öffnung 119 und die dem Arbeitsanschluss A zugeordnete Öffnung 120 der Ventilkartusche sind gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 in ihrer Anschlusslage vertauscht. Im übrigen kann hinsichtlich der Führung der Anschlusskanäle auf die obige Beschreibung verwiesen werden.

Die Ventilkartusche besitzt im einzelnen einen Spindelkörper 107, der auf seinem Aussenmantel eine Magnetspule 108 trägt. Elektrische Anschlussleitungen der Magnetspule 108 sind bei 109 dargestellt. Der Spindelkörper 107 und die Magnetspule 108 werden auf ihrer radialen Aussenseite von

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

einer Hülse 110 gekapselt. An ihren axialen Enden wird die Ventilkartusche durch zwei Deckel 111,112 verschlossen. Die Deckel 111,112 greifen mit Formstücken in eine axiale Ventilbohrung 113 des Spindelkörpers 107 ein, und sie lassen sich dadurch in einem Presssitz an dem Spindelkörper 107 festlegen. Man erkennt insofern an dem Deckel 111 einen Zapfen 114, der in die Mittelbohrung 113 einsteckbar ist. An dem andern Deckel 112 ist in entsprechender Weise ein Bund oder Kragen 115 vorgesehen. Die Deckel 111 und 112 überdecken die Stirnfläche des Spindelkörpers 107, sowie den stirnseitigen Rand der Hülse 110, und sie schliessen bündig mit dem Aussenmantel der Hülse 110 ab.

Zwischen den Deckeln 111 und 112 ist in der Ventilbohrung 113 ein Ventilglied 116 axial beweglich gelagert. Die Deckel 111,112 sind als Ventilsitz für das Ventilglied 116 ausgebildet, und sie enthalten die für den Anschluss der Ventilkartusche erforderlichen Öffnungen. Der den Zapfen 114 tragende erste Deckel 111 enthält eine dem Entlastungsanschluss R zugeordnete Druckentlastungsleitung 106. Diese ist als mittiger und axialer Kanal durch den Deckel 111 und seinen Zapfen 114 geführt, und sie mündet an der Stirnseite des Zapfens 114 in die Ventilbohrung 113 ein. Die Mündung der Druckentlastungsleitung 106 bildet dabei einen Ventilsitz für das Ventilglied 116. Der am gegenüberliegenden Ende des Spindelkörpers 107 befindliche, zweite Deckel 112 enthält die dem Druckanschluss P und Arbeitsanschluss A zugeordneten Öffnungen 119,120. Im einzelnen ist der Deckel 112 mit einer mittig und axial angeordneten Ausnehmung 117 versehen, die einen kreiszylindrischen Querschnitt hat und radial innerhalb des Kragens 115 angeordnet ist, mit der der Deckel 112 in der Ventilbohrung 113 steckt. Der Boden 118 der Ausnehmung 117 ist in seinem Mittelbereich erhaben, und insbesondere kegelig oder kugelförmig profiliert. Das aufgewölbte Zentrum des Bodens 118 wird mittig von der Öffnung 119 durchstossen, die eine Verbindung zu dem Druckanschluss P herstellt. Für den Arbeitsanschluss A dient eine Öffnung 120 in Gestalt eines den Deckel 112 durchsetzenden, radialen Querkanals. Der Querkanal führt von der Ausnehmung 117 an die äussere Peripherie des Deckels 112.

Das Ventilglied 116 ist in der Ventilbohrung 113 axial beweglich aufgenommen und zwischen Positionen verstellbar, in denen es mit dem einen oder anderen Deckel III, 112 zur Anlage kommt. Das Ventilglied 116 hat die Form eines länglichen Stifts mit kreisrundem Querschnitt. Es besteht aus einem Hüllrohr 121 aus magnetempfindlichem Material und einem von dem Hüllrohr 121 umschlossenen Dichtkörper 122. Der Dichtkörper 122 ragt an beiden axialen Enden pufferartig aus dem Hüllrohr 121 hinaus. Das Ventilglied 116 wird mittels einer Feder 123 in einer Schliessstel-lung an dem gewölbten Boden 118 des zweiten Deckels 112 vorgespannt. Sie stützt sich mit einem Ende an einem an das Hüllrohr 121 angeformten, radial nach aussen abstehenden Bund 124 ab. Das andere Ende der Feder 123 steht mit einer Ringstufe 125 in Anlage, an der sich die Ventilbohrung 113 verjüngt. Das Hüllrohr 121 ragt jenseits der Ringstufe 125 über eine gewisse Länge in den Bereich kleineren Durchmessers der Ventilbohrung 113 hinein, wobei eine Führung an der Wand der Ventilbohrung 113 gewährleistet ist. In entsprechender Weise taucht auch das andere Ende des Hüllrohres 121 in die Ausnehmung 117 des zweiten Deckels 112.

In seiner vorgespannten Ruhestellung ist das Ventilglied 116 axial aus der Mitte der Magnetspule 108 versetzt. Bei einer Aktivierung der Magnetspule 108 wirkt eine Kraft auf das Ventilglied 116, die derjenigen der Feder entgegengerichtet ist und das Ventilglied 116 von dem Boden 118 des Deckels 112 abhebt. Hierdurch wird die dem Druckanschluss P zugeordnete Öffnung 119 freigegeben, und zugleich ver-schliesst der Dichtkörper 122 die Druckentlastungsleitung

666527

106. Wird die elektrische Stromzufuhr der Magnetspule 108 unterbrochen, so kehrt das Ventilglied 116 durch Rückstellkraft der Feder 123 in seine Ruhelage zurück.

Das Ventilglied 116 ist in der Ventilbohrung 113 nicht dichtend aufgenommen, d.h., es besteht ein Strömungsweg in Axialrichtung an dem Ventilglied 116 entlang. Hierzu sind auf dem Aussenmantel des Hüllrohrs 121 eine Anzahl von axialen Riefen 126 ausgenommen. Sie erstrecken sich von der Stirnseite des Ventilglieds 116 bis in den Anlagebereich der Spiraldruckfeder 123, wo die Erweiterung der Ventilbohrung für einen ausreichenden Durchströmquerschnitt sorgt. Entsprechende Riefen 126 können auch an dem anderen axialen Ende des Ventilglieds 116 vorgesehen sein, und es ist von Vorteil, an der Peripherie des Bundes 124 eine Anzahl von Ausnehmungen vorzusehen, vermittels derer der Bund 124 von dem Druckmittel umströmt werden kann. Die dem Arbeitsanschluss A zugeordnete Öffnung 120 kommuniziert somit im Ruhezustand des Ventilglieds 116 über die Ventilbohrung 113 mit der Druckentlastungsleitung 106. Wird die Magnetspule 108 aktiviert, so wird ein Strömungsweg zwischen Druckanschluss P und Arbeitsanschluss A eröffnet und zugleich der Entlastungsanschluss R geschlossen.

Die exemplarisch beschriebene Ventilkartusche kann vor ihrem Einbau komplett vormontiert werden. Hierzu wird der Spindelkörper 107 mit der Magnetspule 108 in die Hülse 110 eingesetzt, wobei die elektrischen Anschlussleitungen 109 herausgeführt werden. Sodann wird das Ventilglied 116 mit der Feder 123 indie Ventilbohrung 113 eingebaut, und schliesslich werden die Deckel 111,112 aufgesetzt, wobei das Ventilglied 116 ausgelenkt und die Feder 123 unter Spannung versetzt wird. Die Deckel 111,112 halten reibschlüssig an dem Spindelkörper 107, und die ganze Vormontage der Ventilkartusche erfolgt durch ein reines Zusammenstecken.

Die in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 verwendete Ventilkartusche kann denen in Fig. 3 bis auf naheliegende Abwandlungen entsprechen, und auch im übrigen sind die Merkmale der einzelnen Bauformen gegeneinander austauschbar.

In Fig. 4 ist schliesslich ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Magnetventils dargestellt, und zwar in einer Bauform, in der der Ventilkörper den Arbeitsanschluss A und das Schwenkteil den Druckanschluss P trägt. Zwei solche Magnetventile dienen zur Beschaltung eines Arbeitszylinders 141, der ein Zylinderrohr 142, zwei Zylinderdeckel 143 und einen Kolben 144 besitzt. Eine an dem Kolben 144 ansetzende Kolbenstange 145 ist durch einen der Zylinderdeckel

143 hindurchgeführt und mit einem nicht näher dargestellten, anzutreibenden Element verbunden. Der Kolben

144 teilt in dem Zylinderrohr 142 zwei Arbeitsräume 146 ab, und die Magnetventile dienen zur Druckmittelversorgung je eines dieser Arbeitsräume 146.

Die Magnetventile sind hierzu mit ihrem Ventilkörper in die Zylinderdeckel 143 eingeschraubt, und sie kommunizieren über Stichleitungen 147 mit dem jeweiligen Arbeitsraum 146. Die Magnetventile werden im Gegentakt gesteuert, und durch ein Umsteuern der Magnetventile wird eine Umkehr der Kolbenbewegung erzielt.

Das erfindungsgemässe Magnetventil erlaubt einen bislang unerreichten Grad an Miniaturisierung. Typischerweise ist der Durchmesser der Ventilkartusche kleiner als 1,5 cm, und ihre axiale Länge kleiner als 3 cm. Eine solche Ventilkartusche kann in Anschlussverbindungseinheiten integriert werden, ohne dass sich deren Abmessungen wesentlich ver-grössern. Die Druckmittelversorgung eines Arbeitszylinders 141 über zwei derartige Magnetventile bringt einen äusserst kompakten Aufbau mit sich. Gegenüber der gebräuchlichen Ansteuerung mit einem 4/2-Wege-Magnetventil wird eine Verkürzung der Druckmittelleitungen und eine Verringe5

5

10

is

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

666 527

rung der Leitungsvolumina möglich, was die Schaltgeschwindigkeit und -Sicherheit des Arbeitszylinders 141 erhöht. Das erfindungsgemässe Magnetventil zeichnet sich überdies hinsichtlich seiner Anschlusslagen durch ein hohes Mass an Flexibilität aus.

Für Anwendungsbereiche, in denen grosse Mengen entspannter Druckluft abzuführen sind, kann das erfindungsgemässe Magnetventil in vorteilhafter Weise mit einem Schnel-lentlüftungsventil 200 kombiniert werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das gezeigte Magnetventil entspricht in seiner Bauform Fig. 1 ; es steht aber exemplarisch für alle anderen Ausführungsformen der Erfindung. Das Schnellentlüftungs-ventil 200 ist stromab von dem Magnetventil angeordnet. Es schafft einen Strömungsweg mit grossem Durchströmquerschnitt zwischen einem angeschlossenen Druckmittelverbraucher und einer zusätzlichen Druckentlastungsöffnung 201.

Das Schnellentlüftungsventil 200 hat ein Gehäuse 202 mit einer Anschlussbohrung 203, in die sich der Gewindestutzen 13 des erfindungsgemässen Magnetventils einschrauben lässt. Von der Anschlussbohrung 203 geht eine Leitung 204 zu einer Gehäusebohrung 205 ab, deren Mündung an der Gehäuseaussenseite die Druckentlastungsöffnung 201 bildet. Die Leitung 204 trifft einen Boden 206 am axialen Ende der Gehäusebohrung 205. An der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 mündet ein Querkanal 207, der zu einem Arbeitsanschluss 208 des Schnellentlüftungsventils 200 führt.

In der Gehäusebohrung 205 ist ein konischer Einsatz 209 dichtend festgelegt. Vorzugsweise ist dazu der konische Einsatz 209 in einer Schulter 210 der Gehäusebohrung 205 gehaltert und mittels eines O-Ringes 211 abgedichtet. Der Einsatz 209 hat die Grundform eines an den Stirnseiten offenen Hohlkegelstumpfs. Die Stirnseite mit dem grössten Querschnitt ist der Druckentlastungsöffnung 201 zugewandt, und die im Durchmesser verjüngte Stirnseite ragt in die Gehäusebohrung 205 hinein und kommt in einem Abstand zu der Mündung der Leitung 204 zu liegen. Die Wand des Einsatzes 209 erstreckt sich im Abstand zu der Mündung des Querkanals 207. Es verbleibt somit ein Ringspalt zwischen dem Einsatz 209 und der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205, der einen Durchtritt von Druckluft gestattet.

Die im Durchmesser verjüngte Stirnseite des konischen Einsatzes 209 bildet einen Dichtsitz für einen Ventilteller 212. Dieser ist zwischen der Stirnseite des Einsatzes 209 und dem Boden 206 der Gehäusebohrung axial beweglich angeordnet. Er lässt sich zwischen zwei alternativen Dichtstellungen verschieben, wobei er in der einen die Stirnseite des konischen Einsatzes 209, und in der anderen die Leitung 204 dichtend verschliesst. Der Ventilteller 212 wird dabei vermittels einer Ringlippe 213 geführt, die dichtend an der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 anliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Ventilteller 212 aus einem zylindrischen Grundkörper, dessen ebene Stirnflächen als Dichtflächen dienen, und einer am Umfang des Grundkörpers angeformten, sich becherförmig radial nach aussen erweiterten Ringlippe 213. Diese setzt vorzugsweise an der dem Boden 206 der Gehäusebohrung 205 zugewandten, ebenen Fläche des Grundkörpers an und ragt über die dem konischen Einsatz 209 zugewandte ebene Fläche des Grundkörpers hinaus. Aufgrund dieser Formgebung kann die Ringlippe 213 unter dem Einfluss eines durch die Leitung 204 einströmenden Druckmediums von der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 abgehoben werden. Daraus ergibt sich die folgende Schaltfunktion des Schnellentlüftungsventils 200.

Wenn das erfindungsgemässe Magnetventil öffnet, strömt Druckluft durch die Leitung 204 in die Gehäusebohrung 205 ein. Der Ventilteller 212 wird dadurch druckmittelbetätigt gegen die Stirnseite des konischen Einsatzes 209 verschoben, an der er dichtend zu liegen kommt. Zugleich wird die Ringlippe 213 unter dem Einfluss des Druckmediums von der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 abgehoben und radial nach innen gedrückt. Das Druckmedium kann dadurch an dem Einsatz 209 vorbei in den Querkanal 207 einströmen und den Arbeitsanschluss 208 erreichen.

Schliesst nun das erfindungsgemässe Magnetventil, so erfolgt zunächst ein Druckabbau über seine interne Druckentlastungsöffnung 22. Hierdurch ergibt sich in der Leitung 204 ein Druckabfall gegenüber dem in dem Arbeitsanschluss 208 herrschenden Betriebsdruck. Die Ringlippe kann sich dadurch spreizen und ihre Dichtstellung an der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 wieder einnehmen. Sodann wird der Ventilteller 212 durch den Differenzdruck und die einsetzende Rückströmung des Druckmediums aus dem Druckluftverbraucher von der Stirnseite des Einsatzes 209 gelöst und in seine zweite Endstellung geschoben, in der er die Leitung 204 dichtend verschliesst. Zugleich öffnet sich ein Strömungsweg durch das Innere des Einsatzes 209 zu der zusätzlichen Druckentlastungsöffnung 201 des Schnellentlüftungsventils 200, durch die Druckluftverbraucher aufgrund des durchweg bestehenden, grossen Durchströmquerschnitts schnell von dem Druckmittel entsorgt wird. Zur Geräuschdämpfung wird die Druckentlastungsöffnung 201 vorzugsweise mit einem Dämpfungsfilter 214, z.B. einer Scheibe aus Sintermetall, verschlossen. Das erfindungsgemässe Magnetventil lässt sich auch mit anderen Bauformen eines Schnellentlüftungsventil zu einer Einheit zusammenfassen, wobei u.a. auch eine einstückige Gehäuseausführung möglich ist. Eine bevorzugte Verwendung findet das oben beschriebene Magnetventil bei der Beschaltung von Druckmittel-Arbeits-zylindern.

6

5

10

15

20

25

30

35

<80

45

50

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims

666527 PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetventil mit einem Ventilkörper ( 1 ), an dem ein erster Druckmittelanschluss (2) vorgesehen ist, mit einem an dem Ventilkörper drehbar gelagerten Schwenkteil (3), das einen zweiten Druckmittelanschluss (4) trägt, und mit einer in dem Ventilkörper (1) enthaltenen Ventilkartusche (5), die einen Strömungsweg zwischen dem ersten (2) und dem zweiten (4) Druckmittelanschluss steuert.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper ( 1 ) eine kreiszylindrische Buchse ( 1 ' ) aufweist, an die in axialer Verlängerung ein erster, den ersten Druckmittelanschluss bildender Anschlussstutzen ansetzt, und dass das Schwenkteil (3) aus einem unverlierbar auf der Buchse gelagerten Ring (9) mit einem radial abstehenden, zweiten, den zweiten Druckmittelanschluss bildenden Anschlussstutzen besteht.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkteil (3) mit dem Ring (9) auf einen an der Buchse ausgeformten Bund (8) aufgesetzt und mittels eines Sprengrings (10) fixiert ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen des Ventilkörpers (1) als Gewindestutzen ausgebildet und eine Partie des Ventilkörpers für den Angriff eines Schraubwerkzeuges ausgebildet ist.

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkartusche (5) funktionell als 3 ^-Wege-Ventil ausgebildet ist, das in einem ersten Schaltzustand den zweiten Druckmittelanschluss (4) mit dem ersten Druckmittelanschluss (2) verbindet und in einem zweiten Schaltzustand den zweiten Druckmittelanschluss (4) von dem ersten Druckmittelanschluss (2) trennt und diesen druckentlastet.

6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkartusche (5) ein kreiszylindrisches Gehäuse (19) besitzt, dass an dem Zylindermantel des Gehäuses (19) eine Öffnung (20) für den zweiten Druckmittelanschluss (4) angeordnet ist, die über einen den Ventilkörper ( 1 ) durchsetzenden Druckmittelkanal mit dem Anschlussstutzen des Schwenkteils (3) kommuniziert, dass an der einen Stirnseite des Gehäuses (19) eine Öffnung (21) für den ersten Druckmittelanschluss (2) vorgesehen ist, die mit dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers (1) in Verbindung steht, und dass sich an der anderen Stirnseite des Gehäuses ( 19) eine Druckentlastungsöffnung (22) befindet.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkartusche (5) in eine axiale Mittelbohrung (13) des Ventilkörpers (1) lösbar eingesetzt ist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkteil (3) und gegebenenfalls auch die Ventilkartusche (5) mit Ringdichtungen, z.B. O-Ringen, an dem Ventilkörper (1) abgedichtet ist bzw.

sind.

9. Arbeitszylinder (141) mit zwei Magnetventilen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Druckmittel Versorgung je eines der Zylinderarbeitsräume (146).

10. Arbeitszylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventile mit dem Anschlussstutzen des Ventilkörpers (1) jeweils im Zylinderdeckel (143) des Arbeitszylinders (141) eingeschraubt sind.