DE1962069C2

DE1962069C2 - Mehrwegeventil mit einem elektromagnetisch in seinen Arbeitsstellungen gehaltenen Längsschieber

Info

Publication number: DE1962069C2
Application number: DE1962069A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(Grad.) 7140 Ludwigsburg Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2073555A5; GB1291750A; US3667723A; DE1962069A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil mit einem elektromagnetisch in seinen Arbeitsstellungen gehaltenen I angsschieber nach der Gattung des Hauptanspruihs

Aus der CH-PS 3 61 147 ist ein Mehrwegeventil mit einer elektromagnetischen Halteeinrichtung bekannt, bei dem ein l.ängsschieber von der Feder einer Rückholeinrichtung in einer Neutralstellung zentriert und von den Magneten der !ladeeinrichtung gegen die Kraft der Feder in Arbeitsslellungen auslenkbar ist. Nachteilig hierbei ist, daß die Magnete relativ groß und stark ausgebildet werden müssen, damit sie gemäß ihrer zugeordneten Funktion als Stelleinrichtung über den gesamten Hub des Längsschiebers die notwendige in Kraft zu dessen Auslenkung aufbringen und den •Längsschieber nicht nur in Arbeitsstellungen halten können. Voneinander getrennte Einrichtungen zum Verstellen des Längsschiebers und zu dessen Halten in Arbeitsstellungen fehlen hier.

Ferner ist aus einem Prospektblatt V-1552 DG/Juni 1968/A 60, der Firma Parker Hannjfin in Köln eine elektromagnetische Ausrasteinrichtung bei einem Längsschieber eines Wegeventils bekannt, tjie eine übliche Kugelrastung mit einer Reihe von mechanischen Teilen aufweist Zum Ausrasten wrrd efneuuf die Kugeln einwirkende, federbelastete Klemmhülse ourch den Anker eines Elektromagneten entgegen der Kraft einer Raslfeder bewegt, während beim Einrasten der Elektromagnet keine Funktion ausübt Die bekannte Bauart erlaubt nur eine elektromagnetische Ausrastung. Die übliche, rein mechanische Rasternrichtung beansprucht zusammen mit dem Elektromagnet sehr viel Raum und baut außerdem aufwendig. Die Teile der mechanischen Rastung sind infolge Verschleiß störanfällig.

Aus der US-Patentschrift 33 05 209 ist femer ein Wegeventil bekannt, dessen Steuerschieber elektromagnetisch betätigt wird. Dieser Steuerschieber kann, lediglich zwei Stellungen einnehmen, in denen er durch eine Halterung mit Permanentmagneten arretiert ist. Als Antrieb sind zwei Hauptmagnete und zwei Nebenmagnete vorgesehen, von denen letztere die Haltewirkung der Permanentmagnete beim Umsteuern des Steuerschiebvirs unterdrücken. Diese bekannte Einrichtung eignet sich nicht für einen Steuerschieber mit drei Stellungen und weist auch keine doppeltwirkende Rückholeinrirhtung auf; eine elektromagnetische Halterung in beiden Stellungen ist mit ihr nicht möglich. Die permanentmagnetische Halterung würde für sich allein bei Gegenkräften am Steuerschieber die erforderlichen Kräfte nur bei großem Bauaufwand aufbringen können und ferner schlechte Schalteigenschaften verursachen.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Mehrwegeventil ist es Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand eine einfache, kompakt,., elektromagnetische Halteeinrichtung für einen federzentrierten Längsschieber in Arbeitsstellungen zu schäften, die allen Anforderungen des Betriebs gerecht wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 näher angegebenen Merkmale erreicht.

Auf diese Weise kann bei einem Mehrwegeventil, bei dem ein federzentrierter Längsschieber durch eine gesonderte Betätigungseinrichtung in Arbeitssteilungen auslenkbar ist, dieser mittels raumsparender, billiger Elektromagnete in den Arbeitssteilungen gehalten werden. Durch ein Erregen des Elektromagneten, kur? bevor er mit einem Anker zur Anlage kommt, liegt der Energieaufwand niedrig. Ein Ausrasten ist durch einfaches Unterbrechen des Erregerstromkreises möglich, so daß eine Fndauslösung mit geringem Aufwand erreicht wird.

Fine besonders günstige Bauart erhält man g<:mäß Anspruch 2 durch eine Ausbildung des Ankers als Permanentmagnet. Dadurch können die Rlektromagnete baulich kleiner ausgeführt werden= Weitere vorteil hafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unleransprüchert.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt

Fig. 1 eitlen Schnitt durch eine Halteeinrichtung

eines Längsschiebers bei einem Mehrwegeventil und in

Fig.2 einen Schnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform der Halteeinrichtung.

Die Halteeinrichtung 10 nach Fig. 1 ist an einem Qblichen und daher vereinfacht dargestellten 4/3-Mehrwegeventil il angeordnet, dessen Längsschieber 12 von einem Hebel 13 in drei Stellungen bringbar ist, um den Druckmittelstrom von einer Pumpe 14 zu einem doppeltwirkenden Servomotor 15 zu steuern. Eine am Gehäuse 16 des Mehrwegeventils 11 befestigte Hülse 17 umschließt einen koaxial zur Hülse liegenden Fortsatz 18 des Längsschiebers 12. In einem zwischen dem Fortsatz 18 und der Hülse 17 ausgebildeten Raum 20 ist eine übliche doppeltwirkende Rückholeinrichtung 21 mit einer Feder 22 angeordnet

In der Hülse 17 ist ein zweiter Raum 23 ausgebildet, der durch eine Wand 24 vom Raum 20 und durch einen Deckel 25 nach außen hin abgegrenzt ist. An der Wand 24 und am Deckel 25 liegen Abstreifringe 26 an. Ferner sind im Raum 23 ein erster ringförmiger Elektromagnet 27 und ein zweiter Elektromagnet 28 angeordnet, welche von einem Distanzrohr 30 im Abstand voneinander gehalten werden. Das Distanzrohr 30 besteht aus Kunststoff und enthält die elektrischen Zuleitungen 31 zum ersten Elektromagnet 27.

Am Fortsatz 18 des Längsschiebers 12 ist eine Verlängerung 32 festgeschraubt, die mit einem Ende 33 durch den Deckel 25 hindurch nach außen ragt Der Fortsatz 18 und die Verlängerung 32 bilden eine Ringnut 34, in der eine pendelnd gelagerte Stahlscheibe 35 axial festgelegt ist Die Stahlscheibe 35 dient als Anker und weist ebene Flächen 36, 37 auf, mit denen sie in der betreffenden Arbeitsstellung des Längsschiebers 12 am Elektromagneten 27 bzw. 28 anliegt Um ein sicheres Anliegen zu erreichen, ist der jeweilige Abstand zwischen den Flächen 36 und 37 und den Elektromagneten 27 bzw. 28 etwas kleiner als die durch die Rückholeinrichtung 21 mögliche Auslenkung des Längsschiebers 12.

Ein am Deckel 25 befestigter Winkel 38 trägt einen handelsüblichen Endschalter 40, dessen Stößel 41 mit dem Ende 3j der Verlängerung 32 in Wirkverbindung steht. Am Ende 33 sind zwei Schaltnocken 42, 43 ausgebildet welche bei Auslenkung des Längsschiebers aus der Neutralstellung kurz vor Erreichen der betreffenden Arbeitsstellung den Endschalter 40 in Ein-Stellung bringen.

Beide Elekiromagnete 27,28. der Endschalter 40. eine Stromquelle 44 sowie ein vom hydraulischen Servomotor 15 betätigter Schalter 45 sind in einen Stromkreis 4b geschaltet.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt:

Wird durch Schwenken des Hebels 13 im Uhrzeigersinn der Längsschieber 12 aus seiner Neutrallage heraus in seine rechte Arbeitsstellung bewegt, so strömt Druckmittel in den zylinderseitigen Raum des Servomotors 15, und die Kolbenstange fährt aus. Beim Auslenk^n des Längsschiebers 12 wird lediglich die Kraft der Feder 22 der Rückholeinrichtung 21 überwunden. Die Elektromagnete 27, 28 sind nicht erregt, da der Endschalter 40 den Stromkreis 46 unterbricht. Kur/ bevor der Längsschiebar 12 seine rechte Arbeitsstellung erreicht, betätigt der Schaltnocken 42 den Endschalter 40, weicher den Stromkreis 46 schließt und dadurch den Elektromagneten 28 erregt In der rechten Arbeitsstel' lung des Längsschiebers 12 liegt die Stahlscheibe 35 mit ihrer Fläche 37 unmittelbar am Elektromagnet 28 an, Die vom erregten Elektromagnet 28 auf die Stahlscheibe 35 ausgeübte Kraft ist größer als die Kraft der gespannten Feder 22 der Rückholeinrichtung 21, so daß der Längsschieber 12 sicher in der Arbeitsstellung gerastet ist Erreicht die Kolbenstange das Servomotors 15 ihre ausgefahrene Endstellung, so betätigt sie den Schalter 45. Der Elektromagnet 28 ist dadurch nicht mehr erregt, so daß die Rückholeinrichtung den Längsschieber 12 in Neutralstellung zurückführen kann. Dadurch wird der Endschalter 40 wieder in seine Aus-Stellung gebracht

Bei Bedarf kann der Längsschieber 12 auch von Hand mittels des Hebels 13 aus seiner rechten Arbeitsstellung ausgerastet werden, z. B. dann, wenn die Kolbenstange des Servomotors 15 nicht vollständig ausfahren soll.

Beim Verschieben des Längsschiebers 12 in seine linke Arbeitsstellung strömt Druckmittel in den kolbenstangenseitigen Raum des Servomotors, wodurch die ausgefahrene Kolbenstange einfährt und der Schalter 45 sich wieder schließen kfjin. Die elektromagnetische Rastung geschieht in entsprechender Weise wie in der rechten Arbeitsstellung. Für die linke Arbeitsstellung ist jedoch keine se" sttätige Endauslösung oder Ausrastung vorgesehen. Oer Längsschieber 12 wird hier lediglich von Hand ausgerastet, worauf der Endschalter 40 den Stromkreis 46 unterbricht und damit den Elektromagneten 27 abschaltet.

Die Abstreifringe 26 verhindern ein Eindringen von Schmutz in den RauTi 23. Die pendelnde Lagerung der Stahlscheibe 35 bewirkt, daß deren Flächen 36, 37 immer genau an den Elektromagneten 27, 28 anliegen, ohne einen großen Fertigungsaufwand zu benötigen.

Die Fig. 2 zeigt einen Teil einer zweiten Ausführungsform in einer besonders raumsparenden Bauart. Gleiche Teile wie in Fig.] sind auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Raum 23 in der Hülse 17 wird seitlich unmittelbar von der Wand 24 und dem Deckel 25 begrenzt. Ein Distanzrohr 50 hat eine achsparallele Führungsnut 51, deren einander entgegengesetzte Enden Kontaktstellen 54, 55 aufweisen. Am Fortsatz 18 des Länpsschirbers 12 ist eine Schraube 56 befestigt, die zusammen mit dem Fortsatz 18 eine Ringnut 57 bildet, in der Ringnut 57 ist en Elektromagnet 58 pendelnd gelagert. Der Elektromagnet 58 weist einen in die Führungsnut 51 greifenden Kontaktstift 60 auf. der in Stellungen nahe den Arbeitsstellungen des Steuerschiebers mit dtn Kontaktstellen 54, 55 Wirkverbindung erhält. Ferner sieht der Elektromagnet 58 über eine nachgiebige Zuleitung 61 mit einem Stromkreis 62 in Verbindung, in den die Stromquelle 44 und der Schalter 45 geschaltet sind. Der Raum 23 ist vom Raum 20 durch einen Abstreifring 26 getrennt

Die Wirkungsweise der Halleeinrichtung nach F i g. 2 gleicht derjenigen der Einrichtung nach Fig. I und ermöglicht somit eine elektromagnetische Halterung in zwei Arbeitsstellungen und eine elektromagnetische Ausrastung oder ^ndauslösung in einer A.b^itssteilung. Die Erregung des Elektromagneten 58 beginnt jewel's kurz vor Errnchen der Arbeitsstellungen, wenn Kontaktstift 60 und Kontaktstellen 54, 55 miteinander Wirkverbindung .iaben und dauert in Arbeitsstellungen des Längs'.i'hiebers 12 an. Die Funktion des Ankers für den Elektromagneten 58 übernehmen die Ward 24 und def Deckel 25, die aus magnetisch leitendem Material bestehen,

Mit def Halleeinrichtung nach der Erfindung läßt sich ohne großen Aufwand eine Endauslösung verwirklichen. Dabei kann anstelle der in Fig. 1 gezeigten

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wegabhängigen Endauslosung auch eine drückäbhängi' ge Endauslösung dadurch erreicht werden, daß man einen druckabhängigen Schalter anstelle des Schallers 45 in den Stromkreis schältet. Die Endauslösung kann auch für beide Af beitsstellungen vorgesehen werden.

Bei Verwendung eines Permanentmagneten als Anker kann es zweckmäßig sein, beim Ausrasten den am Permanentmagnet gerade anliegenden Elektromagnet über eiheh entsprechenden Schalter kurzzeitig umgepolt mit dem Stromkreis zu verbinden. Dadurch würden sich Elektromagnet und Permanentmagnet voneinander abstoßen und den Rückhölvörgang hoch beschleunigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

r< Patentansprüche: 19 &Z069

1. Mehrwegeventil mit einem elektromagnetisch in seinen Arbeitsstellungen gehaltenen Längsschieber zur Steuerung eines doppeltwirkenden Servomotors mit einer doppeltwirkenden Feder als Rückholeinrichtung für den Längsschieber, die den Längsschieber in seiner arbeitsunwirksamen Neutralstellung im Ventilgehäuse zentriert und gegen deren Kraft der Längsschieber nach der einen bzw. anderen Seite in die betreffende Arbeitsstellung verschiebbar ist, wobei der Längsschieber und ein gehäusefestes Teil jeweils mit einem der Bauelemente Spule und Anker des Elektromagneten verbunden sind und diese Bauelemente bei erregtem Elektro-•magneten in wenigstens einer der Arbeitsstellungen miteinander in einer die Rückstellkraft der Feder überwindenden Wirkverbindung stehen, und mit Mitteln zum Ein- und Ausschalten des Elektromagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschieber (12) in an sich bekannter Weise mechanist η in seine Arbeitsstellungen verschiebbar ist und kurz vor Erreichen seine; Arbeitsstellung den Elektromagneten (27,28,35) einschaltet.

2. Mehrwegeventii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker als Permanentmagnet ausgebildet ist, dessen magnetische Kraft kleiner ist als die Kraft der F^der(22) in Arbeitsstellung.

3. Mehrwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker pendelnd am Längsschieber (12) gelagert ist.

4. Mehr egeventil nach Anspruch 3. mit einer Verlängerung des I3ngssc^hiebers, die mit ihrem Ende aus einem die Rückholeinrichtung und die elektromagnetische Ha!teein^rxhtung aufnehmenden, mit dem Ventilgehäuse fest verbundenen Gehäuseteil herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gehäuseteil als Hülse (17) ausgebildet ist und daß die Verlängerung (32) mit einem außerhalb der Hülse (17) gehäusefest angeordneten Endschalter (40) in Wirkverbindung steht.

5. Mehrwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (58) in einem Fortsatz (18) des Längsschiebers (12) angeordnet ist, daß die Stirnwände (24, 25) des die elektromagnetische Halteeinrichtung aufnehmenden Raumes (23) als Anker ausgebildet sind und daß die Schaltmittel (54, 55, 60) zum Einschalten des Elektromagneten in diesem Raum (23) liegen.