DE2600134A1

DE2600134A1 - Magnetventil mit hydraulischer verzoegerung

Info

Publication number: DE2600134A1
Application number: DE19762600134
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date: 1976-01-03
Filing date: 1976-01-03
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2600134C2; IT1073784B

Description

Anmelderin: Stattgart, den 13.11.1975

Karl Dungs P $117 X/ßl

7067 Urbach

Industriegebiet

Magnetventil mit hydraulischer Verzögerung

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit mindestens
zwei Durchlaßquerschnitten, zwischen denen es in öffnungs- und/oder in Schließrichtung verzögert umschaltbar ist, wobei die Zeitverzögerung durch eine Hydraulikpatrone erfolgt, gegen die ein einen Ventilteller bewegender Anker anläuft, der die Hydraulikpatrone, die zwei durch eine Drossel getrennte, Flüssigkeit enthaltende ßäume sowie einen längsverschiebbax'en Kolben umfaßt, mit einer von der eingestellten Drosselung abhängigen Geschwindigkeit in Längsrichtung

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zusammenschiebt, sowie mit einem verstellbaren Polkernabschnitt als Anschlag, gegen den der Anker anläuft und der somit den Durchlaßquerschnitt durch Begrenzen des Ventiltellerhubes begrenzt.

Ein derartiges, als Doppelmagnetventil ausgebildetes Magnetventil ist bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 2 425 946). Die Hydraulikpatrone ist bei diesem Magnetventil stiftförmig ausgebildet und in einer Zentrierbohrung des Polkerns gelagert und durch ein Gewinde' längs verstellbar gehalten. Der Polkern ist ebenfalls durch ein Gewinde längs verschiebbar gehalten. Von Nachteil ist bei dieser Anordnung, daß bei einer Verstellung des Polkerns, die zur Einstellung des maximalen Durchlaßquerschnitts notwendig ist, auch der Einsatzpunkt der hydraulischen Verzögerung verändert wird. Außerdem ist die erzielbare Verzögerungszeit mitunter zu gering.

Es ist auch ein Doppelmagnetventil bekannt (DT-OS 2 406 920), das zwei Magnetsysteme aufweist, von denen das zweite durch elektrische Mittel verzögert betätigt wird. Damit ist jedoch nur ein zweistufiges öffnen des Magnetventils möglich, nicht jedoch ein verzögerter Übergang von der einen zur anderen Stufe.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Magnetventil mit einer in weiteren Grenzen veränderbaren und vielseitig einstellbaren, betriebssicheren Verzögerung mit allmählichem Übergang von der einen zur anderen Stufe zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Hydraulikpatrone auf das Magnetgehäuse aufbaubar ist und als Abdichtung zwischen dem axial beweglichen Kolben und dem festen Gehäuse eine zentrale Rollmembran aufweist, die zum Einspannrand hin in eine kreisringförmige Flachmembran übergeht.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Magnetventils liegt darin, daß sehr große Verzögerungszeiten erzielbar sind wegen des großen, unterzubringenden Volumens und daß eine zuverlässige Abdichtung durch die Membran möglich ist. Außerdem kann aufgrund der Verwendung einer Rollmembran ein großer Weg für den Kolben vorgesehen werden. Von Vorteil ist insbesondere noch, daß ein Magnetventil jederzeit mit einer Hydraulikpatrone ausgerüstet bzw. diese wieder abgenommen werden kann, ohne das Magnetventil zerlegen oder ausbauen zu müssen.

Bevorzugt ist die Membran so angeordnet, daß sie den nicht unter Druck stehenden Raum der Hydraulikpatrone abschließt. Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Bereich zwischen Rollmembran und planem Membranrand ringförmig abgestützt. Dadurch wird die Verformung der Membran begrenzt und ihre Lebensdauer sowie ihre Belastbarkeit erhöht.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner zwischen der ringförmigen Abstützung und der Einspannung am äußeren Rand ein Hohlraum vorgesehen. In diesen Hohlraum hinein kann die Membran verformt werden, wodurch der durch die Membran abgeschlossene Raum sein Volumen vergrößern kann, was in vorteilhafter Weise einen Volumenausgleich bei sich änderndem Flüssigkeitsvolumen ermöglicht, beispielsweise bei durch Temperaturänderungen bedingten Volumenänderungen der Flüssigkeit.

Der Kolben kann in weiten Grenzen beliebig gestaltet sein, beispielsweise als flacher Kolben oder als langgestreckter, stiftförmiger Kolben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Kolben als Stufenkolben ausgebildet, an dessen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, an dessen Stirnseite der Anker zur Anlage kommt, die Rollmembran zentral befestigt ist. Durch die Verwendung eines Stufenkolbens kann der in den Polkern eintauchende Teil mit kleinerem und der im Hydraulikpatronen-Gehäuse befindliche Teil mit größerem Durchmesser ausgeführt werden. Dadurch wird einerseits die durch die Durchbohrung des Polkerns bedingte Querschnittsverminderung des Polkerns klein gehalten, was sich auf die Kraftentwicklung des Elektromagneten vorteilhaft auswirkt} andererseits ermöglicht ein Kolben mit großem Durchmesser die Verwirklichung langer Verzögerungszeiten bei vorgegebenem Weg.

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In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschnitt mit größerem Durchmesser im Gehäuse der Hydraulikpatrone mit engem Spiel ohne Abdichtung geführt, so daß der dadurch gebildete Spalt eine Nebendrossel zu der einstellbaren Drossel bildet. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei völligem Schließen der einstellbaren Drossel ein gewisser Mindestdurchsatz aufrecht erhalten bleibt. Diese Nebendrossel bestimmt damit die längst mögliche Verzögerungszeit. Von Vorteil ist insbesondere, daß der Stufenkolben nicht mit sehr engen Toleranzen eingebaut werden muß, was die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Hydraulikpatrone erhöhen würde.

Vielfach ist es erwünscht, daß bei der Öffnung des Magnetventiles ein bestimmter Abschnitt des Öffnungsweges rasch durchlaufen wird. Um eine solche SchaltCharakteristik mit einfachen Mitteln verwirklichen zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine weitere Drossel vorgesehen, deren Wirksamwerden von der Position des Kolbens abhängt. Dabei ist diese Drossel in Axialrichtung verschiebbar vorgesehen und der einstellbaren Drossel parallel geschaltet.

Diese weitere Drossel kann konstruktiv unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt sie eine schwimmend gelagerte, in axialer Richtung gehäusefest gehaltene Ringscheibe, und es ist der Kolben mit einer Bohrung versehen, deren

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Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Ringscheibe. Die Drosselwirkung setzt bei der Axialbewegung des Kolbens in dem Augenblick ein, in dem die Ringscheibe in die Bohrung im Kolben einzutauchen beginnt. Durch axiales Verschieben der Ringscheibe ist ein von der Kolbenstellung und damit auch von der Ventiltellerstellung abhängiges Wirksamwerden der Drossel möglich. Bis zum Augenblick des Eintauchens bewegt sich der Kolben und damit das bewegliche Glied des Ventils unverzögert; erst danach setzt die Verzögerung in gewünschter Weise ein. Durch die schwimmende Lagerung der Ringscheibe ist es nicht erforderlich, Kolben und Ringscheibenträger exakt fluchtend auszurichten, was erhebliche fertigungstechnische Vorteile bietet. Die Mündung der Bohrung im Kolben ist trichterförmig gestaltet, um einerseits ein zuverlässiges Zentrieren der Ringscheibe zu erzielen und um andererseits ein schlagartiges Einsetzen der Drosselwirkung zu vermeiden. Die trichterförmige Mündung ergibt einen sanften Übergang vom unverzögerten zum verzögerten Betriebsbereich.

Bevorzugt ist die Ringscheibe an einem zentralen, in dem Hydraulikpatronen-Gehäuse abgedichtet gehaltenen und axial verstellbaren Tragbolzen gehalten, und es ist in dem Tragbolzen die einstellbare Drossel untergebracht die mit einer axial verstellbar angeordneten Einstellnadel versehen ist. Durch diese Anordnung kann die Ein-

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stellung des verzögerungsfreien Hubbereiches ebenso wie die Einstellung der Verzögerungszeit von der gleichen, durch eine Abdeckhaube verschließbaren Stelle aus vorgenommen werden.

Vielfach ist es erwünscht, daß ein derartiges Ventil zwar in der einen Richtung verzögert öffnet, in der anderen Richtung aber unverzögert schließt oder umgekehrt. Zur Verwirklichung eines derartigen Betriebsverhaltens ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Kolben mit einem Rückschlagventil versehen. Dieses Rückschlagventil bietet in der einen Bewegungsrichtung des Kolbens einen freien Durchfluß von dem einen zum anderen Raum innerhalb des Hydraulikpatronen-Gehäuses, die durch den Kolben voneinander getrennt sind.

In vielen Anwendungsfällen soll der maximale Durchsatz des Magnetventiles, der nach dem Durchlaufen der verzogerungsfreien und der verzögerten Strecke erreicht wird, einstellbar sein. Die maximale öffnung des Ventiles bzw. der maximale Durchlaßquerschnitt ist dann erreicht, wenn der Anker, der das bewegliche Glied des Ventiles betätigt, an dem Polkern anliegt. Zur Einstellung dieser Position wurde seither stets der Polkern längs durchbohrt und in diese Bohrung eine axial über die Stirnfläche des Polkerns in Richtung auf den Anker hin vorstehende Schraube eingedreht, die den Anschlag

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für den Anker bildet. Dies hat jedoch den Nachteil zur Folge, daß der magnetische Kreis wegen des im allgemeinen recht kleinen Querschnitts der Schraube und der dadurch bedingten magnetischen Sättigung einen zusätzlichen magnetischen Widerstand aufweist, der die auf den Anker ausgeübte Kraft reduziert. Das bedeutet, daß die das Ventil schließende Schließfeder schwächer ausgebildet sein muß, damit sie nicht ein Anziehen des Ankers bis in die Endlage überhaupt verhindert. Dies hat jedoch andererseits zur Folge, daß auch die durch die Feder ausgeübte Schließkraft bei geschlossenem Ventil vermindert ist, wodurch der Druckbereich des Ventiles, falls es mit dem Druck öffnet, eingeschränkt ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Polkern mit seinem vollen Querschnitt längs verschiebbar angeordnet, was einfachsten dadurch verwirklicht wird, daß er in einer Hülse schraubbar geführt ist. Eine geringfügige Verminderung des Polkernquerschnittes tritt lediglich durch die zentrale Bohrung auf, durch die hindurch der Kolben der Hydraulikpatrone mit seinem Abschnitt geringeren Durchmessers geführt ist. Durch die Hydraulikpatrone ist jedoch der Polkern nach außen hin abgedeckt und nicht mehr für eine Einstellung zugänglich. Das bedeutet, daß entweder der maximale Durchlaßquerschnitt nicht mehr verstellt werden kann oder daß, um ihn zu verstellen, die Hydraulikpatrone abgenommen werden muß. Dies ist in der betrieblichen

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Praxis ein sehr gravierender Nachteil. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher das Hydraulikpatronen-Gehäuse drehstarr mit dem Polkernabschnitt verbunden, der durch Drehen axial verschiebbar ist, und es ist das Hydraulikpatronen-Gehäuse als Betätigungsglied für die Verstellung des Polkernabschnittes ausgebildet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß trotz der Verwendung einer Hydraulikpatrone und trotz der Verwendung eines im Ganzen axial verstellbaren Polkernes dieser auch bei aufgesetzter Hydraulikpatrone einstellbar ist. Dadurch kann jederzeit auch bei aufgesetzter Hydraulikpatrone der maximale Durchsatz durch Drehen an dem Patronengehäuse den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingestellt werden. Dabei ist bevorzugt die drehstarre Verbindung lösbar und die Anordnung in dieser gelösten Position verriegelbar. Es wird dadurch erreicht, daß ein unbefugtes Verstellen durch Drehen an dem Hydraulikpatronen-Gehäuse ausgeschlossen ist.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das Hydraulikpatronen-Gehäuse mit dem Gehäuse des Magnetventiles drehstarr verbindbar und diese Verbindung durch Federkraft lösbar. Dadurch ist ebenfalls ein unbefugtes Verstellen unterbunden, weil bei drehstarr mit dem Gehäuse des Magnetventiles verbundenen Hydraulikpatronen-Gehäuse ein Verdrehen ausgeschlossen ist.

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Bei einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser des Hydraulikpatronen-Gehäuses so "bemessen, daß die manuell auf dieses Gehäuse ausübbare Kraft beim Eindrehen in die Endlage nicht ausreicht, um die elastische Dichtung des Ventiltellers durch überstarkes Anpressen an den Ventilsitz zu beschädigen. Es ist nämlich in der Praxis bei verstellbaren Anschlägen für den Anker, die mit Werkzeug, beispielsweise einem Schraubenschlüssel, einstellbar sind, vorgekommen, daß der Anschlag bei geschlossenem Magnetventil gegen die Stirnfläche des Ankers gedreht und durch Weiterdrehen die elastische Dichtung des beweglichen Ventilgliedes so stark gegen den zumeist scharfkantigen Ventilsitz gepreßt wurde, daß Beschädigungen oder gar Zerstörungen der elastischen Dichtung die Folge waren. Dies ist bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung unmöglich, weil die manuell ausübbare Kraft begrenzt und nicht durch die Hebelwirkung eines Schlüssels verstärkbar ist. Es versteht sich, daß dieses Prinzip der manuellen Verstellbarkeit auch dann verwirklicht werden kann, wenn das Magnetventil nicht mit einer Hydraulik-Zeitverzögerungspatrone versehen ist, weil es der Anwendungsfall nicht verlangt. In diesem Fall ist anstelle der Hydraulikpatrone ein scheibenförmiges, in gleicher Weise mit dem Polkernabschnitt verbindbares oder verbundenes und mit dem Magnetventilgehäuse ggf. drehstarr verbindbares Einstellglied vorgesehen, das beispielsweise die Gestalt einer Rändelscheibe aufweist.

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Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Hydraulikpatrone auch anders als beschrieben gestaltet sein kann. Die Anordnung eines Ausdehnungsräumes, wie er vorstehend beschrieben wurde, und der zur Aufnahme der temperaturbedingten Volumenänderungen der Flüssigkeit der Anordnung dient, ist nicht auf kombinierte Flach- Roll-Membranen beschränkt'. Beispielsweise ist bei einem Magnetventil, bei dem die Membran des Zeitverzögerungsgliedes als dem Stufenkolben axial gegenüberstehende Flachmembran ausgebildet ist, auf der dem Kolben abgewandten Seite eine ringförmig profilierte, in axialer Richtung verstellbare Stützplatte vorgesehen, durch deren axiales Verstellen die Größe eines Luftpolsters und eines Ausgleichsraumes einstellbar ist, Bei dieser Ausführungsform läßt sich der Ausdehnungsraum und das darin befindliche Luftpolster in seiner Größe verändern, wodurch sich die Dämpfungseigenschaften der Hydraulikpatrone bestimmten Sonderanforderungen anpassen lassen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen unter Weglassung für das Verständnis der Erfindung unwesentlicher, konventionell ausgeführter Teile in ver-

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einfachter, teils schematisierter Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine auf das das Magnetteil enthaltende Gehäuse aufgesetzte Hydraulikpatrone,

lig. 2 ein Detail einer geänderten Ausführungsforin, und

einen Längsschnitt durch eine Ausfuhrungsform mit durch einen Lippendichtring abgedichtetem Stufenkolben mit gegenüberliegender Planmembran.

Eine Hydraulikpatrone 1 ist auf die einem nicht dargestellten Ventilteil abgewandte Seite eines nur teilweise dargestellten Elektromagneten 2 aufgesteckt und durch einen Haltering 3 gehalten. Der Haltering ist mittels Schrauben 4 an einem stirnseitigen Ring .des Elektromagneten 2 befestigt. Der Ring 5 schließt einen Raum axial nach außen ab, in dem eine Wicklung untergebracht ist, die auf einen Spulenkörper 7 gewickelt ist. Innerhalb des Spulenkörpers 7 und des Ringes 5 befindet sich eine Magnetschlußhülse 8, die in ihrem in Achsrichtung mittleren Bereich 9 aus magnetisch inaktivem Material, im übrigen aus ferromagnetischem Werkstoff besbeht, ebenso wie der Ring 5· In der Magnetschlußhülse 8 ist ein Anker 10

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axial verschiebbar geführt, an dem in allgemein bekannter, nicht dargestellter Weise das bewegliche Ventilglied des durch den Magneten betätigten Ventiles gelenkig befestigt ist. In dem axial äußeren Bereich der Magnetschlußhülse 8 ist ein Gewinde 11 einge schnitten, in das ein Polkernabschnitt 12 eingeschraubt ist, der an seinem äußeren Bereich mit einem entsprechenden Gewinde versehen ist. Im Bereich des inneren Endes des Polkernabschnittes 12 ist eine iiingnut vorgesehen, in die ein 0-fiing 13 zur Abdichtung eingelegt ist. Im Bereich des äußeren Endes der Magnetschlußhülse 8 ist in diese eine Innenringnut eingearbeitet, in die ein Drahtring 14 eingelegt iafc, der eine Begrenzung für die Ausschraubbewegung des Polkernabschnittes 12 bildet. Der Polkernabaciinitt 12 besteht aus ferromagnetischem Material; sein Querschnitt ist in dem Bereich der dem Anker 10 gegenüberliegenden Stirnfläche nur geringfügig durch eine Längsbohrung vermindert, durch die ein Kolbenabschnitt 15 hindurchragt, der über die mit einem dünnen Trennblech 16 aus nichtferromagnetischem Material belegte Stirnfläche des Polkernabschnittes 12 axial vorsteht. In dem von der Stirnfläche mit dem Trennblech 16 etwas entfernteren Bereich, in dem es auf einen großen magnetisch leitfähigen Querschnitt des Polkernabschnittes nicht mehr so stark ankommt, ist die Bohrung in zwei Stufen erweitert. In diese erweiterte

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Bohrung ragt ein Rohransatz 17 einer Stützplatte 18. In den Rohransatz 17 ist eine Ringnut eingearbeitet, in die ein O~Ring 19 zur Abdichtung eingelegt ist. Die Stützplatte 18 ist in einem kappenförmigen Gehäuse der Hydraulikpatrone 1 durch einen in eine Hut im Gehäuse 20 eingelegten Sprengring 21 gehalten. Die Stützplatte 18 verspannt einen Einspannrand 22 einer Membran 23 gegen eine Schulter des Gehäuses 20. Die Membran 23 umfaßt einen planen, ringförmigen, an den Einspannrand 20 radial nach innen anschließenden Bereich 24, an den sich radial nach innen eine Rollmembran 25 einstückig anschließt, deren Zentrum an dem Kolbenabschnitt 15 dicht befestigt ist. In den dem Bereich der Membran 23 gegenüberliegenden Bereich der Stützplatte 18 ist eine ringförmige, flache Vertiefung 26 eingearbeitet. Der Kolbenabschnitt 15, der in dem Endbereich des Rohrabschnittes I7 von diesem geführt ist, ist an seinem dem Anker 10 abgewandten Ende ■ mit einem Kolben 27 starr verbunden, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses 20. In dem Kolben 27 ist eine Ringnut 28 auf der der Membran 23 abgewandten Seite eingearbeitet, in die eine Schraubenfeder 29 eingelegt ist, die siel andererseits gegen das Gehäuse 20 abstützt. Auf der der Membran 23 abgewandten Seite ist in dem Kolben 27 außerdem eine zentrale Längsbohrung 30 eingearbeitet, die als Sackbohrung ausgebildet ist. In den den Grund dieser Sackbohrung bildenden Boden.ist ein Gewindeansatz 31 des

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Kolbenabschnitts 15 eingeschraubt. Außerdem ist dieser Boden mit ihn durchsetzenden Längsbohrungen 32 versehen. Die Längsbohrung 30 ist in ihrem Mündungsbereich 33 trichterförmig gestaltet.

Der Kolben 27 ist ferner an seiner der Membran 23 abgewandten Stirnfläche mit einer radial innerhalb der Nut 28 vorgesehenen Hingschneide 34 versehen, an der ein planer, elastisch verformbarer Dichtring 35 anliegt, der seinerseits in einer Nut der die Bohrung 30 begrenzenden Wand gehalten ist. Zwischen Ringschneide und der Wand der Längsbohrung 30 ist eine flache Ringnut eingearbeitet, deren Grund durchgehende Bohrungen 37 durchsetzen.

Das Gehäuse 20 weist die Form einer Kappe auf, in deren Kappenboden 38, sxl dem sich die Feder 29 abstützt, zentral ein an beiden Stirnseiten des Kappenbodens 38 vorstehender Rohransatz 39 angeformt ist. Der Rohransatz ist außen mit einem Gewinde versehen, auf dem eine kleine Abdeckkappe 40 aufschraubbar ist. Der Rohransatz 39 ist aber außerdem auch mit einem Innengewinde versehen, in das ein Träger 41 eingeschraubt ist. Der Träger 4-1 weist an seinem äußeren Ende einen Sechskant 42 sowie einen Schraubenzieherschlitz 42 zum Verdrehen auf, damit seine axiale Lage einstellbar ist. Ein in eine Nut des Trägers 41 eingesetzter Ring 44 bildet einen Anschlag

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für die Begrenzung der Eins ehr aubbeiiregung. An seinem gegenüberliegenden inneren Ende ist an dem Träger 41 eine elastische Ringscheibe 45 schwimmend gelagert, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Längsbohrung 30 im Kolben 27. Der Träger 41 ist außerdem längsdurchbohrt und es ist in diese Bohrung eine Düsennadel 46 eingeschraubt, die je nach Einschraubtiefe einen Ringspalt in seiner Größe bemißt, der durch den Rand einer an der inneren Stirnseite des Trägers 41 mündenden Düsenbohrung 47 sowie durch die Nadel der Düsennadel 46 gebildet ist. Außerdem ist noch eine Querbohrung 48 vorgesehen, die in die Längsbohrung mündet, in der die Düsennadel 46 geführt ist,

Die Hohlräume der Hydraulikpatrone 1, die einerseits durch die Membran 23 und andererseits durch das Gehäuse 20 begrenzt sind, sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt.

Beim Einschalten des Magnetventiles, wenn die Wicklung an Spannung gelegt wird, wird ein magnetisches Feld aufgebaut und es wird der Anker 10 rasch angezogen, bis er mit seiner Stirnfläche an die freie Stirnseite des Kolbenabschnittes 15 anstößt. Dieser Hubweg wird rasch durchlaufen. Fach Anlage des Ankers 10 an den Kolbenabschnitt 15 wird durch die auf den Anker ausgeübte

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Kraft der Kolben 27 entgegen der Wirkung der Feder 29 in Richtung auf den Kappenboden 38 bewegt. Das in dem an den Kappenboden 38 angrenzenden Raum, befindliche öl strömt durch den als Drossel wirkenden, sehr engen Ringspalt zwischen dem Kolben 27 und dem Gehäuse 20, sowie andererseits durch die Bohrung 48 und die Düsenbohrung 4-7 und schließlich auch durch den Spalt zwischen der elastischen Ringscheibe 45 und der Wand der Längsbohrung 30. Befindet sich, entgegen der Darstellung in Fig. 1 der Zeichnung, der Träger 41 in einer etwas weiter nach außen gedrehten Stellung, so ist der durch die elastische Ringscheibe 45 begrenzte Ringspalt relativ groß und die dadurch bedingte DiOsselwirkung sehr klein, so daß sich die beiden anderen Drosseln - - nicht auswirk en.Auch dieser Weg wird, wenn auch etwas gedämpft, noch relativ rasch durchlaufen, bis, entsprechend der dargestellten Position, die elastische Ringscheibe 45 in die Bohrung 30 einzutauchen beginnt. Der Restweg wird nun zeitlich verzögert entsprechend der eingestellten Drosselwirkung durchlaufen. Die Drosselwirkung des Spaltes zwischen Kolben 27 und Gehäuse 20 ist fest vorgegeben; ebenso die Drosselwirkung zwischen der elastischen Ringscheibe 45 und der Wand der Bohrung Einstellbar ist dagegen die Drosselwirkung der Drossel 46, 47 durch Verstellen der Düsennadel 46.

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Die Hohlräume der Hydraulikpatrone 1, also die freien Räume zwischen der Membran 23 und dem Gehäuse 20, sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Bei !Eemperaturänderungen dehnt sich diese Flüssigkeit aus. TJm diese Ausdehnungen unschädlich aufnehmen zu können, sind die Vertiefungen vorgesehen. Die sich ausdehnende Flüssigkeit preßt den planen Bereich 2²I- der Membran 23 in diese Vertiefungen, wodurch eine ausreichende Volumenvergrößerung erzielt wird und eine übermäßige Belastung der Rollmembran 25 unterbleibt.

Das Ende der Hubbewegung ist dann erreicht, wenn der Anker 10 an dem Trennblech 16 zur Anlage kommt, nachdem er deÄ Kolben 15» 27 entsprechend in das Gehäuse 20 verschoben hat. Bei Abschalten des Elektromagneten wird der Anker 10 durch eine Rückstellfeder, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, in die Ausgangslage zurückbewegt und es wird der Kolben 27 durch die Schraubendruckfeder 29 ebenfalls zurückbewegt. Diese Rückbewegung erfolgt relativ rasch, weil der Druck in dem dem Magneten zugewandten Bereich sich durch die auf den Kolben auswirkende Kraft der Feder 29 erhöht. Diese Druckerhöhung hebt den Dichtring 35 von der Ringschneide 34- ab, wodurch ein freies Durchströmen nahezu ungedrosselt möglich ist.

Die Ringscheibe 45 besteht zwar aus einem elastischen, aber relativ harten Werkstoff. 8ie könnte auch aus einem

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starren Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Metall.

Um die Endlage, die der Anker 10 bei erregtem Elektromagneten erreicht, ändern zu können, ist der Polkernabschnitt 12 durch Einschrauben in das Gewinde 11 axial verstellbar. Um nicht die Hydraulikpatrone 1 zum Verstellen des Polkernabschnittes 12 abbauen zu müssen, ist die Hydraulikpatrone 1 mittels der Stützscheibe 18 und einer entsprechend vorgesehenen Terzahnung drehstarr mit dem Polkernabschnitt 12 verbunden. An dem von dem Haltering 3 übergriffenen Flanschbereich des Gehäuses 20 ist eine Verzahnung 50 vorgesehen, die bei angezogenem Haltering 3 in eine Verzahnung des Halteringes eingreift. Dadurch ist das Gehäuse 20 fixiert. Wird nun der Haltering 3 gelöst, so kommen die beiden Verzahnungen 50 außer Eingriff und es kann durch manuelles Verdrehen des Gehäuses 20 der Polkernabschnitt 12 axial verschoben werden. Wach dem anschließenden Festziehen des Halteringes 3 ist eine Arretierung erreicht. Anstelle der Verzahnung 50 an dem Haltering 3 bzw. dem Flansch kann auch an dem freien Ende der Magnetschlußhülse 8 eine Verzahnung vorgesehen sein, in die eine entsprechende Gegenverzahnung eines an der Stützscheibe 18 angebrachten Zahnkranzes eingreift. In diesem Fall ist eine Stützfeder vorgesehen, die nach dem Lösen des Halteringes

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die Stützplabbe 18 in Rich bung von dem Anker 10 wegbewegt, wodurch die beiden Verzahnungen außer Eingriff kommen und das Gehäuse 20 frei drehbar ist.

In Fig. 2 ist eine andere Fixierung und Drehmomenbübertragung dargestellt, bei der die Stützplatte 18' abgeändert ausgebildet ist. Die drehstarre Verbindung zwischen Stübzplatte 18' und Polkernabschnitt 12' ist durch in einander entsprechende Bohrungen eingesteckte Paßstifte 51 erzeugt. Die Sicherung gegen ungewolltes Verdrehen ist dadurch erreicht, daß in einen auf einem Gewinde am freien Ende der Magnetschlußhülse 8' aufgeschraubten Ring 52 mindestens eine Madenschraube 53 radial eingedreht ist, die an ihrem inneren. Ende einen konischen Fortsatz aufweist, der in eine Nut 54- mit schrägen Flanken eingreift, die in die Stützplatte18' eingearbeitet ist. Da die Keilwinkel von Nut 54 und konischem Ansatz der Madenschraube 53 übereinstimmen, wird eine zuverlässige Klemmung erreicht.

Eine andere, einfachere Ausführungsform zeigt Fig. 3· Bei dieser Ausführungsform ist ein Polkernabschnitt 54-in einer Magnetschlußhülse 55 befestigt, an die ein Raum nach außen radial angeschlossen ist, in dem eine Wicklung 56 vorgesehen ist. Nach außen hin ist die Wicklung 56 durch ein Gehäuse 57 abgeschlossen, das seinerseits

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sbii-nseitig durch einen Ring 58 abgeschlossen isb, der die Wagnet schlußhülse 55 und den Polkernabschnitt 54-stirnseitig mit einem Bund übergreift;- In dem längsdurchbohrten PolkernabschnitL 54- ist ein mit einem Gewinde versehener zylindrischer Ansatz 59 eines
Gehäuses 60 eingeschraubt und durch in Nuten untergebrachte 0-£inge 61 abgedichtet. Der zylindrische Ansatz 59 ist längsdurchbohrb und es ist in dieser Bohrung ein Kolbenabschnitt 62, der einen relativ
kleinen Durchmesser aufweist, geführt. Zur Abdichtung ist ein Lippen dichtring 63 eingebaut. Der Kolbenabschnitt 62 ragt über die obirnseite des Polkernabschnittes 54- hinaus in den von der Magnet schlußhülse 55 umschlossenen Kaum. Das finde des Kolbenabschnitts 62 ist mit einer nach außen vorstehenden
Schulter versehen, auf der sich eine Schraubendruckfeder 64- abstützt, die andererseits am Grunde einer Bohrung anliegt, die in den zylindrischen Ansatz 59 als Erweiterung der den Kolbenabschnitt 62 führenden Bohrung eingearbeitet ist. An dem gegenüberliegenden Ende ist der Kolbenabschnitt 62 an einem Kolben 65 befestigt, der mit geringem Spiel in einer Zylinderbohrung 66 des Gehäuses 60 mit geringem Spiel geführt ist. In dem Kolben 65, der als flache Kreisscheibe ausgebildet ist, sind mein-ere Kugelrückschlagventile 67 untergebracht, die bei der durch die Feder 64-erzeugten Bewegimgsrichtung offen sind. Ein Gehäusedeckel

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schließt die Zylinderbohrung 66 nach außen al). Eine flache Membrctn 69 ist zwischen Gehäuse 60 und Gehäusedeeitel 68 mit ihrem Randbereich eingeklemmt und schließt den Raum der Zylinderbohrung 66 nach außen hin ab. In dem Gehäusedeckel 68 ist eine Ötützplatte 70 mit kreisringförmigen Versteifungsrippen 71 vorgesehen· Die Stützplatte 70 ist durch eine zentrale Schraube 72 axial verstellbar. Durch eine der Zylinderbohrung 66 parallele Bohrung 73 uelcL eine quer angeordnete Verbindungsbohrung 74- sind die beiden durch den Kolben 65 voneinander getrennten Räume miteinander verbunden. Um die gewünschte Drosselwirkung zu erzielen, ist in das Gehäuse 60 eine mit der Querbohrung 74- fluchtende Düsenschraube 75 eingedreht, die an ihrem inneren Ende mit einem Konus 76 versehen ist, der zusammen mit der Bohrung 74· einen einstellbaren Ringspalt mit entsprechend einstellbarer Drosselwirkung bildet.

Die Zylinderbohrung 66 ist ebenso wie die Bohrungen 73 und 74- mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Um Temperaturänderungen ausgleichen zu können, ist die Membran 69 vorgesehen, die zum Schutz gegen mechanische Überbeanspruchung sich an der Stützseheibe 70 abstützt. Die zwischen den Versteifungsrippen 71 "befindlichen ringförmigen, relativ breiten Vertiefungen ermöglichen es, daß sich die Membran 69 in diese Vertiefungen einlegt,

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wenn sich die Flüssigkeit in der Zylinderbohrung 66 ausdehnt. Durch die axiale Verstellbarkeit der Stützplatte 70 ist ein Luftpolster einstellbaren Volumens gebildet, das eine entsprechende Federung und Dämpfung ergibt· Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht der von Fig. 1.

Die in Fig. 4- dargestellte Anordnung entspricht weitgehend der von Fig. 1, weshalb lediglich die geänderten Einzelheiten anschließend beschrieben werden. Dabei ist für gleiche Teile jeweils das gleiche Bezugszeichen verwendet. Für Teile, die die gleiche Funktion weiterhin erfüllen, aber in ihrer Gestaltung geändert wurden, ist dasselbe, mit einem · ergänzte Bezugszeichen verwendet.

Der Kolben 27' ist an seiner zylindrischen Außenoberfläche mit einem Kunststoffring 77 umspritzt; es ist dabei ein Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften verwendet. Die Befestigung des Kolbenabschnittes 15' an dem Kolben 27' ist ebenfalls geändert. Die Bohrungen 32¹ befinden sich nicht mehr am Grund der Längsbohrung 30, sondern münden schräg in die Wand. Der Grund der Längsbohrung 30 ist nochmals versenkt und es ist der Gewindeansatz 31 durch eine Bohrung im Kolben 27· hindurchgesteckt und mittels einer Kontermutter 78 fixiert. Anstelle eines Klemmringes 80, der den zentralen Bereich der Rollmembran 25 gegen eine Schulter des Kolbenabschnittes 15 preßt, ist

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'M.

in den KoIbenabschnitt 15' eine Ringnut 79 eingearbeitet, in die ein zentraler Wulst 81 der Rollmembran 25' eingreift. Der Kolben 27' weist eine Konusfläche 82 auf, die den zentralen Wulst 81 anstelle des Ringes 80 hindert, sich aus seiner Befestigung in der Nut 79 zu lösen.

Zur Befestigung des Gehäuses 20' an dem Elektromagneten ist der Polkernabschnitt 12' an seinem freien äußeren Ende mit einer Ringnut 83 versehen. Eine Ringscheibe 84-ist mit einer auf den Durchmesser der Ringnut 83 abgestimmten Kreisaussparung und einer dazu exzentrischen, auf den Außendurchmesser eines Gewindeansatzes 85 am freien Ende des Polkernabschnittes 12' abgestimmten kreisförmigen Aussparung 86 versehen. Im Bereich der Aussparung 86 läßt sich die Ringscheibe 84· über den Gewindeansatz 85 axial verschieben, bis sie sich im Bereich der Ringnut 83 befindet. Anschließend wird dann die Ringscheibe 84 radial verschoben, bis die auf den Durchmesser des Nutgründes der Ringnut 83 abgestimmte Bohrung in der Ringscheibe 84· den durch die Ringnut 83 begrenzten "Hals" des Polkernabschnittes 12' umgreift. Mehrere Schrauben 4-¹, die in Gewindebohrungen der Ringscheibe 84- eingedreht werden, verspannen einen Flansch des Gehäuses 20· gegen den Ring 5¹ und die Ringscheibe 84- bzw. den Gewindeansatz 85.

Zur Einstellung des Hubes genügt es, die Schrauben 4-¹ zu lösen und das Gehäuse 20' einschließlich aller Innenteil«

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zu verdrehen. Dabei verdreht der Rohransatz I7¹» der mit dem Gehäuse 20' drehstarr verbunden ist, einen im Polkernabschnitt 12' in einem Längsgewinde geführten Hülseneinsatz 88. Der Hülseneinsatz 88 stößt in der dargestellten Endlage mit einer Stirnseite an einen Sicherungsring 89, der in eine Nut im Polkernabschnitt 12· eingesetzt ist. Dabei ist die Anordnung so bemessen, daß in dieser Lage eine Stirnfläche 90 des Hülsenansatzes noch geringfügig über die Stirnfläche der Bohrung im Polkernabschnitt 12' vorsteht, in der sich der Inker 10 bewegt. Der Hülseneinsatz 88 ist längsdurchbohrt und nimmt einen Zylinderstift 91 geführt auf, der in den Anker 10 zentral eingesetzt ist. Die drehstarre Verbindung zwischen dem Rohransatz 17' und dem Hülseneinsatz 88 ist dadurch gegeben, daß der Hülseneinsatz 88 mit einem Innensechskant und der Rohransatz I7 mit einem passenden Sechskant versehen sind. Der Hülseneinsatz 88 besteht aus nichtferromagnetischem Material und begrenzt einerseits den Hub des Ankers 10 und übernimmt andererseits die Funktion eines Trennbleches, in dem die Position der Stirnfläche 90 so gewählt ist, daß bei Absinken der den Elektromagneten speisenden Spannung auf 15 % der Nennspannung der Anker 10 sicher abfällt.

Ein wesentlicher Vorteil der dargestellten Ausführungsformen liegt darin, daß die hydraulische Verzögerungsanordnung ohne Eingriff in das Ventilinnere ausgewechselt oder entfernt werden kann, wodurch es einfach und mit wenig Arbeitsaufwand sowie ohne besondere

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Hilfsmittel möglich ist, ein rasch öffnendes Ventil in ein verzögernd öffnendes "bzw. umgekehrt umzubauen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden.

Beispielsweise versteht es sich, daß die Verwirklichung der magnetischen Trennung des Ankers vom Polkemabschnitt nicht nur durch das Trennblech 16, sonder'η auch durch den aus nicht ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Kolbenabschnitt 15, 62 oder den Hülseneinsatz 88 erfolgen kann. Dabei versteht es sich auch,daS der Hülseneinsatz 88 oder ein statt dessen eingesetzter Schraubbolzen aus nicht ferromagnetischen Material unabhängig von der Anwendung einer hydraulischen oder sonstigen Verzögerung bei jedem Magnetventil eingesetzt werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

Magnetventil mit mindestens zwei Durchlaßquerschnitten, zwischen denen es in Öffnungs- oder in Schließrichtung verzögert umschaltbar ist, wobei die Zeitverzögerung durch eine Hydraulikpatrone erfolgt, gegen die ein einen Ventilteller bewegender Anker anläuft, der die Hydraulikpatrone, die zwei durch eine Drossel getrennte, !Flüssigkeit enthaltende Räume sowie einen längs verschiebbaren Kolben umfaßt, mit einer von der eingestellten Drosselung abhängigen Geschwindigkeit in Längsrichtung zusammenschiebt, mit einem verstellbaren Polkernabschnitt als Anschlag, gegen den der Anker anläuft und der somit den Durchlaßquerschnitt durch Begrenzen des Ventiltellerhubes begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpatrone (1) auf das Magnetgehäuse (2) aufbaubar ist und als Abdichtung zwischen dem axial beweglichen Kolben (151 27) und dem festen Gehäuse (20, 18) eine zentrale Rollmembran (25) vorgesehen ist, die zum Einspannrand (22) hin in eine kreisringförmige Flachmembran (24 übergeht .

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ORIGINAL INSPECTED·

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen Hollmembran (25) und planem Membranbereich (24) ringförmig abgestützt ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ringförmigen Abstützung und der Einspannung am äußeren Rand ein Hohlraum (26) vorgesehen ist.

4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Stufenkolben (15, 27) ausgebildet ist, an dessen Abschnitt (15) mit kleinerem Durchmesser, an dessen Stirnseite der Anker (10) zur Anlage kommt, die Hollmembran (25) zentral befestigt ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (27) mit größerem Durchmesser im Gehäuse (20) der Hydraulikpatrone (1) mit geringem Spiel ohne Dichtung geführt ist, so daß der dadurch gebildete Spalt eine Nebendrossel zu der einstellbaren Drossel (46, 47) bildet.

6· Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Drossel (30, 45) vorgesehen ist, deren Wirksamwerden von der Position des Kolbens (15, 27) abhängt.

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7. Magnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Drossel als schwimmend gelagerte, in axialer Richtung gehäusefest gehaltene Ringscheibe (45) ausgebildet ist, und daß der Kolben (27) mit einer Bohrung (30) versehen ist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Ringscheibe (45).

8. Magnetventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (30) mit einer trichterförmigen Mündung (33) versehen ist.

9. Magnetventil nach Anspruch 7,od. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (45) an einem zentral in dem Hydraulikpatronengehäuse (20) abgedichtet gehaltenen und axial verstellbaren Tragbolzen (41) gehalten ist, und daß in dem Tragbolzen (41) die einstellbare Drossel (46, 47) untergebracht ist, die mit einer axial angeordneten Einstellnadel (46) versehen ist.

10. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (27) niit einem Rückschlagventil (34, 35) versehen ist.

. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikpatronengehäuse (20) drehstarr mit dem Eolkernabschnitt (12) verbunden ist, der durch Drehen axial verschiebbar ist, und daß das Genäuse (20) als Betätigungsglied für das Verdrehen des Polkemabsohnxttes (12) ausgebildet ist.

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12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drehstarre Verbindung lösbar und die Anordnung in dieser Position verriegelbar ist.

13. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikpatronengehäuse (20) mit dem Gehäuse des Magnetventiles drehstarr verbindbar und diese Verbindung durch Federkraft lösbar ist·

14. Magnetventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Hydraulikpatronengehäuses (20) so bemessen ist, daß die manuell ausübbare Kraft bei Eindrehen in die Endlage nicht ausreicht, um die elastische Dichtung des Ventiltellers durch überstarkes Anpressen an den Ventilsitz zu beschädigen·**

15. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Membran als dem Stufenkolben axial gegenüberstehende Flachmembran ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Kolben (65) abgewandten Seite eine ringförmig profilierte, in axialer Sichtung verstellbare Stützplatte (70) vorgesehen ist, durch deren axiales Verstellen die Größe eines Luftpolsters und eines Ausgleichsraumes einstellbar ist.

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Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpatrone (1) gegen ein scheibenförmiges, in gleicher Weise mit dem Polkernabschnitt (12) verbindbares oder verbundenes und mit dem Magnetventilgehäuse gegebenenfalls drehstarr verbindbares Einstellglied auswechselbar ist.

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