DE4415068C2 - Bistabiles Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles Magnetventil, mit einem Ankerraum, in dem ein dem Antrieb eines Ventilgliedes dienender oder selbst das Ventilglied bildender Anker zwischen zwei Schaltstellungen axial bewegbar angeordnet ist, mit zwei den An­ kerraum koaxial umschließenden und axial mit Abstand nebeneinan­ der angeordneten elektrischen Spulen, zwischen denen eine Fluß­ leiteinrichtung angeordnet ist, mit zwei jeweils einem Ankerende axial gegenüberliegenden ortsfesten Anschlagteilen zur Vorgabe der beiden Schaltstellungen des Ankers, die Bestandteil eines die elektrischen Spulen und die Flußleiteinrichtung außen umge­ benden Jochkreises sind, und mit Dauermagnetmitteln zur Stabi­ lisierung der jeweils eingenommenen Schaltstellung des Ankers, wobei das Umschalten des Ankers zwischen den beiden Schaltstel­ lungen durch Bestromung wenigstens einer der elektrischen Spulen bewirkt wird.

Ein Magnetventil dieser Art geht aus der DE 37 30 381 A1 hervor. Es handelt sich um ein 3/2-Wegeventil, dessen Anker das Ventilglied bildet und zwischen zwei stabilen Schaltstellungen beweg­ bar ist. Die Stabilität der Schaltstellungen wird von Dauermag­ netmitteln gewährleistet, die radial zwischen der Flußleitein­ richtung und dem Jochkreis angeordnet sind. Zum Umschalten wird jeweils eine der beiden elektrischen Spulen bestromt, so daß das permanente Magnetfeld der Dauermagnetmittel derart überlagert wird, daß der aus ferromagnetischem Material bestehende Anker seine Umschaltbewegung ausführt.

Das bekannte Magnetventil gestattet zwar die Steuerung relativ große Fluidleistungen. Nachteilig ist jedoch die wenig kompakte Bauweise, die relativ große Einbauräume erfordert. Dies er­ schwert die Integration in fluidbetätigte Einrichtungen wie zum Beispiel Pneumatikzylinder.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bistabiles Magnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei ho­ her Leistung kompaktere Abmessungen ermöglicht und dadurch eine Miniaturisierung gestattet, die die Integration in fluidbetä­ tigte Einrichtungen vereinfacht.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß sich die Dauermagnetmittel innerhalb des Ankerraumes befinden und am Anker vorgesehen sind, und daß die Dauermagnetmittel zwei mit axialem Abstand nebeneinander ange­ ordnete Dauermagneteinrichtungen umfassen, deren Polarisierung axial ausgerichtet und derart angeordnet ist, daß gleichnamige Pole einander zugewandt sind.

Während beim eingangs geschilderten Stand der Technik die Dauermagnetmittel außerhalb der Flußleiteinrichtung zwischen dieser und dem Jochkreis angeordnet sind, wurden sie bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach innen in den Ankerraum verlagert und sind an dem beweglichen Anker vorgesehen. Dies gestattet eine Reduzierung der Querabmessungen, da ein zu­ sätzlicher Einbauraum für die Dauermagnetmittel entfällt. Die besondere Ausgestaltung der Dauermagnetmittel führt gleich­ zeitig zu hervorragenden Leistungsdaten. Bei hoher Stabilität der jeweiligen Schaltstellung sind äußerst kurze Umschaltzei­ ten realisierbar. Es lassen sich zudem hohe Fluiddurchfluß­ mengen steuern. Durch die mögliche sehr kleine Baugröße eig­ net sich das Magnetventil sehr gut für die Integration in La­ ger- oder Abschlußdeckel auch kleinerer Arbeitszylinder. Wenn Druckluftversorgung und elektrische Anschlußleitungen eben­ falls in ein entsprechendes Zylinderrohrprofil integriert werden, lassen sich komplette Kompakt-Lineareinheiten bilden. Denkbar wäre es auch, das Magnetventil als schnellschaltendes Mikroventil in die Vorsteuerstufe größerer Ventile zu integ­ rieren, so daß auch diese ein schnelles Schaltverhalten an den Tag legen, da die Schaltzeit solcher indirekt betätigter Ventile im wesentlichen von deren Vorsteuerstufe bestimmt wird. Durch die geringen Schaltzeiten ist überdies mit einer Puls-Pausen-Modulation ein Einsatz des Magnetventils in der Regelpneumatik denkbar.

Aus der DE 34 37 487 C2 geht ein mit einem Schwenkanker aus­ gestattetes bistabiles Magnetventil hervor. Am Umfang des Schwenkankers sind zwei gegensinnig gewickelte Spulen ange­ ordnet und jeder Stirnseite des Schwenkankers ist ein Perma­ nentmagnet vorgelagert. Die Permanentmagnete bilden zusammen mit zwei Jochteilen einen geschlossenen Magnetkreis. Werden die Spulen erregt, bewirkt der entgegensetzte Wicklungssinn in Verbindung mit den entgegensetzten Polen der Permanentmag­ nete eine Schwächung der Magnetkräfte des einen Permanentmag­ neten und eine Stärkung der Magnetkräfte des anderen Perma­ nentmagneten, so dass der Anker verschwenkt wird. Beim nach­ folgenden Entregen der Spulen behält der Anker seine Position bei, bis die Spulen in entgegengesetztem Sinne neu erregt werden.

Die DE 38 10 154 C2 beschreibt ein Magnetventil mit Dauermag­ nethaltung. Eine von einem Joch umgebene Spule sitzt auf ei­ nem mehrteiligen Kern mit einem integrierten Permanentmagnet. In Verlängerung des Kerns befindet sich ein beweglicher An­ ker, der die Funktion eines Ventilkörpers ausübt. Entspre­ chend der zur Verfügung stehenden externen Steuerschaltung kann das Magnetventil in monostabiler oder bistabiler Funkti­ onsweise betrieben werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Kompakte Bauformen des Magnetventils sind möglich, wenn die bei­ den Dauermagneteinrichtungen von jeweils mindestens einem axial polarisierten Ringmagneten oder einer aus Vollmaterial bestehen­ den Magnetplatte bzw. Magnetscheibe gebildet sind. Neben kreis­ förmigen oder ovalen Querschnittsformen wären hier auch rechtec­ kige Außenkonturen empfehlenswert.

Um einen optimalen Fluß der Magnetfelder zu erzielen, ist es zweckmäßig, den zwischen den beiden Dauermagneteinrichtungen des Ankers vorgesehenen Zwischenraum mit einer weiteren Flußleitein­ richtung zu versehen, die zum Beispiel von einem ferromagneti­ schen Ringelement oder einem Platten- bzw. Scheibenelement ge­ bildet ist.

Zweckmäßigerweise sind die beiden elektrischen Spulen gleichsin­ nig gewickelt, so daß insgesamt Gegebenheiten wie bei einer einzigen Spule vorliegen. Beide Spulen werden zum Umschalten des Ankers vorzugsweise jeweils gleichzeitig bestromt, wobei beide Spulen hintereinander geschaltet sein können, so daß die Be­ stromung wie bei einer einzigen Gesamtspule erfolgen kann. Es lassen sich auf diese Weise hohe Schaltmagnetflüsse erreichen. Die Schaltrichtung des Ankers wird durch die Polung der ange­ legten Spannung vorgegeben, wobei die Ansteuerung über eine H- Brücke erfolgen kann. Dies ermöglicht eine normale Ansteuerung ohne sogenannten Tri-State-Ausgang. Die Spannungsversorgung ist auf diese Weise extrem unaufwendig.

Die Kontaktflächen, mit denen der Anker und ein jeweils zugeord­ netes Anschlagteil in den beiden Schaltstellungen aneinander anliegen und die insbesondere als Dichtfläche und als Ventilsitz ausgebildet sind, sind zweckmäßigerweise als gehärtete, geläppte Metallflächen ausgebildet. Man erzielt dadurch ohne Verwendung von Weichdichtungen optimale Dichtheit auch bei hohen Fluiddrüc­ ken. Ferner werden Toleranzen eleminiert; Weichdichtungen müßten abgefedert werden, was bei der angestrebten geringen Baugröße kaum möglich wäre.

Um den vom Anker zu steuernden Speisedruck zu kompensieren, wird der Anker zweckmäßigerweise durch eine Kompensationsfeder bezüg­ lich dem Ventilgehäuse abgestützt. Die Kompensationsfeder kann so ausgelegt sein, daß schaltwegbedingte Druckänderungen berück­ sichtigt werden. Die Kompensationsfeder gewährleistet, daß in beiden Schaltstellung etwa gleiche Haltekräfte der Dauermagnet­ mittel benötigt werden, um die Position stabil aufrechtzuerhal­ ten.

Bevorzugt ist das bistabile Magnetventil als direkt betätigtes 3/2-Wege-Impulsventil ausgebildet, wobei das Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen durch einen kurzen Stromimpuls auf die beiden Spulen erfolgt, wobei die beiden Spulen wie erwähnt ohne weiteres Teilspulen einer Gesamtspule sein können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Bauform des erfin­ dungsgemäßen bistabilen Magnetventils,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Magnetventils aus Fig. 1 mit Blickrichung gemäß Pfeil II,

Fig. 3 eine Rückansicht des Magnetventils aus Fig. 1, teilweise gemäß Schnittlinie III-III aufgebrochen, und

Fig. 4 einen etwa diagonal verlaufenden Querschnitt durch das Magnetventil gemäß Schnittlinie IV-IV aus Fig. 2.

Das beispielsgemäße Magnetventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einem zum Beispiel quaderförmigen Grundkörper 2 und einem rück­ seitig daran angesetzten Deckel 3. Letzterer ist in Seitenan­ sicht L-ähnlich konturiert, so daß er sich auch über die Ober­ seite des Grundkörpers 2 erstreckt. Zur Befestigung können eine oder mehrere Schrauben 4 vorgesehen sein, die den Deckel 3 durchsetzen und in Befestigungsbohrungen 5 des Grundkörpers 2 eingeschraubt sind.

An der Außenseite des Ventilgehäuses 1 sind drei beim Ausfüh­ rungsbeispiel an der Vorderseite des Grundkörpers 2 zusammenge­ faßte Anschlußmittel 10 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel nach Art von Schlauchtüllen ausgebildet sind und den dichten Anschluß weiterführender Druckmittelleitungen oder -schläuche ermöglichen.

Im Innern des Ventilgehäuses 1 befinden sich mehrere Ventil­ kanäle 6, die mit den Anschlußmitteln 5 kommunizieren. Im einzelnen handelt es sich bei ihnen um eine Speisekanal 7, einen Entlüftungskanal 8 und einen Arbeitskanal 9. Das beispielsgemäße Magnetventil ist ein 3/2-Wegeventil, das zwei Schaltzustände einnehmen kann, wobei es im einen Schaltzustand den Speisekanal 7 mit dem Arbeitskanal 9 verbindet, während der Entlüftungskanal 8 abgetrennt ist und im zweiten Schaltzustand den Speisekanal 7 abtrennt und den Arbeitskanal 9 zur Entlüftung mit dem Entlüf­ tungskanal 8 koppelt.

Die beiden Schaltzustände werden von einem Ventilglied 12 vorge­ geben, das beim Ausführungsbeispiel vom Anker 13 einer Elektro­ magnetanordnung gebildet ist. Die beiden Schaltzustände entspre­ chen jeweils einer von zwei Schaltstellungen dieses Ankers 13. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, befindet sich der im wesentli­ chen zylindrisch oder kolbenähnlich konturierte Anker 13 in ei­ nem nachfolgend als Ankerraum 14 bezeichneten Innenraum des Ven­ tilgehäuses 1, der zylindrisch gestaltet ist, und in dem der An­ ker 13 axial hin und her verschieblich geführt ist. Diese Schaltbewegung bzw. Schaltrichtung ist in Fig. 4 durch Doppel­ pfeil 15 verdeutlicht.

Der Anker 13 könnte unter Umständen auch rechteckig und dabei zum Beispiel quadratisch konturiert sein, was noch bessere Lei­ stungsdaten verspricht. Es versteht sich, daß der Ankerraum 14 in diesem Falle auch entsprechend rechteckförmig konturiert ist.

Der Ankerraum 14 wird umfangsseitig von einer allgemein mit 16 bezeichneten Betätigungseinrichtung begrenzt. Letztere umfaßt beispielsgemäß zwei koaxial zueinander angeordnete elektrische Spulen 17, 18, die den Anker 13 koaxial umschließen und axial mit Abstand nebeneinander angeordnet sind. Jede elektrische Spule 17, 18 kann wie abgebildet auf einem ringförmigen Spulenträger 22 sitzen, der einen U-förmigen Querschnitt hat, wobei die U-Öffnung radial nach außen weist und eine jeweilige elektrische Spule 17, 18 insbesondere vollständig aufnimmt.

In dem axialen Zwischenraum zwischen den beiden elektrischen Spulen 17, 18 ist eine Flußleiteinrichtung 23 für den Magnetfluß angeordnet. Beispielsgemäß handelt es sich bei ihr um eine ge­ lochte Scheibe aus ferromagnetischem Material, die koaxial zu den elektrischen Spulen 17, 18 angeordnet ist und deren Innen­ durchmesser demjenigen einer jeweiligen aus einer elektrischen Spule 17, 18 und einem Spulenträger 22 bestehenden Spuleneinheit 24 entspricht. Sie liegt vorzugsweise an beiden Spuleneinheiten 24 an.

Die Betätigungseinrichtung 16 sitzt in einem Aufnahmeraum 25 des Ventilgehäuses 1. Letzterer ist vorzugsweise zylindrisch kontu­ riert und befindet sich insbesondere in dem Grundkörper 2. Die das Einsetzen der Betätigungseinrichtung 16 ermöglichende Öff­ nung ist durch den Deckel 3 lösbar verschlossen.

Die beiden Spulen 17, 18 sind elektrisch hintereinandergeschal­ tet. Im Falle einer Bestromung werden sie daher vom gleichen Strom durchflossen. Sie sind zudem gleichsinnig gewickelt, so daß sie im bestromten Zustand ein gemeinsames Schaltmagnetfeld 26 erzeugen, das in Fig. 4 strichpunktiert angedeutet ist und demjenigen einer stromdurchflossenen Spule entspricht. Die Polarisierung des Magnetfeldes hängt von der Polung der an die bei­ den Spulen 17, 18 angelegten Spannung ab, läßt sich also durch Umpolung der Spannung umkehren. Dies wird beim Umschalten des Magnetventils ausgenutzt. Die Ansteuerung kann vorzugsweise über eine sogenannte H-Brücke erfolgen.

Die Fixierung der Betätigungseinrichtung 16 in dem Aufnahmeraum 25 erfolgt zweckmäßigerweise über den Deckel 3. Dieser weist beim Ausführungsbeispiel eine Haltepartie 27 auf, die die Betä­ tigungseinrichtung 16 stirnseitig beaufschlagt und axial in den Aufnahmeraum 25 hinein gegen dessen Boden 28 hält.

Jedem axialen Ankerende 32, 33 liegt axial ein Anschlagteil 34, 35 gegenüber. Der axiale Abstand zwischen den beiden Anschlag­ teilen 34, 35 ist um den möglichen Schaltweg des Ankers 13 grö­ ßer als die Länge des Ankers 13 selbst. Die Anschlagteile 34, 35 sind ortsfest, d. h. ventilgehäusefest angeordnet und geben dem Anker 13 seine beiden Schaltstellungen vor, in denen dieser am jeweils einen der Anschlagteile 34, 35 anliegt.

An jedem Anschlagteil 34, 35 ist an der dem Anker 13 axial zuge­ wandten Stirnseite eine Kanalmündung vorgesehen, die mit einem der Ventilkanäle 6 kommuniziert, welcher das zugeordnete An­ schlagteil 34, 35 durchzieht. Bei dem einen Ventilkanal 6 han­ delt es sich um den Speisekanal 7, im anderen Falle handelt es sich um den Entlüftungskanal 8. Jede der genannten Mündungen ist von einem Ventilsitz 36 umgeben, der an der Außenfläche des zu­ geordneten Anschlagteils 34, 35 insbesondere in Gestalt einer planen Ringfläche vorgesehen ist. Einem jeweiligen Ventilsitz 36 axial gegenüberliegend ist am jeweils zugeordneten Ankerende 32, 33 eine stirnseitige Dichtfläche 37 vorgesehen. Auch sie ist beim Ausführungsbeispiel eine Planfläche. In den beiden mögli­ chen Schaltstellungen des Ankers 13 liegt jeweils eine der Dichtflächen 37 am zugeordneten Ventilsitz 36 an, so daß die an­ schlagteilseitige Mündung dicht verschlossen und der zugeordnete Ventilkanal 6 dicht abgesperrt ist.

Vorzugsweise sind keinerlei weichelastischen Dichtelemente vor­ gesehen, was eine besonders kleine Bauweise begünstigt. Bei­ spielsgemäß sind die die Ventilsitze 36 und die Dichtflächen 37 bildenden Kontaktflächen gehärtete und durch Läppen feinbearbei­ tete Metallflächen, die durch bloßen metallischen Kontakt eine optimale Dichtheit gewährleisten. Um die Bearbeitung insbeson­ dere an den ventilgehäusefesten Ventilsitzen zu erleichtern, sind die Anschlagteile 34, 35 beim Ausführungsbeispiel separate Stahlteile, die im Preßsitz in zugeordnete Aufnahmen des Ventil­ gehäuses 1 eingesetzt sind. Denkbar wäre es natürlich auch, die Anschlagteile 34, 35 als integrale Bestandteile des Ventilgehäu­ ses 1 vorzusehen.

Der Anker 13 ist exakt in den Ankerraum 14 eingepaßt, so daß er leichtgängig und präzise geführt ist. Dies gewährleistet insbe­ sondere ein planparalleles Anliegen aneinander der beim Ausfüh­ rungsbeispiel ebenen Ventilsitze 36 und Dichtflächen 37. Der An­ ker 13 und der Ankerraum 14 sind also beim Ausführungsbeispiel fluidkanallos ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß die gesamte Querschnittsfläche des Ankers 13 bzw. des Ankerraumes 14 ausge­ nutzt werden kann, um Dauermagnetmittel 38 vorzusehen, die die Stabilität der jeweils eingenommenen Schaltstellung des Ankers 13 gewährleisten.

Die genannten Dauermagnetmittel 38 bestehen aus zwei voneinander getrennten Dauermagneteinrichtungen 39, 40, die am Anker 13 festgelegt sind und sich mit diesem mitbewegen. Die beiden Dau­ ermagneteinrichtungen 39, 40 sind mit axialem Abstand zueinander angeordnet und der Zwischenraum ist vorzugsweise mit einer wei­ teren Flußleiteinrichtung 43 ausgefüllt. Die Polarisierungen der Dauermagneteinrichtungen 39, 40 sind axial ausgerichtet, d. h. ihre Nord- und Südpole weisen in axiale Richtungen. Die Anord­ nung ist dabei so getroffen, daß gleichnamige Pole einander zu­ gewandt sind. Beim Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Dau­ ermagneteinrichtungen 39, 40 von kompakten, axial magnetisierten Ringmagneten 39', 40' gebildet sind, sind zum Beispiel die Nord­ pole der beiden Ringmagnete 39', 40' axial einander zugewandt.

Die Flußleiteinrichtung 43 besteht aus einem ferromagnetischen Element, das beispielsgemäß als Ringelement 43' ausgebildet ist, das koaxial zwischen den beiden Ringmagneten 39', 40' angeordnet ist und an diesen anliegt.

Es wäre ohne weiteres möglich, die Dauermagneteinrichtungen 39, 40 und/oder das ferromagnetische Element der Flußleiteinrichtung 43 als aus Vollmaterial bestehende Platten oder Scheibenteile auszubilden. Sowohl bei Vollmaterial als auch bei Ringform sind Außenkonturen möglich, die rund sind - z. B. kreisförmig oder oval - oder eckig - z. B. rechteckförmig. Zweckmäßigerweise wird man die Kontur des Ankerraumes 14 komplementär zu derjenigen des Ankers 13 bzw. der Dauermagneteinrichtung 39, 40 und der Fluß­ leiteinrichtung 43 ausbilden.

Die beiden Anschlagteile 34, 35 gehören zu einem in Fig. 4 all­ gemein mit 45 bezeichneten Jochkreis, der die elektrischen Spu­ len 17, 18 und die erste Flußleiteinrichtung 23 außen umgibt. Er ergibt sich beim Ausführungsbeispiel insbesondere aus den den Aufnahmeraum 25 begrenzenden Wandpartien des Ventilgehäuses 1, das insgesamt aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist. Es wäre natürlich ohne weiteres möglich den Jochkreis durch sepa­ rate Teile zur Verfügung zu stellen, beispielsweise durch ferro­ magnetische Gehäuseeinsätze. Auf diese Weise wäre für das Ven­ tilgehäuse 1 eine freie Materialwahl möglich.

Jede der beiden Dauermagneteinrichtungen 39, 40 erzeugt ein ständiges Magnetfeld, das zur besseren Unterscheidung nachfol­ gend als Stabilisierungs-Magnetfeld bezeichnet ist und in Fig. 4 strichpunktiert bei 44, 44' angedeutet ist. Jedes dieser bei­ den Stabilisierungs-Magnetfelder 44, 44' verläuft ausgehend von der zugeordneten Dauermagneteinrichtung 39, 40 über die weitere Flußleiteinrichtung 43, die erste Flußleiteinrichtung 23 und den Jochkreis 45 einschließlich des zugeordneten Anschlagteils 34, 35 zur zugeordneten Dauermagneteinrichtung 39, 40 zurück.

Wenn der Anker 13 in einer der beiden Schaltstellungen an dem einen der Anschlagteile 34 anliegt, so befindet sich zwischen diesen Teilen kein Luftspalt, weshalb das zugeordnete Stabili­ sierungs-Magnetfeld 44 stärker ist als das andere Stabilisie­ rungs-Magnetfeld 44', in dessen Verlauf zwischen dem Anker 13 und dem zugeordneten Anschlagteil 35 ein Luftspalt vorherrscht. Die Schaltstellung des Ankers 13 ist daher stabilisiert. Der entsprechende Zustand ist in Fig. 4 anhand der rechten Schalt­ stellung des Ankers 13 eingezeichnet, in der der Speisekanal 7 abgesperrt ist.

Um das Magnetventil umzuschalten, werden die beiden elektrischen Spulen 17, 18 gleichzeitig bestromt, so daß das oben erwähnte Schaltmagnetfeld 26 entsteht. Dieses überlagert die beiden Sta­ bilisierungs-Magnetfelder 44, 44'. Das bisher stärkere Stabili­ sierungs-Magnetfeld 44 wird dadurch geschwächt, das andere Sta­ bilisierungs-Magnetfeld 44' wird gestärkt. Voraussetzung ist na­ türlich, daß das Schaltmagnetfeld 26 die entsprechende Richtung hat, was aber problemlos durch die Polung der angelegten Span­ nung beeinflußt werden kann. Als Folge bewegt sich der Anker 13 in Fig. 4 nach links in die andere Schaltstellung. Wird nun das Schaltmagnetfeld 26 entfernt, bleibt die vorhandene Schaltstel­ lung wiederum stabil, da sich die Stärkeverhältnisse der Stabi­ lisierungs-Magnetfelder 44, 44' gerade umgedreht haben. Ersicht­ lich genügt zum Umschalten des Magnetventils ein sehr kurzer Stromimpuls. Zum Aufrechterhalten der jeweiligen Schaltstellung wird überhaupt keine von außen zugeführte Energie benötigt.

Die Anordnung sollte insgesamt so getroffen werden, daß bei ei­ ner normalerweise nicht vorhandenen Mittelstellung des Ankers 13 dessen weitere Flußleiteinrichtung 43 der außen angeordneten er­ sten Flußleiteinrichtung 23 unmittelbar radial gegenüberliegt. Die beiden Dauermagneteinrichtungen 39, 40 sind dann axial neben der ersten Flußleiteinrichtung 23 angeordnet. Die Breite der weiteren Flußleiteinrichtung 43 sollte möglichst mindestens der Summe aus der axialen Breite der ersten Flußleiteinrichtung 23 und dem Schaltweg des Ankers 13 entsprechen.

Der beispielsgemäße Anker 13 ist aus mehreren axial aneinander­ gesetzten Elementen aufgebaut. Das mittlere Element ist das Rin­ gelement 43', welches beidseits von weiteren Elementen in Ge­ stalt der Ringmagnete 39', 40' flankiert wird. Diese wiederum werden auf ihrer dem Ringelement 43' entgegengesetzten Axial­ seite von Abschlußelementen 46 flankiert, an denen die Dichtflä­ chen 37 vorgesehen sind. Die Abschlußelemente 46 bestehen zweck­ mäßigerweise aus Flußleitmaterial, insbesondere aus ferromagne­ tischem Material. Auf diese Weise ergeben sich bei geringem Bau­ volumen der Ringmagnete 39', 40' relativ starke Stabilisierungs- Magnetfelder 44, 44'.

Den Zusammenhalt der Ankerelemente gewährleistet beim Ausfüh­ rungsbeispiel ein Zuganker 47, der sämtliche Ankerelemente durchzieht und mit den beiden Abschlußelementen 46 verschraubt ist.

Der Speisekanal 7 und der Entlüftungskanal 8 münden über das zu­ geordnete Anschlagteil 34, 35 jeweils in einen dem Ankerraum 14 vorgelagerten Vorraum 48, 48'. Beide Vorräume 48, 48' kommuni­ zieren ständig mit dem Arbeitskanal 9, so daß dieser je nach Schaltstellung und unter Vermittlung der Vorräume 48, 48' ab­ wechselnd mit dem Speisekanal 7 und mit dem Entlüftungskanal 8 kommuniziert.

Im Falle der beispielsgemäßen Anordnung wirkt der im Speisekanal 7 anstehende Fluiddruck ständig auf den Anker 13 ein und beauf­ schlagt ihn im Sinne des Abhebens vom zugeordneten Anschlagteil 34. Damit sich diese Fluiddruckbeaufschlagung nicht auf das Schaltverhalten auswirkt und identische zwei Dauermagneteinrich­ tungen 39, 40 verwendbar sind, sieht das Ausführungsbeispiel eine sich am Ventilgehäuse 1 abstützende Kompensationsfeder 49 (strichpunktiert angedeutet) vor, die den Anker 13 ständig in Gegenrichtung, also im Sinne eines Absperrens des Speisekanals 7 beaufschlagt. Sie befindet sich zweckmäßigerweise in dem der Ausmündung des Entlüftungskanals 8 zugeordneten gegenüberliegen­ den Vorraum 48', wo sie sich zwischen dem zugeordneten Anschlag­ teil 35 und dem diesem zugewandten Ankerende 33 nach Art einer Druckfeder abstützt. Zur Zentrierung sitzt die Kompensationsfe­ der 49 auf rohrstutzenartigen Vorsprüngen der genannten Teile. Die Federauslegung ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß auch der schaltwegbedingte Druckabfall im Bereich des dem Speisekanal 7 zugeordneten Vorraumes 48 berücksichtigt wird, so daß der An­ ker 13 unabhängig von der eingenommenen Stellung - abgesehen von den Magnetfeldkräften - stets zumindest im wesentlichen im Kräf­ tegleichgewicht ist.

Die zu den beiden Spulen 17, 18 verlaufenden im einzelnen nicht dargestellten elektrischen Leitungen werden beim Ausführungs­ beispiel über ein Anschlußteil 50 in das Ventilgehäuse 1 einge­ führt. Das Anschlußteil 50 befindet sich an dem auf der Ober­ seite des Grundkörpers 2 aufsitzenden Schenkel des Deckels 3. Im Gehäuseinnern vorhandene Hohlräume ermöglichen die gewünschte Kabelführung.

Bei entsprechendem Verlauf der Ventilkanäle 6 läßt sich das Ma­ gnetventil ohne weiteres auch als 2/2-Magnetventil ausgestalten.

Claims (14)

1. Bistabiles Magnetventil, mit einem Ankerraum (14), in dem ein dem Antrieb eines Ventilgliedes (12) dienender oder selbst das Ventilglied (12) bildender Anker (13) zwischen zwei Schalt­ stellungen axial bewegbar angeordnet ist, mit zwei den Ankerraum (14) koaxial umschließenden und axial mit Abstand nebeneinander angeordneten elektrischen Spulen (17, 18), zwischen denen eine Flußleiteinrichtung (23) angeordnet ist, mit zwei jeweils einem Ankerende (32, 33) axial gegenüberliegenden ortsfesten Anschlag­ teilen (34, 35) zur Vorgabe der beiden Schaltstellungen des An­ kers (13), die Bestandteil eines die elektrischen Spulen (17, 18) und die Flußleiteinrichtung (23) außen umgebenden Joch­ kreises (45) sind, und mit Dauermagnetmitteln (38) zur Stabi­ lisierung der jeweils eingenommenen Schaltstellung des Ankers (13), wobei das Umschalten des Ankers (13) zwischen den beiden Schaltstellungen durch Bestromung wenigstens einer der elektrischen Spulen (17, 18) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dauermagnetmittel (38) innerhalb des Ankerraumes (14) befinden und am Anker (13) vorgesehen sind, und daß die Dauermagnetmittel (38) zwei mit axialem Abstand nebeneinander angeordnete Dauermagneteinrichtungen (39, 40) umfassen, deren Polarisierung axial ausgerichtet und derart angeordnet ist, daß gleichnamige Pole einander zugewandt sind.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dauermagneteinrichtungen (39, 40) von axial polari­ sierten Ringmagneten (39', 40') gebildet sind.

3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dauermagneteinrichtungen (39, 40) von axial polari­ sierten Magnetplatten bzw. Magnetscheiben gebildet sind.

4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dauermagneteinrichtungen (39, 40) eine kreisförmige oder eine rechteckförmige Außenkontur aufweisen.

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß axial zwischen den beiden Dauermagneteinrich­ tungen (39, 40) des Ankers (13) eine weitere Flußleiteinrichtung (43) angeordnet ist.

6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Flußleiteinrichtung (43) von einem ferromagnetischen Ringelement (43') oder einem ferromagnetischem Platten- bzw. Scheibenelement gebildet ist.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen den beiden Dauer­ magneteinrichtungen (39, 40) mindestens der Summe aus der axia­ len Breite der zwischen den elektrischen Spulen (17, 18) ange­ ordneten Flußleiteinrichtung (23) und dem Schaltweg des Ankers (13) entspricht.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden elektrischen Spulen (17, 18) gleichsinnig gewickelt sind und zum Umschalten des Ankers gleichzeitig insbesondere impulsartig bestromt werden, wobei die Schaltrichtung des Ankers (13) durch die Polung der angelegten Spannung vorgebbar ist.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anker (13) das Ventilglied (12) bildet und an seinen beiden Ankerenden (32, 33) jeweils eine Dichtfläche (37) aufweist, die mit einem am jeweils zugewandten Anschlagteil (34, 35) vorgesehenen Ventilsitz (36) zusammenarbeiten kann, um in den beiden Schaltstellungen jeweils einen im einen Anschlag­ teil (34) ausgebildeten Ventilkanal (6, 7) abzusperren und gleichzeitig einen im anderen Anschlagkanal (35) ausgebildeten Ventilkanal (6, 8) freizugeben.

10. Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (37) und die Ventilsitze (36) von geläppten, insbesondere als Stahlflächen ausgebildeten Metallflächen gebil­ det sind, die zweckmäßigerweise gehärtet sind.

11. Magnetventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eine erste Ventilkanal ein Speisekanal (7) und der andere zweite Ventilkanal ein Entlüftungskanal (8) ist, wobei der jeweils freigebbare dieser Ventilkanäle (6) mit einem einen Arbeitskanal (9) bildenden dritten Ventilka­ nal kommuniziert.

12. Magnetventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (13) und der Ankerraum (14) fluidkanallos ausgebildet sind.

13. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an eine jeweilige Dauermagneteinrich­ tung (39, 40) angrenzende und zum Ankerende (32, 33) hin ver­ laufende Ankerpartie (46) aus ferromagnetischem Flußleitmate­ rial besteht.

14. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (13) das Ventilglied (12) bil­ det und an einem ersten Ankerende (32) eine Dichtfläche (37) aufweist, die mit einem am zugewandten Anschlagteil (34) vor­ gesehenen Ventilsitz (36) zusammenarbeiten kann, wobei im Be­ reich des entgegengesetzten anderen zweiten Ankerendes (33) eine sich ortsfest abstützende Kompensationsfeder (49) an­ greift, die die Druckkraft kompensiert, mit welcher der Anker (13) im Bereich des ersten Ankerendes (32) von dem zugeführ­ ten fluidischen Druckmittel beaufschlagt wird.