DE9109976U1 - Magnetventilvorrichtung - Google Patents

Description

G 2275-25/SÜ

Magnetventil-Vorrichtung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Magnetventil-Vorrichtung der im Oberbegriff des Petenr/nspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der Druckschrift D 7400 "Wegesit&zgr;ventil BVG", Juni 1990, der Firma Heilmeier & Weinlein, sind magnetbetätigte Wegesitzventile bekannt, deren jedes mit einem am Ventilgehäuse angebrachten druckdichten Naßankermagneten ausgestattet ist. Für Magnetventil-Vorrichtungen, die ein Paar solcher Wegesitzventile oder sogar zwei Paare aufweisen, sind zwei oder vier der relativ teuren druckdichten Naßankermagneten erforderlich. Die Betätigungsmagneten müssen druckdicht sein, weil ihr Ankerraum mit einer Arbeitsdruck führenden Leitung verbunden ist. Für Magnetventil-Vorrichtungen, die für einen Verbraucher zwei gleichzeitig betätigte Wegesitzventile oder vier wechselseitig betätigte Wegesitzventile aufweisen, bedeutet dies wegen der Vielzahl der Betätigungsmagneten einen erheblichen Kostenaufwand. Ferner wird für die vielen Betätigungsmagneten erheblicher Bauraum zur Unterbringung benötigt.

Es ist ferner aus der Druckschrift D 7704 CB "Wegeschieberblöcke CB", Februar 1991, der Firma Heilmeier & Weinlein, bekannt, für doppeltwirkende Verbraucher 4/2-Wege-Sitzventile mit Magnetbetätigung zu

verwenden, wobei (S. 4 der Druckschrift, Tabelle 2) jeweils zwei Sitzventile in einem Gehäuse zusammengefaßt und durch einen gemeinsamen Betätigungsmagneten betätigt sind. Solche Magnetventilvorrichtungen sind im Detailaufbau aus der Druckschrift D 7704 "Wegesitzventile VP", Februar 1991, der Firma Heilmeier & Weinlein, bekannt. Die beiden, ein Paar bildenden Wegesitzventile sind nebeneinanderliegend in einem Gehäuse so untergebracht, daß ihre Ventilstößel an einer Gehäuseseite zugänglich sind. Auf der an diese Gehäuseseite angrenzenden Gehäuseseite ist ein Adaptergehäuse montiert, das den gemeinsamen Betätigungsmagneten, hier einen Trockenankennagneten, trägt. Im Adaptergehäuse ist ein gabelförmiger Winkelhebel drehbar gelagert, dessen freies Ende vom Anker des Betätigungsmagneten beaufschlagt wird, der um das Gehäuse herumgreift und mit seinen Gabelzinken beide Ventilstößel gemeinsam betätigt. Der Innenraum des Adaptergehäuses ist drucklos. Nachteilig ist die durch das Adaptergehäuse bedingte große Baugröße. Ferner ergeben sich bauartbedingt relativ großflächige Dichtbereiche zwischen dem Betätigungsmagneten und dem Adaptergehäuse einerseits und dem Adaptergehäuse und dem Ventilgehäuse andererseits. Solche Magnetventi!vorrichtungen werden, z.B., für automatische Werkzeuge an Bearbeitungszentren, zur Steuerung von in automatischen Produktionsabläufe eingegliederten Spann-, Klemm- oder Fügevorrichtungen oder auch an Fahrzeugen benutzt, d.h., in Bereichen, in denen sie verschmutzen und fallweise gereinigt werden müssen, oder beim Reinigen der sie tragenden Einrichtungen mitgereinigt werden. Die Reinigung mit DampfStrahlgeräten oder ähnlich mechanisch und chemisch aggressiven Mitteln beschädigt oder überwindet häufig die Dichtungen in den vorerwähnten großflächigen Dichtbereichen, wodurch

Schmutz und aggressive Reinigungsmittel eindringen und zu Störungen im Betätigungsmagneten führen. Auch ist der Herstellungs- und Montageaufwand bei dieser Bauart hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetventil-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig, kleinbauend sowie korrosionswiderstandsfähig ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden &Iacgr;
Merkmalen gelöst.

kennzeichnenden Teil des ,anspruchs 1 angegebenen

Da der Betätigungsmagnet bei dieser Ausbildung am Gehäuse, vorzugsweise direkt, befestigt ist und die Ventilstößel über das linear geführte Übertragungsglied beaufschlagt, ist für beide Sitzventile nur ein gemeinsamer Betätigungsmagnet erforderlich und ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise. Es entfallen großflächige Dichtbereiche, so daß O-Ringe als Dichtungen brauchbar sind. Das Eindringen von Verunreinigungen oder aggressiven Medien in den Betätigungsmagneten ist ausgeschlossen. Da der Betätigungsmagnet ein handelsüblicher Standardmagnet ist und relativ wenig Einzelteile vorliegen, läßt sich die Magnetventi!vorrichtung kostengünstig herstellen und einfach montieren. Der Betätigungsmagnet kann ein druckdichter oder sogar nur flüssigkeitsdichter Naßankermagnet sein, wobei die beweglichen Komponenten dann zusätzlich im Hydraulikmedium geschützt angeordnet sind.

Im Hinblick auf die kompakte Bauweise ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 2 vorteilhaft, weil durch das in den Kern eingegliederte Übertragungsglied der

Betätigungsmagnet direkt an die Gehäuseseite angesetzt wird. Dies vereinfacht die Abdichtung zwischen dem Gehäuse des Betätigungsmagneten und dem Ventilgehäuse.

Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform geht aus Anspruch 3 hervor. Mit dieser Form läßt sich das Übertragungsglied platzsparend unterbringen; der Querteil betätigt beide Ventilstößel gleichzeitig. Der Schaft ist in seinem Führungslager gegen Kippbewegungen abgestützt, damit bei geringfügig differierenden Ventilbetätigungskräften ein Klemmen verhindert wird. Der Querbalken ist biegesteif und fest mit dem Schaft verbunden. Zweckmäßigerweise ist das Übertragungsglied ein Stahlteil.

Eine baulich einfache, kleinbauende Ausführungsform geht ferner aus Anspruch 3 hervor. Der Querteil wird vom Schaft gegen Kippen abgestützt. Obwohl der Querteil beide Ventilstößel beaufschlagt und sich in Querrichtung entsprechend weit erstreckt, kann der Schaft relativ dünn sein, da er nur Druckkräfte zu übertragen hat und für die Abstützung des Querteils sorgt. Dadurch wird der Magnetfluß über den Kern nicht beeinträchtigt.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 4, weil das pilzförmige Übertragungsglied ein einfach herstellbares Drehteil ist, das im Betrieb keine Verdrehsicherung benötigt.

Eine stabile Abstützung gegen aus der Beaufschlagung der Ventilstößel resultierende Querkräfte ist bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 gegeben. Speziell DU-Lagerbuchsen sind dünnwandig und deshalb platzsparend und zeichnen sich durch ausgezeichnete Gleiteigenschaften über lange Standzeiten aus.

Eine alternative, einfache Ausfuhrungsform geht aus Anspruch 6 hervor. Die beiden Ventilstößel werden über den Querteil direkt miteinander gekoppelt. Der Schaft oder der Anker beaufschlagt den Querteil direkt. Die Linearführung des Querteils wird von den Ventilstößeln übernommen. Der Querteil kann aufgepreßt sein. Denkbar ist es ferner, den Querteil festzuschrauben oder auf andere Weise gegen ungewolltes Lösen von den Ventilstößeln zu sichern.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform, die zur Steuerung eines doppelseitigen Verbrauchers in beiden Richtungen bestimmt ist, geht aus Anspruch 7 hervor. Da die beiden Betätigungsmagneten wie auch die beiden 2/2-Wege-Sitzventilpaare jeweils in einem Block bzw. Gehäuse untergebracht sind, ergibt sich eine kompakte Bauweise. Speziell die Unterbringung der beiden Magneten in einem Magnetblock ist herstellungstechnisch einfach und kostengünstig und vereinfacht die Abdichtung zwischen den Betätigungsmagneten und dem Ventilgehäuse.

Bei der letztgenannten Ausführungsform sind die Merkmale von Anspruch 8 zweckmäßig. Die Scheidewand trennt die beiden Kerne und vereinfacht die Abdichtung, weil dampfstrahlsichere O-Ringe benutzbar sind.

Besonders wichtig ist das Merkmal von Anspruch 9. Flüssigkeitsdichte Naßankermagneten sind im Vergleich zu druckdichten Naßankermagneten kostengünstiger und leichter, da die Spulenabdeckung und das äußere Gehäuse dünn sind. Dies bedeutet allerdings, daß die Betätigungsmagneten im Betrieb zu keiner Zeit mit dem Druck der Arbeitsleitungen beaufschlagt werden dürfen, sondern allenfalls mit durchleckender

Hydraulikflüssigkeit, deren Druck nicht ausreicht, die dünnen Spulenauskleidungen oder das dünne Außengehäuse zu verformen oder zu beschädigen.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 ist durch die Entlastungsverbindung sichergestellt, daß die Betätigungsmagneten im Betrieb zu keiner Zeit den hohen Arbeitsdrücken ausgesetzt werden. Dies ermöglicht leichte und kostengünstige Betätigungsmagneten, die beispielsweise nur flüssigkeitsdichte Naßankermagneten sind. Da bei dieser Ausbildung die Betätigungsmagneten nur mit dem Hydraulikmittel im Rücklauf und mit durchleckendem Hydraulikmittel aus den Ventilen in Kontakt kommen, wobei kein nennenswerter Druck, z.B. nur bis zu 5 Bar, herrscht, ist eine wünschenswerte Schmierung der beweglichen Komponenten sichergestellt. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß eventuelle Hohlräume zwischen dem Ventilgehäuse und den Betätigungsmagneten bzw. innerhalb der Betätigungsmagneten mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, die auch die Dichtungen von innen stützt und naß hält und einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen oder aggressiven Reinigungsmitteln ins Innere bewirkt. Es werden zusammenfassend nicht nur ein kompakter und kostengünstiger Aufbau der Vorrichtung erreicht, sondern auch hohe Betriebssicherheit und Unempfindlichkeit bei grober Behandlung, z.B. bei häufigem Reinigen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 als Blockschaltbild eine hydraulische Steuerung,

Fig. 2 einen Teilschnitt einer Magnetventil-Vorrichtung,

Fig. 3 einen Detailschnitt zu Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform, zu der auch Fig. 2 als Schnitt in der Schnittebene II-II paßt, und

Fig. 5 eine Detailvariante.

Eine hydraulische Steuerung H gemäß Fig. 1 weist einen Verbraucher V auf, beispielsweise einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 5. Über Arbeitsleitungen 3, 4 ist der Verbraucher V mit einer Magnetventil-Vorrichtung M verbunden, an die eine Druckleitung 1 und eine Rücklaufleitung 2 angeschlossen ist. Die Magnetventil-Vorrichtung M weist zwei 4/2-Wege-Sitzventile S auf, deren jedes einen Betätigungsmagneten 7, T an seinem Gehäuse 6, 6' besitzt. In den dargestellten Absperrstellungen werden die Ventile bei nicht erregten Betätigungsmagneten 7, T von Federn 8 gehalten (Haltestellung des Verbrauchers V). Bei Erregen des Betätigungsmagneten 7 wird die Druckleitung 1 mit der Arbeitsleitung 3 verbunden, während gleichzeitig die Arbeitsleitung 4 mit der Rücklaufleitung 2 verbunden ist. Der Zylinder 5 wird nach unten verstellt. Wird hingegen bei entregtem Betätigungsmagneten 7 der Betätigungsmagnet T erregt, dann wird die Druckleitung 1 mit der Arbeitsleitung und die Rücklaufleitung 2 mit der Arbeitsleitung 3

verbunden. Der Zylinder 5 wird nach oben verstellt. In beiden Ventilen S sind die Betätigungsmagneten 7, T Naßankermagneten, die über Entlastungsverbindungen 2a mit der Rücklaufleitung 2 verbunden sind.

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

Im Anker 17 ist ein Übertragungsglied G linear geführt, das aus einem Schaft 23 und einem unteren, beide Ventilstößel 11, 12 übergreifenden Querteil 24 besteht. Das Übertragungsglied G kann als Drehteil pilzförmig ausgebildet sein. Der Schaft 23 ist in einer Bohrung 21

des Kerns 17 verschiebbar mittels Gleitlagern 22 geführt und gegen ein Kippen abgestützt. Der Querteil 24 sitzt in der Ausnehmung 20 des Kerns 17, in die auch die Ventilstößel 11, 12 ragen.

Jede Patrone P in Fig. 2 ist ein 2/2-Wege-Sitzventil gemäß Fig. 3, wobei die Patrone P in ein in der Kammer bzw. 10 vorgesehenes Innengewinde 25 eingeschraubt ist. Die Patrone P weist ein mit einem Außengewinde versehenes Oberteil 26a und ein davon in der Kammer 9 gehaltenes Unterteil 26b auf. Im Unterteil 26b ist eine umlaufende Nut 27 vorgesehen, die über einen Kanal 28 mit einer innenliegenden Ventilkammer 29 verbunden ist. Am unteren Ende der Ventilkammer 29 ist ein Ventilsitz 30 geformt. In der Ventilkammer 29 ist ein Ventilelement 32 verschiebbar gelagert, das an einem eingeschnürten Hals 33 ein mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkendes Schließelement 34 trägt, zweckmäßigerweise mit einer kegeligen oder kugeligen Dichtfläche. Das Ventilelement 32 wird über eine Kugel 36 und ein Federwiderlager 37 von einer Schließfeder 38 beaufschlagt, die im Kammerteil 31 angeordnet und abgestützt ist. An den Kammerteil 31 ist die Rücklauf leitung 2 angeschlossen, während an die Umfangsnut 27 die Arbeitsleitung 4 angeschlossen ist (s. Fig. 1 und 2). Im Ventilelement ist ein Längskanal 35 gebohrt, der den Kammerteil 31 mit einer Kammer 39 verbindet, die im Oberteil 26a einen Dichteinsatz 40 enthält. Der Dichteinsatz 40 wird vom Ventilstößel 11 durchsetzt, der durch eine Bohrung 41 im Oberteil 26 schließlich bis über die Gehäuseseite 13 nach oben ragt.

In der Patrone P ist das Ventil statisch druckausgeglichen, so daß das Ventilelement 32 ausschließlich durch die Kraft der Schließfeder 38

geschlossen gehalten wird. Durch Druck auf den Ventilstößel 11 von oben wird das Ventil geöffnet, wobei nur der Druck der Schließfeder 38 zu überwinden ist. Die andere Patrone P ist gleich ausgebildet. Auch ihr Ventilstößel 12 steht nach außen vor.

Eine Magnetventil-Vorrichtung M (Fig. 4), z.B. zur Steuerung des Verbrauchers V gemäß Fig. 1 weist zwei 4/2-Wege-Sitzventile in einem gemeinsamen Gehäuse 42 auf, an dem die in einem gemeinsamen Magnetblock 44 untergebrachten Betätigungsmagneten 7, T an der Gehäuseseite befestigt sind, an der die vier Ventilstößel 11, 12 zugänglich sind. Der Magnetblock 44 hat relativ dünne Außenwände 43 und eine dünne Trennwand 45 zwischen den beiden Betätigungsmagneten 7, T . Beide Betätigungsmagneten 7, T weisen im Kern 17 eine Ausnehmung 20 für den Querteil 24 des Übertragungsgliedes G auf, der jeweils beide Ventilstößel 11, 12 eines Paares der 4/2-Wege-Sitzventile gleichzeitig beaufschlagt, wenn der Anker 15 nach unten gezogen wird. Es ergibt sich eine kompakte Bauweise, weil das Gehäuse 42 und der Magnetblock 44 klein sind und weil sich die verschiedenen Kanäle zum Verknüpfen der Steuerfunktionen im Gehäuse 42 einfach unterbringbar sind. Fig. 2 kann als Schnitt in der Ebene H-II von Fig. 4 angesehen werden.

Bei der Ausführungsform von Fig. 5 ist das Übertragungsglied G zweigeteilt, wobei der balkenartige Querteil 24' auf den beiden gemeinsam zu betätigenden Ventilstößeln 11, 12 sitzt und diese koppelt. Gegebenenfalls ist der Querteil 24' auf die Ventilstößel 11, 12 aufgepreßt oder nur aufgesteckt und durch Sicherungsschrauben gesichert. Der Schaft 23' oder der

Magnetanker 15 beaufschlagt den Querbalken 24' bei Erregen des Magneten von oben.

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

Claims (10)

1. Magnetventil-Vorrichtung mit mindestens einem 4/2-Wegeventil (S), das zwei in einem Gehäuse (6, 6', 42) nebeneinanderliegend angeordnete 2/2-Wege-Sitzventile mit je einem linear beweglichen Ventilstößel (11, 12) aufweist, und mit einem am Gehäuse (6, 6', 42) angeordneten Betätigungsmagneten (7, T)₁ dessen Anker (15) beide Ventilstößel (11, 12) gemeinsam mittels eines Übertragungsgliedes (G) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmagnet (7, T) mit zur Bewegungsrichtung der Ventilstößel (11, 12) paralleler Ankerhubrichtung am Gehäuse (6, 6', 42) befestigt ist, daß der Anker (15) in etwa auf die Mitte zwischen den Ventilstößeln (11, 12) ausgerichtet ist, und daß das Übertragungsglied (G) linear geführt ist und beide Ventilstößel (11, 12) mit einem Querteil (24) übergreift.

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2. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmagnet (7, 7') mit seinem Kern (17) direkt an einer Gehäuseseite (13) anliegt, über die die Ventilstößel (11, 12) vorstehen, und daß das Übertragungsglied (G) in den Kern (17) baulich eingegliedert ist.

3. Magnetventil-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (G) einen umgekehrt T-förmigen Querschnitt aufweist, daß der Hochsteg des T einen vom Anker (15) beaufschlagbaren Schaft (23) für den den Querteil (24) bildenden Querbalken des T bildet, daß für den Schaft (23) im Kern (17) wenigstens ein Führungslager (22) vorgesehen ist, und daß der Kern (17) eine Ausnehmung (20) für den Querteil (24) des Übertragungsgliedes (G) aufweist.

4. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (G) pilzförmig ausgebildet ist.

5. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (23) in zwei axial beabstandeten Gleitlagern (22), vorzugsweise DU-Lagerbuchsen, in einer zum Anker (15) koaxialen Bohrung (29) des Kerns (17) geführt ist.

6. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (G) ein beide Ventilstößel (11, 12) koppelnder, von den Ventilstößeln (11, 12) linear geführter balkenartiger Teil (24') ist, auf den ein im Kern (17) geführter Schaft (23') oder der Anker (15) ausgerichtet ist.

7. Magnetventil-Vorrichtung nach wenigstens einem der

Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (42) zwei 4/2-Wegeventile mit jeweils zwei parallelen 2/2-Wege-Sitzventilen nebeneinanderliegend angeordnet sind, und daß zwei Betätigungsmagnete (7, T) nebeneinanderliegend in einen gemeinsamen Magnetblock (44) integriert sind, der am Gehäuse (42) an dessen die Ventilstößel (11, 12) enthaltendener Gehäuseseite festgelegt ist.

8. Magnetventil-Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (17) der beiden Betätigungsmagneten (7, T) Ausnehmungen (20) für die Querteile (24) der Übertragungsglieder (G) aufweisen, und daß die Kerne (17) der Betätigungsmagneten (7, T) durch eine schmale Scheidewand (45) des Magnetblocks (44) voneinander getrennt sind.

9. Magnetventil-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Betätigungsmagnet (7, T) ein flüssigkeitsdichter Naßankermagnet ist.

10. Magnetventil-Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jedes 2/2-Wege-Sitzventil zwischen zwei Arbeitsleitungen (3, 4) eines doppelseitig beaufschlagbaren Hydroverbrauchers (V) und einer Druckund einer Rücklauf leitung (1, 2) angeordnet ist, in der nicht-betätigten Stellung die Arbeitsleitungen (3,

4) absperrt, hingegen in der betätigten Stellung eine Arbeitsleitung (3 oder 4) mit der Rücklaufleitung (2) und die andere Arbeitsleitung (4 oder 3) mit der Druckleitung (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmagnet (7, 7') des 2/2-Wege-Sitzventils über eine Entlastungsverbindung (2a) ständig an die Rücklaufleitung (2) angeschlosssen ist.