CH658703A5 - SOLENOID VALVE UNIT. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Magnetventileinheit gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a solenoid valve unit according to the preamble of claim 1.
Magnetventile zur Steuerung der Druckluftzufuhr und Abluftentsorgung von Druckluftverbrauchern sind in Form von entsprechenden 3/2-Magnetventilen seit vielen Jahren bekannt und in den verschiedensten Bauformen erhältlich. Solenoid valves for controlling the compressed air supply and exhaust air disposal of compressed air consumers have been known in the form of corresponding 3/2-solenoid valves for many years and are available in a wide variety of designs.
Auch bei derartigen Magnetventilen besteht generell der Wunsch, diese möglichst kompakt zu bauen, damit die zur Ansteuerung vieler Druckluftverbraucher notwendigen Ventilbänke übersichtlich auf kleinem Raum untergebracht werden können. Sowohl im Hinblick auf geringe Herstellungskosten als auch im Hinblick darauf, die zur Erregung der Elek-tromagnete erforderlichen Leistung klein zu halten, ist es ferner wünschenswert, die Elektromagnete selbst möglichst klein auszulegen. Even with solenoid valves of this type, there is generally a desire to build them as compactly as possible so that the valve banks required to control many compressed air consumers can be clearly arranged in a small space. Both in view of low manufacturing costs and in view of keeping the power required to excite the electromagnets small, it is also desirable to design the electromagnets themselves as small as possible.
Bei den bisher verwendeten Magnetventilen müssen aber die Durchströmquerschnitte an den dem Ventilkörper zugeordneten Ventilsitzen verhältnismässig gross gewählt werden, damit die grossen Mengen entspannter Arbeitsluft in vernünftig kurzer Zeit abgeführt werden können. Grosse Durchströmquerschnitte für die Abluft bedingen aber einen verhältnismässig leistungsfähigen Elektromagneten, da dieser Kräfte bereitstellen können muss, welche grösser sind als die durch Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers erhaltenen Kräfte. In the solenoid valves used to date, however, the flow cross-sections at the valve seats assigned to the valve body must be selected to be relatively large so that the large amounts of relaxed working air can be removed in a reasonably short time. Large flow cross-sections for the exhaust air, however, require a relatively powerful electromagnet, since it must be able to provide forces which are greater than the forces obtained by pressurizing the valve body.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Magnetventileinheit gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, welche mit einem klein ausgelegten Elektromagneten auskommt, trotzdem aber ein Abführen der entspannten Luft unter grossem Durchströmquerschnitt erlaubt. The present invention is intended to create a solenoid valve unit according to the preamble of claim 1, which manages with a small electromagnet, but nevertheless allows the relaxed air to be removed with a large flow cross-section.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss gelöst durch eine Magnetventileinheit gemäss Anspruch 1. According to the invention, this object is achieved by a solenoid valve unit according to claim 1.
Bei der vorliegenden Erfindung ist erkannt, dass man den Elektromagneten eines Magnetventils dann noch weiter verkleinern kann, wenn man den von ihm bewegten Ventilkörper in erster Linie nur für die Steuerung des unter hohem Druck stehenden Luftstromes auslegt. Für diesen Luftstrom wird nämlich nur ein geringer Durchströmquerschnitt benötigt, so dass auch die Überwindung der auf den Ventilkörper einwirkenden Druckbeaufschlagungskräfte durch einen verhältnismässig kleinen Elektromagneten bewerkstelligt werden kann. In the present invention, it is recognized that the electromagnet of a solenoid valve can be made even smaller if the valve body moved by it is primarily designed only for controlling the air flow under high pressure. This is because only a small flow cross-section is required for this air flow, so that a relatively small electromagnet can also be used to overcome the pressurizing forces acting on the valve body.
Das Abführen der grossen Mengen entspannter Luft erfolgt dagegen über einen vorgesteuerten zweiten Ventilkörper, durch welchen eine gross dimensionierte zusätzliche Druckentlastungsöffnung freigegeben werden kann. Da üblicherweise bei den als Stellmotoren z.B. in Verpackungsmaschinen verwendeten Druckluftzylindern mit einem Speisedruck von etwa 6 atm und einem Entlastungsdruck von etwa 1 atm gearbeitet wird, muss der Durchströmquerschnitt für die entspannte Abluft etwa fünf- bis sechsmal grösser sein als der Durchströmquerschnitt für die unter hohem Druck zugeführte Luft. Derartige Abströmquerschnitte lassen sich bei dem erfindungsgemässen Ventil ohne Schwierigkeiten realisieren. The large quantities of relaxed air, on the other hand, are removed via a pilot-controlled second valve body, through which a large-sized additional pressure relief opening can be released. As usually used as servomotors e.g. If compressed air cylinders used in packaging machines are operated with a feed pressure of about 6 atm and a relief pressure of about 1 atm, the flow cross-section for the relaxed exhaust air must be about five to six times larger than the flow cross-section for the air supplied under high pressure. Outflow cross-sections of this type can be implemented without difficulty in the valve according to the invention.
Anders gesagt: Geht man aus von einem vorgegebenen Abströmquerschnitt für die entspannte Luft, so kann bei Anwendung der Erfindung der Durchströmquerschnitt in der erfindungsgemässen Magnetventileinheit um den Faktor 5-6 kleiner gewählt werden als bei einem bekannten Magnetventil ; man kann somit auch einen entsprechend kleineren, billigeren und einfacher anzusteuernden Elektromagneten verwenden. In other words: if one assumes a given outflow cross-section for the relaxed air, the flow cross-section in the solenoid valve unit according to the invention can be selected to be smaller by a factor of 5-6 than with a known solenoid valve when using the invention; you can therefore use a correspondingly smaller, cheaper and easier to control electromagnet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben. Advantageous further developments of the invention are specified in the dependent patent claims.
Eine Magnetventileinheit gemäss Anspruch 2 enthält nur ein zusätzliches bewegtes Ventilteil, verglichen mit einem herkömmlichen Magnetventil. Sie lässt sich daher besonders kostengünstig herstellen und arbeitet auch im Dauerbetrieb störungsfrei. A solenoid valve unit according to claim 2 contains only one additional moving valve part, compared to a conventional solenoid valve. It can therefore be manufactured particularly cost-effectively and also works trouble-free in continuous operation.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 3 wird gewährleistet, dass durch den zusätzlichen Ventilkörper keine zusätzliche Drosselung des dem Verbraucher zugeführten Druckluftstromes erfolgt. Zugleich ist gewährleistet, dass nach einem Abschalten der Druckluftversorgung der zweite Ventilkörper rasch in die die zusätzliche Druckentlastungsöffnung freigebende Stellung bewegt wird. With the development of the invention according to claim 3 it is ensured that the additional valve body does not cause any additional throttling of the compressed air flow supplied to the consumer. At the same time, it is ensured that after the compressed air supply is switched off, the second valve body is quickly moved into the position which releases the additional pressure relief opening.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 4 wird erreicht, dass der zweite Ventilkörper nach dem Öffnen des ersten Ventilkörpers rasch in die die zusätzliche Druckentlastungsöffnung verschliessende Stellung bewegt wird, nur geringe Bruchteile des Druckluftstromes unmittelbar über die zusätzliche Druckentlastungsöffnung abströmen können. With the development of the invention according to claim 4 it is achieved that the second valve body is quickly moved into the position closing the additional pressure relief opening after opening the first valve body, only small fractions of the compressed air flow can flow off directly via the additional pressure relief opening.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 5 wird der durch die Erfindung erhaltene Vorteil auch bei einem doppelt wirkenden Druckluftzylinder erhalten, wobei zur Umsteuerung der Bewegungsrichtung nur eine einzige Signalleitung notwendig ist. With the development of the invention according to claim 5, the advantage obtained by the invention is obtained even with a double-acting compressed air cylinder, only a single signal line being necessary to reverse the direction of movement.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. In this show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Magnetventileinheit zur Ansteuerung eines einfach wirkenden Druckluftzylinders, welche grossen Abströmquerschnitt aufweist; Figure 1 is a schematic representation of a solenoid valve unit for controlling a single-acting compressed air cylinder, which has a large outflow cross-section.
Fig. 2 einen Schnitt durch ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Magnetventileinheit mit grossem Abströmquer5 2 shows a section through a practical exemplary embodiment of a solenoid valve unit with a large outflow cross 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
658 703 658 703
schnitt; und cut; and
Fig. 3 eine Ventilanordnung zum Ansteuern eines doppelt wirkenden Druckluftzylinders unter Verwendung einer Magnetventileinheit nach Fig. 2 sowie einer ähnlichen, normalerweise in Durchlassstellung stehenden Magnetventileinheit. 3 shows a valve arrangement for actuating a double-acting compressed air cylinder using a solenoid valve unit according to FIG. 2 and a similar solenoid valve unit which is normally in the open position.
Fig. 1 zeigt einen einfach wirkenden Druckluftzylinder 10 mit einem durch eine Feder 12 in die in der Zeichnung rechts gelegenen Endlage vorgespannten Kolben 14. Über eine Magnetventileinheit 16 ist der Druckluftzylinder 10 mit einer Druckleitung 18 verbindbar bzw. entlüftbar. Entlüftungsleitungen sind in der Zeichnung mit 20, 22 bezeichnet; es versteht sich, dass man die Abluft - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Schalldämpfern (nicht gezeigt) - auch direkt von Druckentlastungsöffnungen der Magnetventileinheit in die Atmosphäre abgeben kann. 1 shows a single-acting compressed air cylinder 10 with a piston 14 biased by a spring 12 into the end position shown on the right in the drawing. The compressed air cylinder 10 can be connected or vented to a pressure line 18 via a solenoid valve unit 16. Vent lines are designated 20, 22 in the drawing; It goes without saying that the exhaust air - optionally with the interposition of silencers (not shown) - can also be released directly into the atmosphere from pressure relief openings in the solenoid valve unit.
Die Magnetventileinheit 16 wird über eine Steuerleitung 24 erregt, die von einer nicht näher gezeigten Steuerschaltung her beaufschlagt wird. The solenoid valve unit 16 is excited via a control line 24, which is acted upon by a control circuit, not shown in detail.
Die Magnetventileinheit 16 umfasst ein 3/2-Magnetven-til 26, welches in die Entlastungsstellung vorgespannt ist und bei Signalbeaufschlagung der Steuerleitung 24 in die Druckdurchlassstellung umschaltet. Die das Magnetventil 26 mit dem Druckluftzylinder 10 verbindende Arbeitsleitung 28 ist zugleich mit dem Servozylinder 30 eines in die Durchlassstellung vorgespannten Abluft-2/2-Servoventiles 32 verbunden, über welches die Arbeitsleitung 28 mit der Entlüftungsleitung 22 verbindbar ist. The solenoid valve unit 16 comprises a 3/2-solenoid valve 26, which is biased into the relief position and switches to the pressure passage position when the control line 24 is acted on. The working line 28 connecting the solenoid valve 26 to the compressed air cylinder 10 is at the same time connected to the servo cylinder 30 of an exhaust air 2/2 servo valve 32 biased into the passage position, via which the working line 28 can be connected to the ventilation line 22.
Die Magnetventileinheit 16 arbeitet folgendermassen: The solenoid valve unit 16 works as follows:
Wird die Steuerleitung 24 mit Signal beaufschlagt, so wird die Druckleitung 26 mit dem Druckluftzylinder 10 verbunden, so dass der Kolben 14 entgegen der Kraft der Feder 12 in der Zeichnung nach links bewegt wird. Gleichzeitig wird der Servozylinder 30 mit Druck beaufschlagt, so dass das Abluftventil 32 geschlossen wird. Wird die Beaufschlagung der Steuerleitung 24 beendet, so wird die Arbeitsleitung 28 mit der Entlüftungsleitung 22 verbunden, wobei jedoch nur ein kleiner Durchströmquerschnitt zur Verfügung steht, da das Magnetventil 26 so ausgelegt ist, wie dies die Druckluftversorgung des Druckluftzylinders 10 erfordert. Nachdem nun aber der Servozylinder 30 nicht mehr mit Druck beaufschlagt ist, wird das Abluftventil 32 in die Durchlassstellung bewegt, so dass der Druckluftzylinder 10 nun über grossen Durchströmquerschnitt mit der Entlüftungsleitung 22 verbunden ist. Der Kolben 14 kann nun unter der Kraft der Feder 12 rasch in seine Ruhelage zurückkehren. If the control line 24 is acted upon by a signal, the pressure line 26 is connected to the compressed air cylinder 10, so that the piston 14 is moved to the left against the force of the spring 12 in the drawing. At the same time, the servo cylinder 30 is pressurized, so that the exhaust valve 32 is closed. If the action on the control line 24 is ended, the working line 28 is connected to the vent line 22, but only a small flow cross section is available, since the solenoid valve 26 is designed in such a way as is required for the compressed air supply to the compressed air cylinder 10. However, after the servo cylinder 30 is no longer pressurized, the exhaust air valve 32 is moved into the open position, so that the compressed air cylinder 10 is now connected to the vent line 22 over a large flow cross section. The piston 14 can now quickly return to its rest position under the force of the spring 12.
Das in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel zeigt, dass sich das Abluftventil leicht in das Ventilgehäuse eines Magnetventiles integrieren lässt: The exemplary embodiment shown in FIG. 2 shows that the exhaust air valve can easily be integrated into the valve housing of a solenoid valve:
Ein Ventilgehäuse 34 hat eine Druckanschlussöffnung 36 und eine nach oben offene Ventilkammer 38, in welche das untere Ende eines Elektromagneten 40 eingeschraubt ist. Dessen Arbeitsstössel 42 trägt einen Ventilteller 44, der mit einem am Kammerboden vorgesehenen vorspringenden Ventilsitz 46, der einem von der Druckanschlussöffnung 36 herkommenden Druckkanal 48 zugeordnet ist, und einem gegenüberliegenden, nicht gezeigten Ventilsitz zusammenarbeitet, über welchen die Ventilkammer 38 mit einem Entlüftungsstutzen 50 verbindbar ist. Auf diese Weise ist somit ein von der Ventilkammer 38 ausgehender Arbeitskanal 52 durch Erregen des Elektromagneten 40 mit der Druckanschlussöffnung 36 verbindbar und bei nicht erregtem Elektromagneten mit dem Entlüftungsstutzen 50 verbunden. A valve housing 34 has a pressure connection opening 36 and an upwardly open valve chamber 38, into which the lower end of an electromagnet 40 is screwed. Its working plunger 42 carries a valve plate 44, which cooperates with a projecting valve seat 46 provided on the chamber bottom, which is assigned to a pressure channel 48 coming from the pressure connection opening 36, and an opposite valve seat, not shown, via which the valve chamber 38 can be connected to a ventilation nozzle 50 . In this way, a working channel 52 extending from the valve chamber 38 can thus be connected to the pressure connection opening 36 by energizing the electromagnet 40 and, when the electromagnet is not energized, is connected to the vent connection 50.
Der Arbeitskanal 52 mündet über einen Stutzen 54 in eine Gehäusebohrung 56, die koaxial zur Druckanschlussöffnung 36 und den Hauptabschnitten des Druckkanals 48 sowie des Arbeitskanals 52 angeordnet ist. Das in der Zeichnung links gelegene Ende der Gehäusebohrung 56 steht über einen Anschlusskanal 58 mit der mit einem einfach wirkenden Druckluftzylinder zu verbindenden Arbeitsöffnung 60 des Ventilgehäuses 34 in Verbindung. The working channel 52 opens out via a connecting piece 54 into a housing bore 56 which is arranged coaxially with the pressure connection opening 36 and the main sections of the pressure channel 48 and the working channel 52. The end of the housing bore 56 on the left in the drawing is connected via a connection channel 58 to the working opening 60 of the valve housing 34 to be connected to a single-acting compressed air cylinder.
In der Gehäusebohrung 56 ist ein becherförmiger Ventilkörper 56 axial verschiebbar angeordnet, welcher in seinem Boden mit einer Durchgangsöffnung 64 versehen ist, deren Querschnitt dem Querschnitt des Arbeitskanales 52 entspricht. Der Querschnitt des Anschlusskanals 58 und einer die Wand der Gehäusebohrung 56 durchsetzenden, beim linken Ende der Gehäusebohrung 56 gelegenen zusätzlichen Abluftöffnung 66 ist dagegen mindestens um ein solches Vielfaches grösser als der Querschnitt des Arbeitskanals 52, wie dies dem Entspannungsverhältnis des gasförmigen Arbeitsmediums entspricht. Bei einer Entspannung des Arbeitsmediums von 6 auf 1 atm haben Anschlusskanal 58 und Abluftöffnung 66 z.B. den sechsfachen Querschnitt des Arbeitskanals 52. A cup-shaped valve body 56 is arranged axially displaceably in the housing bore 56 and is provided in its bottom with a through opening 64, the cross section of which corresponds to the cross section of the working channel 52. The cross-section of the connecting duct 58 and an additional exhaust air opening 66 passing through the wall of the housing bore 56 and located at the left end of the housing bore 56, on the other hand, is at least many times larger than the cross-section of the working duct 52, as corresponds to the expansion ratio of the gaseous working medium. When the working medium relaxes from 6 to 1 atm, the connection duct 58 and exhaust air opening 66 have e.g. six times the cross section of the working channel 52.
Der Stutzen 54 ist an seinem freien Ende mit Schlitzen 68 versehen, damit die in der Zeichnung rechts gelegene Stirnfläche 70 des Ventilkörpers 62 nach Öffnen des Ventiltellers 44 rasch mit Druck beaufschlagt wird. The connector 54 is provided at its free end with slots 68 so that the end face 70 of the valve body 62, which is located on the right in the drawing, is quickly subjected to pressure after the valve plate 44 has been opened.
Die in Fig. 2 wiedergegebene Magnetventileinheit arbeitet folgendermassen: The solenoid valve unit shown in FIG. 2 operates as follows:
Fig. 2 zeigt die Stellung der Ventilteile unmittelbar nach Beendigung der Erregung des Elektromagneten 40. Bei dieser Stellung des Ventiltellers 44 wird die Ventilkammer 38 über den Entlüftungsstutzen 50 entlüftet, und der Ventilkörper 62 bewegt sich nun infolge Differenzdruckbeaufschlagung in der Zeichnung nach rechts, so dass die Abluftöffnung 66 freigegeben wird. Vom angeschlossenen Druckluftzylinder abzuführende Luft kann somit über den Anschlusskanal 58 und die Abluftöffnung 66 unter grossem Querschnitt abströmen. Fig. 2 shows the position of the valve parts immediately after the energization of the electromagnet 40 has ended. In this position of the valve plate 44, the valve chamber 38 is vented via the vent connection 50, and the valve body 62 now moves to the right in the drawing as a result of differential pressure, so that the exhaust air opening 66 is released. Air to be discharged from the connected compressed air cylinder can thus flow out via the connection duct 58 and the exhaust air opening 66 with a large cross section.
Wird der Elektromagnet 40 wieder erregt, so wird die Strömungsverbindung zwischen der Ventilkammer 38 und dem Entlüftungsstutzen 50 unterbrochen, die Ventilkammer 38 und der Arbeitskanal 52 werden wieder mit dem an der Anschlussöffnung 36 anstehenden Druck beaufschlagt. Über die Schlitze 68 wird nun auch die Stirnfläche 70 des Ventilkörpers 62 mit Druck beaufschlagt, so dass dieser in der Zeichnung nach links in die die Abluftöffnung 66 überdek-kende Stellung bewegt wird. Nun strömt unter hohem Druck stehende Luft über den Ventilkörper 62 in die Arbeitsöffnung 60 und von dort zum Druckluftzylinder. If the electromagnet 40 is energized again, the flow connection between the valve chamber 38 and the vent connection 50 is interrupted, the valve chamber 38 and the working channel 52 are again acted upon by the pressure present at the connection opening 36. The end face 70 of the valve body 62 is now also subjected to pressure via the slots 68, so that it is moved to the left in the drawing into the position covering the exhaust air opening 66. Air under high pressure now flows through the valve body 62 into the working opening 60 and from there to the compressed air cylinder.
In Fig. 3 sind zwei Magnetventileinheiten 72, 74 gezeigt, von denen die eine derjenigen nach Fig. 2 vollständig entspricht, während die andere sich von einer Magnetventileinheit gemäss Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass ihr Ventilteller in die Durchlassstellung vorgespannt ist und bei Erregung des Elektromagneten in die Schliessstellung gebracht wird. 3 shows two solenoid valve units 72, 74, one of which corresponds completely to that of FIG. 2, while the other differs from a solenoid valve unit according to FIG. 2 in that its valve disk is biased into the open position and when the Electromagnet is brought into the closed position.
Die Arbeitsöffnungen der Magnetventileinheiten 72,74 sind über Arbeitsleitungen 76, 78 mit den Arbeitsräumen 80, 82 eines doppeltwirkenden Druckluftzylinders 84 verbunden. Die Anschlussöffnungen beider Magnetventileinheiten 72,74 sind an eine gemeinsame Druckleitung 86 angeschlossen. Die beiden Elektromagnete der beiden Magnetventileinheiten 72, 74 werden von einer gemeinsamen Steuerleitung 88 her erregt. Die Abluftstutzen 90 der Magnetventileinheiten kommunizieren direkt mit der Atmosphäre. The working openings of the solenoid valve units 72, 74 are connected via working lines 76, 78 to the working spaces 80, 82 of a double-acting compressed air cylinder 84. The connection openings of both solenoid valve units 72, 74 are connected to a common pressure line 86. The two electromagnets of the two solenoid valve units 72, 74 are excited by a common control line 88. The exhaust port 90 of the solenoid valve units communicate directly with the atmosphere.
Man erkennt, dass man gemäss Fig. 3 unter Verwendung eines einzigen Steuersignales einen doppelt wirkenden Druckluftzylinder mit kleinen Elektromagneten für beide Arbeitsrichtungen steuern kann, wobei in beiden Bewegungsrichtungen ein rasches, unbehindertes Abströmen der Abluft sichergestellt ist. It can be seen that, according to FIG. 3, a double-acting compressed air cylinder with small electromagnets can be controlled for both working directions using a single control signal, a rapid, unhindered outflow of the exhaust air being ensured in both directions of movement.
5 5
10 10th
15 15
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25 25th
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |