Die
Erfindung betrifft eine Ventileinheit mit einem Grundkörper,
der abschnittsweise von einem Speisekanal und von einem Arbeitskanal
durchsetzt ist, sowie mit einem Ventilelement, das zwischen dem
Speisekanal und dem Arbeitskanal angeordnet ist und das einen Ventilsitz
und ein zum Ventilsitz relativbewegliches Ventilglied umfasst, um
in einer Sperrstellung durch abdichtende Anlage des Ventilglieds
am Ventilsitz eine Verbindung zwischen Speisekanal und Arbeitskanal
zu unterbrechen und in einer Freigabestellung die Verbindung zwischen
Speisekanal und Arbeitskanal freizugeben, sowie mit einem elektrisch
ansteuerbaren, zur Umschaltung des Ventilglieds zwischen der Sperrstellung
und der Freigabestellung ausgebildeten Betätigungsmittel,
das zur Bereitstellung einer Stellkraft längs einer Stellkraftrichtung
eingerichtet ist.The
The invention relates to a valve unit having a base body,
the sections of a feed channel and a working channel
is interspersed, as well as with a valve element between the
Feeding channel and the working channel is arranged and that a valve seat
and a valve member relatively movable to the valve seat, to
in a blocking position by sealing engagement of the valve member
at the valve seat, a connection between feed channel and working channel
to interrupt and in a release position the connection between
Feeding channel and working channel release, as well as with an electric
controllable, for switching the valve member between the blocking position
and the release position formed actuating means,
that for providing a restoring force along an actuating force direction
is set up.
Aus
der EP 1 748 238 B1 ist
ein Magnetventil bekannt, das einen von Ventilkanälen durchsetzten Grundkörper
und einen eine Elektromagneteinrichtung aufweisenden Magnetkopf
aufweist. Zwischen dem Magnetkopf und dem Grundkörper,
die in Richtung einer Hauptachse aufeinanderfolgend angeordnet sind,
ist eine mit mehreren Ventilkanälen kommunizierende Ventilkammer
angeordnet. Die Ventilkammer enthält einen als Ventilglied
dienenden, plattenförmigen Magnetanker, der von einer ortsfesten
Magnetkernanordnung der Elektromagneteinrichtung angezogen werden
kann.From the EP 1 748 238 B1 For example, a solenoid valve is known which has a base body penetrated by valve channels and a magnetic head having an electromagnetic device. Between the magnetic head and the base body, which are arranged successively in the direction of a main axis, a communicating with a plurality of valve channels valve chamber is arranged. The valve chamber contains a plate-shaped armature serving as a valve member, which can be attracted by a stationary magnetic core arrangement of the electromagnetic device.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinheit bereitzustellen,
die bei einer kompakten Gestaltung einen vergrößerten
Fluiddurchfluss ermöglicht.The
The object of the invention is to provide a valve unit,
which in a compact design an enlarged
Fluid flow allows.
Diese
Aufgabe wird für eine Ventileinheit der eingangs genannten
Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist
vorgesehen, dass dem Betätigungsmittel ein Kraftumlenkmittel
zur Umlenkung der Stellkraft zugeordnet ist, um die Stellkraft aus
der Stellkraftrichtung in eine quer dazu orientierte Bewegungsrichtung
des Ventilglieds umzulenken.These
Task is for a valve unit of the aforementioned
Art solved with the features of claim 1. It is
provided that the actuating means a Kraftumlenkmittel
assigned to the deflection of the force to the force
the direction of force in a direction transverse to this direction of movement
to divert the valve member.
Die
Kraftumlenkmittel ermöglichen es, die Bewegungsrichtung
des Ventilglieds abweichend von der Stellkraftrichtung zu wählen.
Beispielsweise kann die Bewegungsrichtung einen Winkel von zumindest nahezu
90 Grad mit der Stellkraftrichtung einschließen. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn das Ventilelement für
schnelle Schaltfunktionen, insbesondere für Schaltzeiten
kleiner 1/100 Sekunden, und für einen großen Fluidquerschnitt,
der hohe Volumenströme durch das Ventilele ment zulässt,
ausgelegt sein soll. Hierzu ist die Kombination eines kleinen Ventilhubs,
also einer Bewegung des Ventilglieds in der Bewegungsrichtung mit
kurzem Bewegungsweg, und einer großen Ventilfläche
von Vorteil. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Ventilelement
in eine Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung eine große
Ausdehnung aufweist, während die Ausdehnung des Ventilelements
in Bewegungsrichtung demgegenüber kleiner gewählt wird.
Im Gegensatz hierzu weist das Betätigungsmittel, das beispielsweise
als elektromagnetischer Spulenmotor oder als piezoelektrischer Antrieb
aus mehreren aufeinandergestapelten Kristallscheiben ausgeführt
sein kann, in der Stellkraftrichtung die größte Ausdehnung
aus. Mit Hilfe der Kraftumlenkmittel ist es möglicht, das
Betätigungsmittel und das Ventilelement so zu gestalten,
dass deren größte Ausdehnungen in einer gemeinsamen
Ebene angeordnet sind, wodurch sich eine besonders schlanke und
vorzugsweise zu einer kompakten Ventileinrichtung stapelbare Ventileinheit
ergibt.The
Kraftumlenkmittel allow it, the direction of movement
of the valve member deviating to select from the direction of force.
For example, the direction of movement may be at an angle of at least nearly
90 degrees with the direction of the force. This is
especially advantageous if the valve element for
fast switching functions, especially for switching times
less than 1/100 seconds, and for a large fluid cross-section,
which allows high volume flows through the valve element,
should be designed. This is the combination of a small valve lift,
So a movement of the valve member in the direction of movement
short movement path, and a large valve area
advantageous. This is achieved for example by the fact that the valve element
in a direction perpendicular to the direction of movement a large
Has expansion, while the expansion of the valve element
In contrast, smaller is selected in the direction of movement.
In contrast, the actuating means, for example
as an electromagnetic coil motor or as a piezoelectric drive
made of several stacked crystal discs
can be, in the direction of the direction of the greatest extent
out. With the help of Kraftumlenkmittel it is possible that
Actuating means and to make the valve element so
that their greatest expansions in a common
Are arranged level, resulting in a particularly slim and
preferably to a compact valve device stackable valve unit
results.
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.advantageous
Further developments of the invention are in the subclaims
specified.
Zweckmäßig
ist es, wenn das Kraftumlenkmittel als Hebelgetriebe ausgebildet
ist. Mittels des Hebelgetriebes kann bei kompakter Bauweise der Ventileinheit
eine verlustarme Umlenkung der Stellkraft in die Bewegungsrichtung
des Ventilglieds erfolgen. Bei geeigneter Auswahl des Hebelgetriebes kann
eine Kraftverstärkung der Stellkraft oder eine Vergrößerung
des Stellwegs des Betätigungsmittels erreicht werden.expedient
it is when the Kraftumlenkmittel formed as a lever mechanism
is. By means of the lever mechanism can in a compact design of the valve unit
a low-loss deflection of the actuating force in the direction of movement
of the valve member. With a suitable selection of the lever mechanism can
a force amplification of the force or an increase
the travel of the actuating means can be achieved.
Vorteilhaft
ist es, wenn das Hebelgetriebe einen Schwenkhebel umfasst, dessen
Schwenkachse senkrecht zu Stellkraftrichtung und zur Bewegungsrichtung
ausgerichtet ist.Advantageous
it is when the lever mechanism comprises a pivot lever whose
Swivel axis perpendicular to directional force direction and to the direction of movement
is aligned.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Kraftumlenkmittel als Leiter für magnetische Feldkräfte
ausgebildet ist und vorzugsweise eine stabartige, insbesondere eine im
wesentlichen L-förmige, Gestalt aufweist. Dies ist von
Interesse, wenn es sich bei dem Betätigungsmittel um einen
elektromagnetischen Spulenmotor mit wenigstens einer elektrisch
ansteuerbaren Magnetspule handelt. Üblicherweise ist bei
einem solchen Spulenmotor die vom magnetischen Fluss bestimmte Stellkraftrichtung
im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse der Magnetspule
ausgerichtet. Um eine kompakte Gestaltung der Ventileinheit zu erreichen,
kann der Spulenmotor derart am Grundköper angeordnet sein,
dass die Symmetrieachse der Magnetspule und somit auch die Stellkraftrichtung
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds ausgerichtet sind.
Zur Gewährleistung einer vorteilhaften Ansteuerung des
Ventilglieds wird mit Hilfe des Kraftumlenkmittels eine zumindest
nahezu rechtwinklige Umlenkung der als magnetischer Fluss auftretenden Stellkraft
vor genommen. Hierzu ist das Kraftumlenkmittel beispielsweise stabartig,
insbesondere L-förmig, ausgebildet und wird in Verlängerung
der Symmetrieachse der Magnetspule gegenüberliegend zur Stirnseite
der Magnetspule angeordnet. Der magnetische Fluss wirkt ausgehend
von einer normal oder parallel zur Symmetrieachse ausgerichteten
Stirn- oder Seitenfläche des Kraftumlenkmittels unmittelbar auf
ein mit dem Ventilglied gekoppeltes, insbesondere magnetisierbares
oder permanentmagnetisches, Element und kann durch Anziehungs- oder
Abstoßungskräfte eine Bewegung des Ventilglieds
bewirken.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the Kraftumlenkmittel is designed as a conductor for magnetic field forces and preferably has a rod-like, in particular a substantially L-shaped. This is of interest if the actuating means is an electromagnetic coil motor with at least one electrically controllable magnetic coil. Usually, in such a coil motor, the direction of movement determined by the magnetic flux is oriented essentially parallel to an axis of symmetry of the magnet coil. In order to achieve a compact design of the valve unit, the coil motor can be arranged on the base body in such a way that the axis of symmetry of the magnetic coil and thus also the actuating force direction are aligned perpendicular to the direction of movement of the valve member. To ensure an advantageous control of the valve member, an at least almost rectangular deflection of the force occurring as a magnetic flux is taken before by means of Kraftumlenkmittels. For this purpose, the Kraftumlenkmittel, for example, rod-like, in particular L-shaped, formed and is in extension of Sym Metrieachse the solenoid arranged opposite to the end face of the solenoid. The magnetic flux acts starting from a normal or parallel to the axis of symmetry aligned front or side surface of the Kraftumlenkmittels directly on a coupled to the valve member, in particular magnetizable or permanent magnetic element and can cause by attraction or repulsion forces movement of the valve member.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilglied
ein magnetisierbares Ankerelement umfasst, das einem Schenkel des L-förmigen
Kraftumlenkmittels gegenüberliegend angeordnet ist. Der
magnetische Fluss, der vom elektromagnetischen Spulenmotor auf den
ersten, beispielsweise den kürzeren, Schenkel des Kraftumlenkmittels
eingeleitet wird, steht am zweiten, beispielsweise längeren,
Schenkel des L-förmigen Kraftumlenkmittels zur Verfügung
und wirkt auf das Ankerelement ein. Dieses wird aufgrund des magnetischen
Flusses zeitweilig magnetisiert und durch die auftretenden Magnetkräfte
vom Kraftumlenkmittel abgestoßen oder von diesem angezogen
und bewirkt dadurch die Bewegung des Ventilglieds in der Bewegungsrichtung.
Vorzugsweise stimmen die Bewegungsrichtung des Ventilglieds und
die längste Erstreckung des kürzeren Schenkels
des Kraftumlenkmittels überein, da sich hierdurch eine
besonders kompakte Gestaltung der Ventileinheit erreichen lässt.In
Further embodiment of the invention it is provided that the valve member
a magnetizable anchor member comprising a leg of the L-shaped
Kraftumlenkmittels is arranged opposite. Of the
magnetic flux coming from the electromagnetic coil motor on the
first, for example, the shorter leg of the Kraftumlenkmittels
is initiated is on the second, for example, longer,
Legs of the L-shaped Kraftumlenkmittels available
and acts on the anchor element. This is due to the magnetic
River temporarily magnetized and by the occurring magnetic forces
repelled or attracted by the Kraftumlenkmittel
and thereby causes the movement of the valve member in the direction of movement.
Preferably, the direction of movement of the valve member and
the longest extension of the shorter leg
of the Kraftumlenkmittels, as a result
achieve particularly compact design of the valve unit.
Zweckmäßig
ist es, wenn das Ventilglied in einer Ventilkammer aufgenommen ist
die von Wandabschnitten berandet ist, wobei ein Wandabschnitt eine
Fluideintrittsöffnung und ein Wandabschnitt eine als Ventilsitz
zur abdichtenden Anlage des Ventilglieds ausgebildete Fluidaustrittsöffnung
aufweist. Mit der Ventilkammer können definierte Strömungsverhältnisse
für das Fluid beim Durchströmen des Ventilelements
vorgegeben werden. Die Strömungsverhältnisse werden
insbesondere von der Geometrie der Fluideintrittsöffnung,
der Wandabschnitte und der Fluidaustrittsöffnung bestimmt.
Das Fluid tritt durch die Fluideintrittsöffnung in die
Ventilkammer ein und strömt von dort aus in Richtung der
als Ventilsitz ausgebildeten Fluidaustrittsöffnung, sofern
das Ventilglied nicht abdichtend am Ventilsitz anliegt.expedient
it is when the valve member is received in a valve chamber
which is bounded by wall sections, wherein a wall section a
Fluid inlet opening and a wall portion as a valve seat
formed for sealing engagement of the valve member fluid outlet opening
having. With the valve chamber defined flow conditions
for the fluid flowing through the valve element
be specified. The flow conditions are
in particular the geometry of the fluid inlet opening,
the wall sections and the fluid outlet opening determined.
The fluid enters through the fluid inlet opening in the
Valve chamber and flows from there in the direction of
formed as a valve seat fluid outlet opening, provided
the valve member is not sealingly abutting the valve seat.
Vorteilhaft
ist es, wenn die Ventilkammer derart mit einer Strömungskammer
kommunizierend verbunden ist, dass die Fluidaustrittsöffnung
der Ventilkammer eine Fluideintrittsöffnung der Strömungskammer
bildet. Die Strömungskammer dient wie die Ventilkammer
zur Gewährleistung von vorteilhaften Strömungsbedingungen
für das Fluid vor dem Eintritt in den im Grundköper
vorgesehenen Arbeitskanal.Advantageous
it is when the valve chamber so with a flow chamber
is communicatively connected, that the fluid outlet opening
the valve chamber, a fluid inlet opening of the flow chamber
forms. The flow chamber serves as the valve chamber
to ensure advantageous flow conditions
for the fluid before entering the body in the Grundköper
provided working channel.
Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Fluideintrittsöffnung der Ventilkammer und/oder die
Fluidaustrittsöffnung der Strömungskammer orthogonal
zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds ausgerichtet sind. Hierdurch kann
eine besonders kompakte Gestaltung der Ventileinheit in der Bewegungsrichtung
des Ventilglieds erreicht werden. Dies ist insbesondere dann von
Interesse, wenn mehrere Ventileinheiten zur Aneinanderreihung in
einer Stapelrichtung zu einer kompakten Ventileinrichtung zusammengefügt
werden sollen. Dabei ist vorzugsweise die Stapelrichtung parallel
zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds gewählt.at
A further embodiment of the invention provides that
the fluid inlet opening of the valve chamber and / or the
Fluid outlet opening of the flow chamber orthogonal
are aligned to the direction of movement of the valve member. This can
a particularly compact design of the valve unit in the direction of movement
the valve member can be achieved. This is especially true of
Interest, if several valve units to string together in
a stacking direction combined to form a compact valve device
should be. In this case, preferably, the stacking direction is parallel
chosen to the direction of movement of the valve member.
Vorzugsweise
sind die Ventilkammer und/oder die Strömungskammer rotationssymmetrisch
zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds ausgebildet. Hierdurch wird
eine Montage der Ventileinheit am oder im Grundköper erleichtert,
da aufgrund der Rotationssymmetrie keine bevorzugte oder zwingende
Einbaulage der Ventileinheit beachtet werden muss.Preferably
the valve chamber and / or the flow chamber are rotationally symmetrical
formed to the direction of movement of the valve member. This will
facilitates assembly of the valve unit on or in the base body,
because of the rotational symmetry no preferred or mandatory
Installation position of the valve unit must be observed.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilglied
an einem Federelement beweglich in der Ventilkammer aufgehängt
ist. Die Aufgabe des Federelements besteht darin, das Ventilglied
ohne Vorliegen druckbeaufschlagten Fluids in einer Vorzugsstellung
zu halten. Beispielsweise kann es sich bei der Vorzugsstellung um
die abdichtende Anlage des Ventilglieds am Ventilsitz handeln. Eine
weitere Auf gabe der Federeinrichtung kann darin bestehen, die Freiheitsgrade
der Bewegung für das Ventilglied zu begrenzen, beispielsweise
auf einen translatorischen Freiheitsgrad der Bewegung. Somit dient
die Federeinrichtung auch der Führung des Ventilelements
und stellt sicher, dass das Ventilelement zuverlässig in
abdichtende Anlage mit dem Ventilsitz kommt.In
Further embodiment of the invention it is provided that the valve member
suspended on a spring element movable in the valve chamber
is. The task of the spring element is the valve member
without pressurized fluid in a preferred position
to keep. For example, the preferred position may be
act the sealing engagement of the valve member on the valve seat. A
On task on the spring device may consist in the degrees of freedom
limit the movement of the valve member, for example
to a translatory degree of freedom of movement. Thus serves
the spring device and the leadership of the valve element
and ensures that the valve element reliably in
sealing device comes with the valve seat.
Zweckmäßig
ist es, wenn das Federelement als Wandabschnitt der Ventilkammer
und/oder der Strömungskammer ausgebildet ist. Hierdurch
kann ein besonders einfacher Aufbau der Ventileinheit erreicht werden,
da das Federmittel neben der Federwirkung und der gegebenenfalls
vorgesehenen Führungseigenschaften für das Ventilglied
auch eine Dichtwirkung für die Ventilkammer oder die Strömungskammer
aufweist.expedient
it is when the spring element as a wall portion of the valve chamber
and / or the flow chamber is formed. hereby
a particularly simple construction of the valve unit can be achieved
because the spring means in addition to the spring action and possibly
provided guide properties for the valve member
also a sealing effect for the valve chamber or the flow chamber
having.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass einander gegenüberliegende Stirnflächen der
Ventilkammer und der Strömungskammer, deren Flächennormalen
parallel zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds ausgerichtet sind,
als Federelemente ausgebildet sind. Hierdurch können die
Freiheitsgrade der Bewegung für das Ventilglied auf genau
einen translatorischen Freiheitsgrad der Bewegung eingeschränkt
werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einander gegenüberliegenden
Stirnflächen der Ventilkammer und der Strömungskammer
einen Abstand aufweisen, der im Wesentlichen der Ausdehnung der
Ventileinheit in der Bewegungsrich tung des Ventilglieds entspricht, da
hierdurch unerwünschte Verkippungen des Ventilglieds vermieden
werden können.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that opposing end faces of the valve chamber and the flow chamber whose surface normals are aligned parallel to the direction of movement of the valve member are formed as spring elements. As a result, the degrees of freedom of movement for the valve member can be limited to exactly one translational degree of freedom of movement. It is particularly advantageous if the gegenü against each other Overlying end faces of the valve chamber and the flow chamber have a distance which substantially corresponds to the expansion of the valve unit in the direction of movement of the valve member, as a result, undesirable tilting of the valve member can be avoided.
Vorzugsweise
weisen die als Federelemente ausgebildeten Stirnflächen
der Ventilkammer und der Strömungskammer jeweils gleich
große fluidisch wirksame Oberflächen auf. Besonders
bevorzugt entspricht die Größe der fluidisch wirksamen
Oberfläche der Federelemente der fluidisch wirksamen Größe
des Ventilsitz. Dadurch ist gewährleistet, dass unabhängig
von der Höhe einer Überdruckbeaufschlagung der
Ventilkammer oder von der Höhe einer Unterdruckbeaufschlagung
der Strömungskammer eine auf das Ventilglied wirkende resultierende
Kraft gering, vorzugsweise verschwindend, ist. Das Ventilglied ist
aufgrund dieser Dimensionierung der fluidisch wirksamen Flächen
in jeder Stellung zumindest nahezu vollständig druckkompensiert.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im
Ventilelement klein oder verschwindend ist. Dadurch werden schnelle
Schaltzeiten für das Ventilelement mit geringen Stellkräften
ermöglicht.Preferably
have the end faces designed as spring elements
the valve chamber and the flow chamber are the same
large fluidically effective surfaces. Especially
Preferably, the size of the fluidic effective
Surface of the spring elements of the fluidic effective size
the valve seat. This ensures that independent
from the level of overpressurization of
Valve chamber or the amount of negative pressure
the flow chamber has a resultant on the valve member resulting
Power is low, preferably vanishing. The valve member is
due to this dimensioning of the fluidically effective surfaces
in any position at least almost completely pressure compensated.
This is especially true when the flow velocity in
Valve element is small or vanishing. This will be fast
Switching times for the valve element with low actuating forces
allows.
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor gesehen,
dass die Ventilkammer und die Strömungskammer in einer
gemeinsamen, zylindrischen Hüllfläche angeordnet
sind. Hierdurch wird die Aufnahme der Ventileinheit in einer vorzugsweise zylindrischen
Ausnehmung des Grundkörpers ermög licht, so dass
der Grundkörper einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweisen
kann und kostengünstig herstellbar ist.at
an advantageous embodiment of the invention is seen before
that the valve chamber and the flow chamber in one
common, cylindrical envelope surface arranged
are. As a result, the inclusion of the valve unit in a preferably cylindrical
Recess of the body made light, so that
the basic body have a structurally simple structure
can and is inexpensive to produce.
Zweckmäßig
ist es, wenn die Ventilkammer und die Strömungskammer um
eine gemeinsame Mittelachse umlaufende Wandabschnitte aufweisen, an
denen in Richtung der Mittelachse voneinander beabstandete, in radialer
Richtung abragende, zirkular umlaufende Radialstege ausgebildet
sind. Diese Stege können entweder direkt zur abdichtenden
Anlage an einem Wandbereich der im Grundkörper ausgebildeten
Ausnehmung vorgesehen sein oder eine geeignete Profilierung aufweisen,
die die Aufnahme eines endlos umlaufenden Dichtmittels, insbesondere
eines gummielastischen Dichtrings, ermöglicht, der für
eine Dichtwirkung zwischen Radialsteg und Wandbereich ausgebildet
ist.expedient
it is when the valve chamber and the flow chamber to
have a common central axis encircling wall sections, to
which spaced apart in the direction of the central axis, in radial
Direction protruding, circular circumferential radial webs formed
are. These webs can either directly to the sealing
Attachment to a wall portion of the formed in the base body
Be provided recess or have a suitable profiling,
the inclusion of an endless circulating sealant, in particular
a rubber-elastic sealing ring, allows for
formed a sealing effect between the radial web and wall area
is.
Bevorzugt
begrenzen benachbarte Radialstege eine Ringnut, in die die mit der
Ventilkammer kommunizierend verbundene Fluideintrittsöffnung oder
die mit der Strömungskammer kommunizierend verbundene Fluidaustrittsöffnung
ausmündet. Die von den benachbarten Radialstegen begrenzte
Ringnut bildet bei Montage der Ventileinheit in den Grundkörper
mit dem Wandbereich der Ausnehmung einen Ringraum, in den der Speisekanal
oder der Arbeitskanal mündet, wodurch in einfacher Weise
eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Speisekanal und der Ventilkammer
oder der Strömungskammer und dem Arbeitskanal verwirklicht
werden kann.Prefers
limit adjacent radial webs an annular groove into which the with the
Valve chamber communicating fluid inlet port or
the communicating with the flow chamber fluid outlet opening
opens. The limited by the adjacent radial webs
Ring groove forms when mounting the valve unit in the body
with the wall portion of the recess an annular space in the feed channel
or the working channel opens, thereby easily
a communicating connection between the feed duct and the valve chamber
or the flow chamber and the working channel realized
can be.
Zweckmäßig
ist es, wenn drei zirkular umlaufende Dichtstege vorgesehen sind,
die zusammen mit einem Wandabschnitt der Ausnehmung im Grundkörper
zwei Ringräume bilden, in die der Speisekanal oder der
Arbeitskanal ausmünden. Somit können die notwendigen
kommunizierenden Verbindungen zwischen Speisekanal und Ventilkammer bzw.
zwischen Strömungskammer und Arbeitskanal in einfacher
Weise durch Montage der Ventileinrichtung in die vorzugsweise zylindrische
Ausnehmung im Grundkörper hergestellt werden. Weitere Maßnahmen
zur Erstellung dieser Verbindungen sind nicht notwendig.expedient
it is when three circular sealing strips are provided,
the together with a wall portion of the recess in the base body
form two annular spaces into which the feed channel or the
Open working channel. Thus, the necessary
communicating connections between feed channel and valve chamber or
between flow chamber and working channel in easier
Way by mounting the valve device in the preferably cylindrical
Recess in the body are made. Further measures
to create these connections are not necessary.
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass mehrere Fluideintrittsöffnungen oder Fluidaustrittsöffnungen
in die Ringnut ausmünden, insbesondere mit gleicher Winkelteilung.
Hierdurch wird ein großer freier Strömungsquerschnitt
für die kommunizierenden Verbindungen zwischen Speisekanal
und Ventilkammer bzw. zwischen Strömungskammer und Arbeitskanal
bereitgestellt.at
an advantageous embodiment of the invention is provided
that a plurality of fluid inlet openings or fluid outlet openings
lead into the annular groove, in particular with the same angular pitch.
As a result, a large free flow cross-section
for the communicating connections between feed channel
and valve chamber or between flow chamber and working channel
provided.
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Dabei zeigt:advantageous
Embodiments of the invention are shown in the drawing.
Showing:
1 eine
perspektivische Darstellung einer aus mehreren Ventilmodulen aufgebauten
Ventileinrichtung, 1 a perspective view of a constructed of a plurality of valve modules valve device,
2 eine
perspektivische Teilschnittdarsteilung eines Ventilmoduls aus der
Ventileinrichtung gemäß 1 in teilmontiertem
Zustand, 2 a perspective Teilschnittdarsteilung a valve module from the valve device according to 1 in partially assembled condition,
3 eine
perspektivische Teilschnittdarstellung eines Ventilelements, dem
Betätigungsmittel und Kraftumlenkmittel zugeordnet sind 3 a partial perspective sectional view of a valve member associated with the actuating means and Kraftumlenkmittel
4 eine
Seitenansicht des Ventilelements, des Betätigungsmittels
und des Kraftumlenkmittels gemäß der 3, 4 a side view of the valve element, the actuating means and the Kraftumlenkmittels according to the 3 .
5 eine
perspektivische Teilschnittdarstellung des Ventilelements gemäß den 3 und 4, 5 a partial perspective sectional view of the valve element according to the 3 and 4 .
6 eine
perspektivische Teilschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Ventilelements, 6 3 is a partial perspective sectional view of a second embodiment of a valve element,
7 perspektivische
Teilschnittdarstellung eines Ventilelements, das von den Betätigungsmitteln
mittels eines Hebelgetriebes angesteuert wird, 7 perspective partial sectional view of a valve element which is driven by the actuating means by means of a lever mechanism,
8 eine
Schnittdarstellung des Betätigungsmittels, 8th a sectional view of the actuating means,
9 ein
pneumatisches Ersatzschaltbild für eine weitere Ausführungsform
eines Ventilmoduls und 9 a pneumatic equivalent circuit diagram for another embodiment of a valve module and
10 eine
schematische Darstellung der Schaltzustände, die das Ventilmodul
gemäß 9 einnehmen kann. 10 a schematic representation of the switching states, the valve module according to 9 can take.
Die
in der 1 dargestellte Ventileinrichtung 100 umfasst
mehrere Ventilmodule 1, die aneinander aufgereiht angeordnet
sind und mit einer nicht dargestellten Fluidquelle und mit nicht
dargestellten fluidischen Verbrauchern koppelbar sind. Jedes der Ventilmodule 1 umfasst
vier Ventileinheiten 2, die in einem gemeinsamen, als plattenförmiger
Kanalkörper ausgebildeten Grundkörper 3 angeordnet
sind. Dabei ist jeder der Ventileinheiten 2 ein exemplarisch kubisch
ausgeführter, nicht näher bezeichneter Abschnitt
des Grundkörpers 3 zugeordnet. Der Grundkörper 3 weist
mehrere, nachfolgend näher beschriebene Ausnehmungen auf,
die beispielsweise zur Aufnahme von Ventilelementen 4 ausgebildet
sind. An einer längeren Schmalseite des Grundkörpers 3 sind mehrere
elektrisch ansteuerbare, exemplarisch als elektromagnetische Spulenmotoren
ausgeführte Betätigungsmittel 5 angeordnet.
Diese wirken auf vorwiegend längs der größten
Oberfläche des Grundkörpers 3 erstreckte
Kraftumlenkmittel 6 ein. Die mit den Betätigungsmitteln 5 versehene
längere Schmalseite des Grundkörpers 3 wird
als Bestückungsfläche 7 bezeichnet. Die
entgegengesetzt zur Bestückungsfläche 7 ausgerichtete
Schmalseite des Grundkörpers 3 wird als Anschlussfläche 8 bezeichnet,
da sie zwei Fluidkupplungen 9, 10 trägt.
Die Fluidkupplungen 9, 10 sind jeweils zum Anschluss
von nicht dargestellten fluidischen Verbrauchern, beispielsweise fluidischen
Antriebseinrichtungen, vorgesehen.The in the 1 illustrated valve device 100 includes several valve modules 1 , which are arranged in a row and can be coupled with a fluid source, not shown, and with fluidic consumers, not shown. Each of the valve modules 1 includes four valve units 2 , in a common, designed as a plate-shaped channel body body 3 are arranged. In this case, each of the valve units 2 an exemplary cubic executed, unspecified section of the body 3 assigned. The main body 3 has a plurality of recesses described in more detail below, for example, for receiving valve elements 4 are formed. At a longer narrow side of the main body 3 are several electrically controllable, exemplarily designed as electromagnetic coil motors actuator 5 arranged. These act predominantly along the largest surface of the body 3 extended force deflection 6 one. The with the actuating means 5 Provided longer narrow side of the body 3 becomes as assembly area 7 designated. The opposite to the assembly area 7 aligned narrow side of the body 3 is used as a connection surface 8th referred to as two fluid couplings 9 . 10 wearing. The fluid couplings 9 . 10 are each provided for connection of fluidic consumers, not shown, for example, fluidic drive devices.
Die
größten Oberflächen des Grundköpers 3 sind
zur Anlage an benachbarte größte Oberflächen nicht
dargestellter Grundkörpper 3 vorgesehen und werden
daher auch als Fügeflächen 11, 12 bezeichnet.
Zwischen den Fügeflächen 11, 12 erstrecken sich
eine Speisekanalausnehmung 14 und zwei Entlüftungskanalausnehmungen 15,
die den Grundkörper 3 in einer Stapelrichtung 16 durchsetzen
und die zusammen mit korrespondierenden Speisekanalausnehmungen
bzw. Entlüftungskanalausnehmungen nicht dargestellter benachbarter
Grundkörper 3 mehrere in Stapelrichtung erstreckte
Speisekanäle bzw. Entlüftungskanäle ausbilden.The largest surfaces of the main body 3 are for attachment to adjacent largest surfaces not shown Grundkörpper 3 provided and are therefore also as joining surfaces 11 . 12 designated. Between the joint surfaces 11 . 12 extend a feed channel recess 14 and two vent channel recesses 15 that the main body 3 in a stacking direction 16 enforce and the associated together with corresponding feed channel recesses or venting channel recesses not shown adjacent body 3 form a plurality of feed channels or ventilation channels extending in the stacking direction.
Die
Bestückungsfläche 7 ist mit parallel
zur Stapelrichtung verlaufenden Nuten 17 versehen, die zur
Aufnahme eines kürzeren Schenkels 18 der in den 3 und 4 näher
dargestellten Kraftumlenkmittel 6 ausgebildet sind. In
die Fügeflächen 11 und 12 sind
ebenfalls Nuten 20 eingebracht, die zur Aufnahme der längeren
Schenkel 19 der Kraftumlenkmittel 6 vorgesehen
sind. Sowohl die Nuten 17 als auch die Nuten 20 sind
jeweils derart ausgebildet, dass die Kraftumlenkmittel 6 zumindest
im Wesentlichen oberflächenbündig mit der Bestückungsfläche 7 und/oder
mit einer der beiden Fügeflächen 11, 12 abschließen.
Die Nuten 20 für die Kraftumlenkmittel 6 sind paarweise
für jeweils benachbart angeordnete Betätigungsmittel 5 an
der vorderen und an der hinteren Fügefläche 11, 12 angebracht.
Jedem Betätigungsmittel 5 sind zwei exemplarisch
L-förmig ausgeführte Kraftumlenkmittel 6 zugeordnet,
die im Bereich der Fügefläche 11, 12 durch
einen stabförmigen Abstandshalter 21 zueinander
auf Abstand gehalten werden. Die Abstandshalter 21 sind
mittels Befestigungsmitteln 22, exemplarisch als Schrauben
ausgeführt, am Grundkörper 3 befestigt.The assembly area 7 is with parallel to the stacking direction grooves 17 provided for receiving a shorter leg 18 in the 3 and 4 shown Kraftumlenkmittel 6 are formed. In the joint surfaces 11 and 12 are also grooves 20 introduced, which absorb the longer thighs 19 the force deflection 6 are provided. Both the grooves 17 as well as the grooves 20 are each formed such that the Kraftumlenkmittel 6 at least substantially flush with the mounting surface 7 and / or with one of the two joining surfaces 11 . 12 to lock. The grooves 20 for the force deflection 6 are in pairs for each adjacently arranged actuating means 5 at the front and at the rear joining surface 11 . 12 appropriate. Each actuator 5 are two exemplary L-shaped Kraftumlenkmittel 6 assigned in the area of the joining surface 11 . 12 by a rod-shaped spacer 21 held each other at a distance. The spacers 21 are by means of fasteners 22 , exemplified as screws, on the body 3 attached.
Die
jeweils paarweise angeordneten Betätigungsmittel 5 bilden
eine erste und eine zweite Betätigungsmittelgruppe, die
in Stapelrichtung 16 versetzt zueinander angeordnet sind,
wodurch ein Anschließen von nicht dargestellten Steuerkabeln
an stirnseitig vorgesehenen Steckbuchsen 23 der Betätigungsmittel 5 erleichtert
wird.The paired actuating means 5 form a first and a second actuator group, in the stacking direction 16 offset from one another, whereby a connection of control cables not shown on frontally provided sockets 23 the actuating means 5 is relieved.
Wie
ebenfalls aus der 1 entnommen werden kann, verläuft
ausgehend von der Entlüftungskanalausnehmung 15 orthogonal
zur Stapelrichtung 16 ein Abluftkanal 24. Wie
zudem aus der 2 hervorgeht, sind zwischen
den jeweils paarweise angeordneten Betätigungsmitteln 5 jeweils
orthogonal zur Stapelrichtung 16 und parallel zur nicht dargestellten
Flächennormalen der Anschlussfläche 8 ausgerichtete
Arbeitskanäle 25 vorgesehen, die jeweils mit einem
Verbindungskanal 29 kommu nizierend gekoppelt sind. Die
Arbeitskanäle 25 münden jeweils in einer
Anschlussausnehmung 26 für die Fluidkupplung 9 aus.As also from the 1 can be removed, starting from the vent channel recess 15 orthogonal to the stacking direction 16 an exhaust duct 24 , As well as from the 2 shows are between the paired actuating means 5 each orthogonal to the stacking direction 16 and parallel to the non-illustrated surface normal of the pad 8th aligned work channels 25 provided, each with a connecting channel 29 Kommu nizierend are coupled. The working channels 25 each open in a connection recess 26 for the fluid coupling 9 out.
Die
Abluftkanäle 24 und die Verbindungskanäle 29 stehen
jeweils mit einer der vier im Grundkörper 3 ausgebildeten,
zur Aufnahme der Ventilelemente 4 vorgesehenen Ventilbohrungen 27, 28 in
kommunizierender Verbindung. Zudem münden in die Ventilbohrungen 27, 28 von
der zentral im Grundkörper 3 angebrachten Speisekanalausnehmung 14 ausgehende
Zuluftkanäle 59. Die Ventilbohrungen 27, 28 sind
jeweils als Stufenbohrungen mit endseitig verringertem Durchmesser
ausgehend von einer der beiden Fügeflächen 11, 12 in
den Grundkörper 3 eingebracht und durchsetzen
den Grundkörper 3 zwischen den Fügeflächen 11, 12 vollständig.
Der jeweils endseitig verringerte Durchmesser der Ventilbohrungen 27, 28 führt
zur Ausbildung eines kreisringförmigen, umlaufenden Bundes,
der als Tiefenanschlag beim Einbau der Ventilelemente 4 dient.
Die Abluftkanäle 24, die Verbindungskanäle 29 und
die Zuluftkanäle 59 können beispielsweise
durch Einfräsen mittels eines Scheibenfräsers
ausgehend von den Ventilbohrungen 27, 28 in den
einstückig ausgebildeten Grundkörper 3 eingebracht
werden. Hierdurch ist die jeweils in Richtung der Speisekanalausnehmungen 14,
der Entlüftungskanalausnehmungen 15 bzw. der Arbeitskanäle 25 verjüngte
Ausführung der Abluftkanäle 24, der Verbindungskanäle 29 und der
Zuluftkanäle 59 begründet.The exhaust ducts 24 and the connection channels 29 each stand with one of the four in the body 3 trained, for receiving the valve elements 4 provided valve bores 27 . 28 in a communicative connection. In addition, open into the valve holes 27 . 28 from the central in the main body 3 attached feed channel recess 14 outgoing supply air ducts 59 , The valve bores 27 . 28 are each as stepped holes with end reduced diameter starting from one of the two joining surfaces 11 . 12 into the main body 3 introduced and enforce the body 3 between the joint surfaces 11 . 12 Completely. The end of each reduced diameter of the valve holes 27 . 28 leads to the formation of an annular, circumferential collar, as a depth stop when installing the valve elements 4 serves. The exhaust ducts 24 , the connection channels 29 and the supply air ducts 59 For example, by Einfrä sen by means of a disk cutter starting from the valve holes 27 . 28 in the integrally formed body 3 be introduced. As a result, in each case in the direction of the Speisekanalausnehmungen 14 , the vent channel recesses 15 or the working channels 25 tapered design of the exhaust air ducts 24 , the connection channels 29 and the supply air ducts 59 founded.
Das
in den 3 bis 5 näher dargestellte
Ventilelement 4 ist als 2/2-Wegeventil für eine,
beispielsweise kraftschlüssige, Festlegung in der Ventilbohrung 27, 28 ausgebildet
und weist hierzu einen formstabilen, exemplarisch rotationssymmetrisch ausgebildeten
Dichtkörper 30 auf. Der Dichtkörper 30 umfasst
einen radial nach außen gewandten, ringartigen Wandabschnitt 31 und
einen radial nach innen gewandten ringartigen Wandabschnitt 32.
Am Wandabschnitt 31 sind exemplarisch drei in gleicher Teilung
längs einer Mittelachse 33 des Dichtkörpers 30 voneinander
beabstandete Radialstege 34 angeformt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform der Erfindung ist jeder der Radialstege 34 mit
einer nicht näher bezeichneten, umlaufenden Nut versehen,
die zur Aufnahme eines nicht dargestellten, endlos umlaufenden,
ringförmigen Dichtmittels dient. Mit Hilfe des, vorzugsweise
aus einem gummielastischem Werkstoff hergestellten, Dichtmittels
kann eine abdichtende Anlage der Radialstege 34 an einer
der Ventilbohrungen 27, 28 gewährleistet
werden.That in the 3 to 5 closer illustrated valve element 4 is as a 2/2-way valve for a, for example frictional, determination in the valve bore 27 . 28 formed and has for this purpose a dimensionally stable, exemplary rotationally symmetrical sealing body 30 on. The sealing body 30 comprises a radially outwardly facing annular wall portion 31 and a radially inwardly facing annular wall portion 32 , At the wall section 31 are exemplary three in the same division along a central axis 33 of the sealing body 30 spaced radial webs 34 formed. In the present embodiment of the invention, each of the radial webs 34 provided with an unspecified, circumferential groove, which serves to receive a non-illustrated, endless circumferential, annular sealant. With the help of, preferably made of a rubber-elastic material, sealing means can be a sealing system of the radial webs 34 at one of the valve bores 27 . 28 be guaranteed.
Zwischen
den Radialstegen 34 ausgebildete Ringnuten 35, 39 bilden
zusammen mit einer der Ventilbohrungen 27, 28 jeweils
einen Ringraum, in dem Fluid zu oder von einem Abluftkanal 24,
Verbindungskanal 29 oder Zuluftkanal 59 strömen
kann. Hierzu sind die Abluftkanäle 24, die Verbindungskanäle 29 und
die Zuluftkanäle 59 derart in den Grundkörper 3 eingebracht, dass
sie bei Montage der Ventilelemente 4 mit den Ringnuten 35, 39 in Überdeckung
gebracht werden können.Between the radial webs 34 trained annular grooves 35 . 39 form together with one of the valve holes 27 . 28 each an annular space in the fluid to or from an exhaust duct 24 , Connecting channel 29 or supply air duct 59 can flow. For this purpose, the exhaust air ducts 24 , the connection channels 29 and the supply air ducts 59 so in the body 3 introduced that when assembling the valve elements 4 with the ring grooves 35 . 39 can be brought into overlap.
Zwischen
dem äußeren Wandabschnitt 31 und dem
inneren Wandabschnitt 32 erstrecken sich jeweils in radialer
Richtung ausgerichtete Radialbohrungen, die beispielsweise als Fluideintrittsöffnungen 36 oder
als Fluidaustrittsöffnungen 37 dienen können.
Ausgehend von dem inneren Wandabschnitt 32 ragt radialer
Richtung nach innen eine umlaufende, beispielsweise L-förmig
profilierte Dichtlippe 38 ab. Die Dichtlippe ist vorliegend
im Bereich des längs der Mittelachse 33 erstreckten
Schenkels schneidenartig verjüngt und bildet einen Ventilsitz,
der zur abdichtenden Anlage eines Ventilglieds 40 in der
Sperrstellung des Ventilelements 4 vorgesehen ist. Bei
dem in den 2 bis 5 dargestellten
Ventilelement 4 um fasst das Ventilglied 40 ein
als Trägerteil dienendes, aus einem magnetisierbaren Werkstoff
hergestelltes Ankerelement 41, das im Wesentlichen rotationssymmetrisch
ausgebildet ist. Das Ankerelement 4i trägt an
jeweils abschnittsweise zylindrisch ausgebildeten Außenoberflächen
einen Stützring 43 und einen Leitring 44.
Der Stützring 43 ist mit einer umlaufenden, nutartigen
Ausnehmung versehen, die zur Aufnahme eines Dichtrings 42 ausgebildet
ist. Die Ausnehmung ist in Richtung der Mittelachse 33 in
eine orthogonal zur Mittelachse 33 ausgerichtete kreisringförmige Oberfläche
des Stützrings 43 eingebracht. Der Dichtring 42 ist
zur abdichtenden Anlage an der schneidenförmig verjüngten
Vorderkante der Dichtlippe 38 ausgebildet. Vorzugsweise
ist der Dichtring 42 aus einem Material hergestellt, das
eine größere Elastizität als das Material
der einstückig am Dichtkörper 30 angeformten
Dichtlippe 38 aufweist. Der Leitring 44 dient
dazu, einen im Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt
für das Fluid zu gewährleisten, das das Ventilelement 4 durchströmt.Between the outer wall section 31 and the inner wall section 32 each extend in the radial direction aligned radial bores, for example, as fluid inlet openings 36 or as fluid outlet openings 37 can serve. Starting from the inner wall section 32 extends radially inward a circumferential, for example, L-shaped profiled sealing lip 38 from. The sealing lip is present in the region of the longitudinal axis of the central axis 33 extended leg tapers like a blade and forms a valve seat, which is for the sealing engagement of a valve member 40 in the blocking position of the valve element 4 is provided. In the in the 2 to 5 shown valve element 4 to hold the valve member 40 a serving as a support member made of a magnetizable material anchor element 41 , which is formed substantially rotationally symmetrical. The anchor element 4i contributes to each partially cylindrically shaped outer surfaces a support ring 43 and a guide ring 44 , The support ring 43 is provided with a circumferential, groove-like recess for receiving a sealing ring 42 is trained. The recess is in the direction of the central axis 33 in an orthogonal to the central axis 33 aligned annular surface of the support ring 43 brought in. The sealing ring 42 is for sealing engagement with the cutting-edge tapered leading edge of the sealing lip 38 educated. Preferably, the sealing ring 42 Made of a material that has greater elasticity than the material of the one piece on the sealing body 30 molded sealing lip 38 having. The guide ring 44 serves to ensure a substantially constant flow area for the fluid, which is the valve element 4 flows through.
Das
Ankerelement 41 erstreckt sich durch den Dichtköper 30 und
ragt mit einem Endabschnitt 45 über eine der beiden
senkrecht zur Mittelachse 33 ausgerichteten, kreisringförmigen
Endflächen des Dichtkörpers 30 hinaus.
Der Endabschnitt 45 ist abschnittsweise zungenartig ausgebildet
und weist in einer Querschnittsebene, die senkrecht zur Mittelachse 33 ausgerichtet
ist, einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Endabschnitt 45 wird
im montierten Zustand der Ventileinheit 2 gegenüberliegend
zum längeren Schenkel 19 des Kraftumlenkmittels 6 angeordnet,
um mit diesen in magnetische Wechselwirkung treten zu können.The anchor element 41 extends through the sealing body 30 and protrudes with an end section 45 over one of the two perpendicular to the central axis 33 aligned, annular end faces of the sealing body 30 out. The end section 45 is partially tongue-like and has in a cross-sectional plane perpendicular to the central axis 33 is aligned, a rectangular cross section. The end section 45 is in the assembled state of the valve unit 2 opposite to the longer leg 19 of Kraftumlenkmittels 6 arranged to interact with these in magnetic interaction can.
Das
Ankerelement 41 ist an beiden Endabschnitten 45, 46 mit
jeweils einem dünnwandigen, elastischen Federelement 47, 49 abdichtend verbunden,
das beispielsweise als kreisringförmige Scheibe aus einem
federelastischen Metallwerkstoff oder als Kunststoffmembran ausgebildet
sein kann. Die Federelemente 47, 49 sind mit einem
radial innenliegenden Ringbereich kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig,
insbesondere durch Verkleben oder Verschweißen, mit dem
Ankerelement 41 verbunden.The anchor element 41 is at both end sections 45 . 46 each with a thin-walled, elastic spring element 47 . 49 sealingly connected, which may be formed for example as an annular disc made of a resilient metal material or as a plastic membrane. The spring elements 47 . 49 are non-positively and / or cohesively with a radially inner annular region, in particular by gluing or welding, with the anchor element 41 connected.
In
radial außenliegenden Ringbereichen sind die Federelemente 47, 49 kraftschlüssig
und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben oder Verschweißen,
mit dem Dichtkörper 30 verbunden, der zu diesem
Zweck beispielsweise jeweils kreisringförmige Ausnehmungen
aufweisen kann. Aufgrund der dünnwandigen Gestaltung der
Federelemente 47, 49 können diese in
Richtung der Mittelachse 33 deformiert werden und erlauben
somit eine lineare Bewegung des Ventilglieds 40 längs
der Mittelachse 33. Bei der in den 2 bis 5 dargestellten
Ausführungsform eines Ventilelements 4 ist wenigstens
eines der Federelemente 47, 49 exemplarisch derart
ausgeführt, dass der Dichtring 42 bereits ohne
eine Druckbeaufschlagung des Ventilelements 4 abdichtend
an der Dichtlippe 38 anliegt.In radially outer ring areas are the spring elements 47 . 49 non-positively and / or cohesively, in particular by gluing or welding, with the sealing body 30 connected, for example, each may have annular recesses for this purpose. Due to the thin-walled design of the spring elements 47 . 49 These may be in the direction of the central axis 33 be deformed, thus allowing a linear movement of the valve member 40 along the central axis 33 , In the in the 2 to 5 illustrated embodiment of a valve element 4 is at least one of the spring elements 47 . 49 exemplified in such a way that the sealing ring 42 already without pressurization of the valve element 4 sealing at the sealing lip 38 is applied.
In
dieser Sperrstellung bildet der Dichtkörper 30 mit
der umlaufenden Dichtlippe 38, dem Ventilglied 40 und
dem Federelement 47 eine Ventilkammer 48. Zudem
begrenzt der Dichtkörper 30 mit der umlaufenden
Dichtlippe 38, dem Ventilglied 40 und dem Federelement 49 eine
von der Ventilkammer 48 getrennte Strömungskammer 50.
Die Ventilkammer 48 steht über die, vorzugsweise
in gleicher Winkelteilung angeordneten, Fluideintrittsöffnungen 36 in kommunizierender
Verbindung mit der Ringnut 35. Die Strömungskammer 50 steht über
die Fluidaustrittsöffnungen 37 in kommunizierender
Verbindung mit der Ringnut 39. Bei Montage des Ventilelements 4 in
den Grundkörper 3 kommt die Ringnut 35 je
nach Funktion des Ventilelements 4 als Zuluftventil (vgl. 9,
Ventile 301, 302) oder als Abluftventil (vgl. 9,
Ventile 303, 304) in Überdeckung mit
dem Zuluftkanal 59, so dass eine kommunizierende Verbindung
zwischen der Speisekanalausnehmung 14 und der Ventilkammer 48 hergestellt
wird, oder in Überdeckung mit dem Verbindungskanal 29,
so dass eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Arbeitskanal 25 und
der Ventilkammer 48 hergestellt wird. In seiner Funktion
als Zuluftventil steht die Ringnut 39 des entsprechenden
Ventilelements 4 in kommunizierender Verbindung mit dem
Verbindungskanal 29. In seiner Funktion als Abluftventil
steht die Ringnut 39 des entsprechenden Ventilelements
in kommunizierender Verbindung mit dem Abluftkanal 24.
Die Ventileinheiten 2 des Ventilmoduls 1 sind
somit in einer Vollbrückenschaltung miteinander verbunden,
wie nachstehend zu den 9 und 10 näher
erläutert wird.In this blocking position, the sealing body forms 30 with the circumferential sealing lip 38 , the valve member 40 and the spring element 47 a valve chamber 48 , In addition, the sealing body limited 30 with the circumferential sealing lip 38 , the valve member 40 and the spring element 49 one from the valve chamber 48 separate flow chamber 50 , The valve chamber 48 is above the, preferably arranged in the same angular pitch, fluid inlet openings 36 in communicating connection with the annular groove 35 , The flow chamber 50 is above the fluid outlet openings 37 in communicating connection with the annular groove 39 , When mounting the valve element 4 into the main body 3 comes the ring groove 35 depending on the function of the valve element 4 as supply air valve (cf. 9 , Valves 301 . 302 ) or as an exhaust valve (cf. 9 , Valves 303 . 304 ) in overlap with the supply air duct 59 , allowing a communicating connection between the feed channel recess 14 and the valve chamber 48 is made, or in overlap with the connecting channel 29 , allowing a communicating connection between the working channel 25 and the valve chamber 48 will be produced. In its function as a supply air valve is the annular groove 39 the corresponding valve element 4 in communication with the connection channel 29 , In its function as exhaust valve is the annular groove 39 the corresponding valve element in communicating connection with the exhaust air duct 24 , The valve units 2 of the valve module 1 are thus interconnected in a full bridge circuit, as follows 9 and 10 is explained in more detail.
Bei
einer Beaufschlagung der Speisekanalausnehmung 14 mit druckbeaufschlagtem
Fluid liegt der Fluiddruck auch im Zuluftkanal 59 sowie
in dem vom Grundkörper 3 und der Ringnut 35 begrenzten
Ringraum und in der Ventilkammer 48 an. Solange sich das
Ventilglied 40 in der Sperrstellung gemäß den 2 bis 5 befindet,
in der der Dichtring 42 abdichtend an der Dichtlippe 38 anliegt,
tritt kein Fluid aus der Ventilkammer 48 in die Strömungskammer 50 ein.
Aufgrund der Dimensionierung des Federelements 47 und des
durch die Dichtlippe 38 bestimmten Ventilsitzes ergibt
sich bei Druckbeaufschlagung der Ventilkammer 48 allenfalls
eine verschwindend geringe resultierende Kraft auf das Ventilglied 40.
Dies liegt darin begründet, dass die fluidisch wirksame
Fläche des Federelements 47 bedingt durch die
randseitige Befestigung am Dichtkörper 30 und
die in diesen Bereich erhöhte Steifigkeit kleiner als die
der Ventilkammer 8 zugewandte Oberfläche des Federelements 47 ist.
Gleiches gilt auch für das Federelement 49. Durch
diese Druckkompensation in der Sperrstellung ist nur eine geringe
Stellkraft notwendig, um das Ventilglied in die Freigabestellung
zu bewegen. Hierdurch können schnelle Schaltzeiten für
das Ventilelement 4 mit klein dimensionierten Betätigungsmitteln 5 erzielt
werden.When a supply of the Speisekanalausnehmung 14 with pressurized fluid, the fluid pressure is also in the supply air duct 59 as well as in the body 3 and the ring groove 35 limited annulus and in the valve chamber 48 at. As long as the valve member 40 in the locked position according to 2 to 5 located in the the sealing ring 42 sealing at the sealing lip 38 is applied, no fluid exits the valve chamber 48 in the flow chamber 50 one. Due to the dimensioning of the spring element 47 and by the sealing lip 38 certain valve seat results when pressure is applied to the valve chamber 48 at most a negligible resulting force on the valve member 40 , This is due to the fact that the fluidically effective surface of the spring element 47 due to the edge-side attachment to the sealing body 30 and the increased rigidity in this area smaller than that of the valve chamber 8th facing surface of the spring element 47 is. The same applies to the spring element 49 , By this pressure compensation in the blocking position only a small actuating force is necessary to move the valve member in the release position. This allows fast switching times for the valve element 4 with small dimensioned actuating means 5 be achieved.
Durch
elektrische Ansteuerung des nachstehend näher beschriebenen
Betätigungsmittels 5 wird zunächst ein
magnetischer Fluss bereitgestellt, der einer in Stellkraftrichtung
S ausgeübten Stellkraft gleichzusetzen ist. Der magnetische
Fluss wird in den kürzeren Schenkel 18 des Kraftumlenkmittels 6 eingekoppelt
und über das Kraftumlenkmittel 6 weitergeleitet.
Der magnetische Fluss wird dabei am längeren, Schenkel 19 in
einer Richtung umgelenkt, die parallel zur Flächennormale
auf die Fügefläche 11 bzw. 12 ausgerichtet
ist und dort zur Wech selwirkung mit dem Ankerelement 41 bereitgestellt.
Hierdurch kommt es zu einer zeitweiligen Magnetisierung des Endabschnitts 45 des
Ankerelements 41, die in einer längs der Mittelachse 33 in
Richtung des längeren Schenkels 19 des Kraftumlenkmittels 6 ausgeübten Anziehungskraft
auf das Ankerelement 41 resultiert. Somit findet durch
das Kraftumlenkmittel 6 eine Umlenkung der Stellkraft in
die Bewegungsrichtung B des Ventilglieds 40 statt. Durch
die nunmehr längs der Bewegungsrichtung B wirkende Anziehungskraft werden
die Federelemente 47, 49 deformiert, so dass sich
das Ventilglied 40 aus der dargestellten Sperrstellung
in Richtung des Kraftumlenkmittels 6 in eine nicht dargestellte
Freigabestellung bewegt. Dabei wird der Dichtring 42 von
der Dichtlippe 38 abgehoben und beispielsweise eine kommunizierende
Verbindung zwischen der Ventilkammer 48 und der Strömungskammer 50 freigegeben.
Somit kann das druckbeaufschlagte Fluid beispielsweise aus der Speisekanalausnehmung 14 durch
die Ventilkammer 48 und die Strömungskammer 50 und
von dort aus in den Arbeitskanal 25 abströmen
und zu einem nicht dargestellten, am Arbeitskanal 25 angeschlossenen fluidischen
Verbraucher gelangen. In gleicher Weise kann druckbeaufschlagtes
Fluid ausgehend vom Arbeitskanal 25 über den Verbindungskanal 29 durch das
Ventilelement 4 in der Freigabestellung in die Entlüftungskanalausnehmung 15 abströmen.By electrical control of the actuating means described in more detail below 5 First, a magnetic flux is provided which is equivalent to a force exerted in the direction of force S actuating force. The magnetic flux becomes the shorter leg 18 of Kraftumlenkmittels 6 coupled and over the Kraftumlenkmittel 6 forwarded. The magnetic flux becomes longer, thighs 19 deflected in a direction parallel to the surface normal to the joint surface 11 respectively. 12 is aligned and there to interact with the anchor element 41 provided. This leads to a temporary magnetization of the end section 45 of the anchor element 41 that lie in one along the central axis 33 in the direction of the longer thigh 19 of Kraftumlenkmittels 6 applied force of attraction on the anchor element 41 results. Thus, by the Kraftumlenkmittel 6 a deflection of the actuating force in the direction of movement B of the valve member 40 instead of. By now acting along the direction of movement B attraction the spring elements 47 . 49 deformed, so that the valve member 40 from the illustrated blocking position in the direction of the Kraftumlenkmittels 6 moved in a release position, not shown. This is the sealing ring 42 from the sealing lip 38 lifted and, for example, a communicating connection between the valve chamber 48 and the flow chamber 50 Approved. Thus, the pressurized fluid, for example, from the Speisekanalausnehmung 14 through the valve chamber 48 and the flow chamber 50 and from there into the working channel 25 flow out and to a, not shown, on the working channel 25 get connected fluidic consumers. In the same way can pressurized fluid from the working channel 25 over the connection channel 29 through the valve element 4 in the release position in the vent passage recess 15 flow out.
In
der Freigabestellung wirkt das druckbeaufschlagte Fluid im Wesentlichen
gleichmäßig auf die in der Ventilkammer 48 und
der Strömungskammer 50 liegenden Oberflächen
des Ventilglieds 40, so dass sich hieraus keine durch den
Fluiddruck bedingte resultierende Kraft auf das Ventilglied 40 ergibt. Das
druckbeaufschlagte Fluid wirkt auch auf die nach innen in die Ventilkammer 48 bzw.
die Strömungskammer 50 gewandten Oberflächen
der Federelemente 47, 49, die jeweils gleich groß ausgebildet sind,
so dass hieraus ebenfalls keine durch den Fluiddruck bedingte resultierende
Kraft auf das Ventilglied 40 auftritt. Somit ist das Ventilglied 40 auch
in der Freigabestellung frei von resultierenden Kräften, die
durch den Fluiddruck hervorgerufen werden und kann daher als vollständig
druckkompensiert angesehen werden.In the release position, the pressurized fluid acts substantially evenly on those in the valve chamber 48 and the flow chamber 50 lying surfaces of the valve member 40 , so that there is no resulting from the fluid pressure resulting force on the valve member 40 results. The pressurized fluid also acts inwardly of the valve chamber 48 or the flow chamber 50 facing surfaces of the spring elements 47 . 49 , which are each formed of the same size, so that therefrom also not due to the fluid pressure resulting force on the valve member 40 occurs. Thus, the valve member 40 even in the release position free of resultant forces, which are caused by the fluid pressure and can therefore be regarded as completely pressure-compensated.
Da
die Federelemente 47, 49 in der Freigabestellung
aus der in den 2 bis 5 dargestellten
Neutralstellung, insbesondere entgegen einer Vorspannkraft, ausgelenkt
werden, stellen sich aufgrund der dabei auftreten Deformationen
Rückstellkräfte ein, die in einem Kräftegleichgewicht
mit den vom Betätigungsmittel 5 hervorgerufenen
Anziehungskräften stehen. Sobald die Anziehungskräfte durch
Abschaltung der Stromzufuhr an das Betätigungsmittel 5 verschwinden,
bewegt sich das Ventilelement 40 aufgrund der Rückstellkräfte
in Richtung der Sperrstellung, wobei der Dichtring 42 wieder
in abdichtende Anlage zur Dichtlippe 38 kommt.Because the spring elements 47 . 49 in the release position from the in the 2 to 5 dargestell Neutral position, in particular against a biasing force to be deflected, are due to the deformation occurring restoring forces, which in an equilibrium of forces with those of the actuating means 5 related attractions. Once the attractions by switching off the power to the actuator 5 disappear, the valve element moves 40 due to the restoring forces in the direction of the blocking position, wherein the sealing ring 42 again in sealing contact with the sealing lip 38 comes.
Das
in der 6 dargestellte Ventilelement 104 weist
einen ähnlichen Aufbau wie das Ventilelement 4 auf,
ist jedoch als 3/2-Wegeventil ausgebildet. Die Federelemente 147 und 149 sind
als Wellmembranen ausgebildet, um einen größeren
linearen Verstellbereich des Ventilglieds 140 längs
der Mittelachse 33 zu ermöglichen. Das Ventilglied 140 umfasst ein
Ankerelement 141, das einen Stützring 143 trägt, der
an einander entgegengesetzten, ringförmigen Stirnflächen
jeweils mit umlaufenden, nutartigen Ausnehmungen versehen ist, die
zur Aufnahme von Dichtringen 142, 153 ausgebildet
sind. Der Stützring ist an seiner radial außenliegenden
Oberfläche mit einer umlaufenden Nut versehen und dient
somit in einer Doppelfunktion auch als Strömungsleitkörper.That in the 6 illustrated valve element 104 has a similar construction as the valve element 4 on, but is designed as a 3/2-way valve. The spring elements 147 and 149 are designed as corrugated membranes to a larger linear adjustment of the valve member 140 along the central axis 33 to enable. The valve member 140 includes an anchor element 141 that has a support ring 143 carries, which is provided on opposite, annular end faces each with circumferential, groove-like recesses, which are for receiving sealing rings 142 . 153 are formed. The support ring is provided on its radially outer surface with a circumferential groove and thus serves in a dual function as a flow guide.
Die
Dichtringe 142 sind zur abdichtenden Anlage an einander
gegenüberliegend angeordneten Stirnflächen der
Dichtlippen 138, 154 ausgebildet. Die Dichtlippen 138, 154 sind
exemplarisch spiegelsymmetrisch zu einer orthogonal zur Mittelachse 33 ausgerichteten,
nicht dargestellten Spiegelebene angeordnet. Der Dichtkörper 130 weist
vorliegend vier Radialstege 134 auf, die an einer Umfangsfläche schneidenartig
profiliert sind, um bei Montage in einen Grundkörper ohne
zusätzliche Dichtmittel abdichtend in der vorgesehenen
Ausnehmung anzuliegen. Zwischen den Radialstegen 134 sind
exemplarisch drei Ringnuten 135, 139, 151 ausgebildet,
die jeweils mit dem Grundkörper einen Ringkanal ausbilden.
In jede der Ringnuten 135, 139, 151 münden
jeweils mehrere als Radialbohrungen ausgeführte Fluideintrittsöffnungen 136 und
Fluidaustrittsöffnungen 137 aus, die die Wandabschnitte 131 und 132 des Dichtkörpers 130 durchsetzen.The sealing rings 142 are for sealing engagement with oppositely arranged end faces of the sealing lips 138 . 154 educated. The sealing lips 138 . 154 are exemplary mirror-symmetrical to an orthogonal to the central axis 33 aligned, not shown mirror plane arranged. The sealing body 130 has four radial webs in the present case 134 auf, which are profiled like a blade on a peripheral surface, to abut when mounted in a base body without additional sealing means sealing in the recess provided. Between the radial webs 134 are exemplary three annular grooves 135 . 139 . 151 formed, each forming an annular channel with the main body. In each of the ring grooves 135 . 139 . 151 each open several as radial holes running fluid inlet openings 136 and fluid outlet openings 137 off, the wall sections 131 and 132 of the sealing body 130 push through.
Die
beiden Federelemente 147 und 149 weisen jeweils
gleich große fluidisch wirksame Oberflächen auf,
so dass in der Neutralstellung, wie sie in 6 dargestellt
ist, keine resultierende Kraft auf das Ventilglied 140 einwirkt.
Das Ventilelement 104 kann in gleicher Weise wie das Ventilelement 4 benachbart zu
einem nicht dargestellten Kraftumlenkmittel angeordnet werden, das
zur Übertragung eines magnetischen Flusses vorgesehen ist.
Bei Beaufschlagung des Kraftumlenkmittels mit einem magnetischen Fluss
wird eine magnetische Anziehungskraft auf den als separates Bauteil
ausgebildeten Endabschnitt 145 ausgeübt, der an
dem Ankerelement 141 angebracht ist. Da eine Auslenkung
des Ventilglieds 140 in beide Richtungen längs
der Mittelachse 33 vorgesehen ist, um unterschiedliche
Schaltfunktionen des Ventilelements 104 zu bewirken, ist
der Endabschnitt 145 vorzugsweise als Permanentmagnet ausgebildet,
um vom magnetischen Fluss, der über das Kraftumlenkmittel
bereitgestellt werden kann, entweder angezogen oder abgestoßen
zu werden.The two spring elements 147 and 149 each have the same size fluidically effective surfaces, so that in the neutral position, as in 6 is shown, no resultant force on the valve member 140 acts. The valve element 104 can in the same way as the valve element 4 be arranged adjacent to a Kraftumlenkmittel, not shown, which is provided for the transmission of a magnetic flux. Upon application of the magnetic flux force-deflection means, a magnetic attraction force is applied to the end portion formed as a separate component 145 exerted on the anchor element 141 is appropriate. As a deflection of the valve member 140 in both directions along the central axis 33 is provided to different switching functions of the valve element 104 to effect is the end section 145 preferably formed as a permanent magnet to be either attracted or repelled by the magnetic flux that can be provided via the Kraftumlenkmittel.
Bei
Ausübung einer Anziehungskraft auf den Endabschnitt 145 zur
Einnahme einer ersten, nicht dargestellten Schaltstellung für
das Ventilelement 104 bewegt sich das Ventilglied 140 in
Richtung des gegenüberliegend zum Endabschnitt 145 anzuordnenden
Kraftumlenkmittels. Dadurch wird die kommunizierende Verbindung
zwischen der Ventilkammer 148 und der ersten Strömungskammer 150 durch
abdichtende Anlage des Dichtrings 142 an der Dichtlippe 138 gesperrt.
Synchron hierzu wird die kommunizierende Verbindung zwischen der
Ventilkammer 148 und der zweiten Strömungskammer 152 vollständig
freigegeben. Damit kann druckbeaufschlagtes Fluid ausgehend von
der Ringnut 135 durch die Fluideintrittsöffnungen 136 in
die Ventilkammer 148 und von dort aus durch die zweite
Strömungskammer 152 durch die Fluidaustrittsöffnungen 137 in
die Ringnut 151 strömen. Bei Abschaltung der Anziehungskraft
auf den Endabschnitt 145 bewegt sich das Ventilglied 140 aufgrund
der Rückstellkräfte der Federelemente 147, 149 und
der fluidisch wirksamen Flächen selbsttätig zurück
in die in 6 dargestellte Neutralstellung.When exerting an attraction on the end section 145 for taking a first switching position, not shown, for the valve element 104 the valve member moves 140 in the direction of the opposite to the end portion 145 to be arranged Kraftumlenkmittels. This will be the communicating connection between the valve chamber 148 and the first flow chamber 150 by sealing engagement of the sealing ring 142 at the sealing lip 138 blocked. Synchronous to this is the communicating connection between the valve chamber 148 and the second flow chamber 152 completely released. This can pressurized fluid from the annular groove 135 through the fluid inlet openings 136 in the valve chamber 148 and from there through the second flow chamber 152 through the fluid outlet openings 137 in the ring groove 151 stream. When switching off the attraction on the end section 145 the valve member moves 140 due to the restoring forces of the spring elements 147 . 149 and the fluidically active surfaces automatically return to the in 6 illustrated neutral position.
In
einer weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Schaltstellung des
Ventilelements 104 bewegt sich das Ventilglied 140 durch
Aufbringung von Abstoßungskräften vom Kraftumlenkmittel
weg. Dadurch wird die kommunizierende Verbindung zwischen der Ventilkammer 148 und
der ersten Strömungskammer 150 freigegeben und
die kommunizierende Verbindung zwischen der Ventilkammer 148 und
der zweiten Strömungskammer 152 gesperrt.In another, also not shown switching position of the valve element 104 the valve member moves 140 by applying repulsive forces away from the force deflecting means. This will be the communicating connection between the valve chamber 148 and the first flow chamber 150 released and the communicating connection between the valve chamber 148 and the second flow chamber 152 blocked.
Bei
dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist
das Ventilelement 204 nahezu den gleichen Aufbau wie das
Ventilelement 4 auf. Allerdings entfällt der über
die Endfläche hinausragende Endabschnitt des Ankerelements 241.
An der nunmehr glattflächigen Stirnfläche des
Ankerelements 241 liegt ein Schwenkhebel 255 im
Berührkontakt an, der für eine Umlenkung der vom
Betätigungsmittel 5 bereitgestellten Stellkraft
vorgesehen ist. Der Schwenkhebel 255 ist zumindest in einem
der Stirnfläche des Betätigungsmittels 5 gegenüberliegenden
Abschnitt aus einem magnetisierbaren oder einem permanentmagnetischen
Material hergestellt und kann durch entsprechende elektrische Versorgung
des Betätigungsmittels 5 von diesem angezogen
werden. Hierdurch vollzieht der Schwenkhebel 255 eine Schwenkbewegung
um eine Hebelachse 256, die durch zwei Achsstummel 257 bestimmt
wird. Die Achsstummel 257 sind für eine schwenkbewegliche Lagerung
im nichtdargestellten Grundkörper vorgesehen. Durch die
Schwenkbewegung wird die vom Betätigungsmittel 5 auf
den Schwenkhebel 255 aufgebrachte Stellkraft exemplarisch
um ca. 90 Grad umgelenkt. Hierdurch verschiebt der am Ventilglied 240 anliegende
Arm des Schwenkhebels 255 das Ventilglied 240 linear
in Richtung der Mittelachse 33 aus der dargestellten Sperrstellung
in eine nicht dargestellte Freigabestellung.At the in 7 illustrated embodiment, the valve element 204 almost the same structure as the valve element 4 on. However, the end section of the anchor element projecting beyond the end face is eliminated 241 , At the now smooth-surfaced end face of the anchor element 241 is a pivot lever 255 in Berührkontakt, for a deflection of the actuator 5 provided adjusting force is provided. The swivel lever 255 is at least in one of the end face of the actuating means 5 opposite section made of a magnetizable or a permanent magnetic material and can by appropriate electrical supply of the actuating means 5 be attracted to this. As a result, the pivot lever completes 255 a Pivoting movement around a lever axis 256 passing through two stub axles 257 is determined. The stub axle 257 are provided for a pivotable mounting in the main body not shown. By the pivoting movement of the actuating means 5 on the swivel lever 255 Applied force exemplarily deflected by about 90 degrees. This shifts the valve member 240 adjoining arm of the pivoting lever 255 the valve member 240 linear in the direction of the central axis 33 from the blocking position shown in a release position, not shown.
In 8 ist
exemplarisch der Aufbau des Betätigungsmittels 5 dargestellt.
Das elektromagnetische Betätigungsmittel 5 um fasst
einen U-förmigen, aus mehreren Einzelplatten zusammengesetzten
Eisenrückschluss 58, an dessen parallel zueinander ausgerichteten
Schenkeln 60, 61 jeweils aus nicht näher
dargestellten Drahtwindungen aufgebaute elektromagnetische Spulenkörper 62, 63 angeordnet sind.
Die im Wesentlichen zylinderhülsenförmig ausgebildeten
Spulenkörper 62, 63 können mittels
nicht näher dargestellter elektrischer Verbindungsleitungen
mit elektrischer Energie beaufschlagt werden. Die beiden Schenkel 60, 61 des
Eisenrückschluss 58 werden durch einen Verbindungssteg 64 miteinander verbunden,
der einen magnetischen Fluss zwischen den beiden Schenkeln 60, 61 gestattet.In 8th is an example of the structure of the actuating means 5 shown. The electromagnetic actuator 5 To summarizes a U-shaped, composed of several individual plates iron yoke 58 , on whose legs aligned parallel to each other 60 . 61 in each case constructed of wire turns not shown electromagnetic coil body 62 . 63 are arranged. The substantially cylindrical sleeve-shaped bobbin 62 . 63 can be acted upon by means not shown electrical connection lines with electrical energy. The two thighs 60 . 61 the iron yoke 58 be through a connecting bridge 64 connected to each other, which has a magnetic flux between the two legs 60 . 61 allowed.
An
einer dem Verbindungssteg 64 entgegengesetzten Stirnseite 65 der
Schenkel 60, 61 wird bei Beaufschlagung der beiden
Spulenkörper 62, 63 mit elektrischer
Energie ein starkes Magnetfeld bzw. einer magnetischer Fluss bereitgestellt,
der in der Lage ist, eine nicht dargestellte, gegenüberliegend
angeordnete Platte aus magnetisierbarem Material, insbesondere Weicheisen,
derart zu magnetisieren, dass auf diese Platte eine Anziehungskraft
oder Stellkraft S in Richtung des Betätigungsmittels 5 wirkt.
Alternativ kann ein aus magnetisierbarem Material hergestelltes
Kraftumlenkmittel der Stirnseite 65 des Betätigungsmittels 5 gegenüberliegend
angeordnet werden, das in einem festen Abstand zum Betätigungsmittel 5 angeordnet
ist. Die Aufgabe des Kraftumlenkmittels besteht dar in, den vom Betätigungsmittel
aufgebrachten magnetischen Fluss verlustarm an einen von der Stirnseite
des Betätigungsmittels beabstandeten Ort weiterzuleiten
und eine Änderung der Kraftrichtung der Stellkraft S vorzunehmen.
Beispielsweise kann durch Umlenkung des magnetischen Flusses mittels
geeigneter Leiter, wie sie in den 2 bis 5 dargestellt
sind, eine Umlenkung der Stellkraftrichtung um ca. 90 Grad erfolgen.
Dadurch kann eine besonders kompakte Anordnung eines schnell schaltbaren
Ventilelements 4 und eines Betätigungsmittels 5 erzielt
werden.At one of the connecting bridge 64 opposite end face 65 the thigh 60 . 61 is when the two bobbin 62 . 63 provided with electrical energy, a strong magnetic field or a magnetic flux which is able to magnetize an unillustrated, oppositely arranged plate of magnetizable material, in particular soft iron, such that on this plate an attractive force or force S in the direction of the actuating means 5 acts. Alternatively, a Kraftumlenkmittel made of magnetizable material of the front side 65 of the actuating means 5 be arranged opposite, at a fixed distance to the actuating means 5 is arranged. The task of Kraftumlenkmittels consists in forwarding the magnetic flux applied by the actuating means with little loss to a location spaced from the end face of the actuating means and to make a change in the direction of force S force. For example, by reversing the magnetic flux by means of suitable conductors, as shown in the 2 to 5 are shown, a deflection of the direction of the direction of force by about 90 degrees. As a result, a particularly compact arrangement of a quickly switchable valve element 4 and an actuating means 5 be achieved.
Aufgrund
der Ausführung des elektromagnetischen Betätigungsmittels 5 mit
zwei durch den Eisenrückschluss 58 magnetisch
miteinander gekoppelten Spulenkörpern 62, 63 kann
das Betätigungsmittel in wenigstens einer Raumrichtung,
insbesondere in Bewegungsrichtung des Ventilglieds, besonders schlank
gestaltet werden, so dass ein mit derartigen Betätigungsmitteln 5 ausgestattetes
Ventilmodul 1 ebenfalls kompakt gestaltet werden kann.Due to the design of the electromagnetic actuator 5 with two through the iron yoke 58 Magnetically coupled bobbins 62 . 63 the actuating means can be made particularly slim in at least one spatial direction, in particular in the direction of movement of the valve member, so that one with such actuating means 5 equipped valve module 1 can also be made compact.
Aus
dem in der 9 dargestellten fluidischen
Ersatzschaltbild geht schematisch ein Ventilmodul hervor, das im
Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Ventilmodul 1 gemäß den 1 und 2 aufweist,
wobei die baugleich zu dem Ventilelement 4 ausgebildeten
Ventilelemente 301, 302, 303, 304 als
Vollbrückenschaltung verschaltet sind.From the in the 9 illustrated fluidic equivalent circuit diagram schematically shows a valve module, which has substantially the same structure as the valve module 1 according to the 1 and 2 which are identical in construction to the valve element 4 trained valve elements 301 . 302 . 303 . 304 are interconnected as a full bridge circuit.
Die
ersten Fluidanschlüsse 310 und 312 des ersten
und des zweiten jeweils als 2/2-Wegeventil ausgeführten
Ventilelements 301, 302 sind mit der Speisekanalausnehmung 320 verbunden,
die in der 9 als P-Anschluss gekennzeichnet
ist. Der zweite Fluidanschluss 311 des ersten Ventilelements 301 und
der erste Fluidanschluss 316 des vierten Ventilelements 304 sind
mit einem ersten Arbeitskanal 321 verbunden, der mit Z1
bezeichnet ist. Der zweite Fluidanschluss 313 des zweiten
Ventilelements 102 und der erste Fluidanschluss 314 des
dritten Ventilelements 303 sind mit einem zweiten Arbeitskanal 322 verbunden,
der mit Z2 bezeichnet ist. Die zweiten Fluidanschlüsse 315 und 317 des
dritten und des vierten Ventilelements 303, 304 sind
mit einer Entlüftungskanalausnehmung 323 verbunden,
die in der 9 mit R bezeichnet ist.The first fluid connections 310 and 312 the first and the second valve element each designed as a 2/2-way valve 301 . 302 are with the feed channel recess 320 connected in the 9 marked as P port. The second fluid connection 311 of the first valve element 301 and the first fluid port 316 the fourth valve element 304 are with a first working channel 321 connected to Z1. The second fluid connection 313 of the second valve element 102 and the first fluid port 314 of the third valve element 303 are with a second working channel 322 connected to Z2. The second fluid connections 315 and 317 the third and the fourth valve element 303 . 304 are with a vent channel recess 323 connected in the 9 is denoted by R.
Aus
der 10 geht hervor, in welcher Weise die in der Vollbrückenverschaltung
angeordneten Ventilelemente 301, 302, 303, 304 unterschiedliche Fluidströmungen
zwischen der Speisekanalausnehmung 320, der Entlüftungskanalausnehmung 323 und
den Arbeitskanälen 321 und 322 beeinflussen können.From the 10 shows in what way the valve elements arranged in the full bridge interconnection 301 . 302 . 303 . 304 different fluid flows between the Speisekanalausnehmung 320 , the Ventungskanalausnehmung 323 and the working channels 321 and 322 can influence.
Beim
Schaltzustand 8.1 sind alle Verbindungen gesperrt. Beim
Schaltzustand 8.2 ist eine Verbindung zwischen P und Z1
freigegeben, hierdurch kann beispielsweise eine erste Zylinderkammer
eines fluidischen Antriebszylinders mit Fluid beaufschlagt werden.
Beim Schaltzustand 8.3 ist eine Verbindung zwischen P und
Z2 freigegeben, hierdurch kann beispielsweise eine zweite Zylinderkammer
eines fluidischen Antriebszylinders mit Fluid beaufschlagt werden.
Beim Schaltzustand 8.4 ist eine Verbindung zwischen Z1
und R freigegeben, hierdurch kann beispielsweise eine erste Zylinderkammer
eines fluidischen Antriebszylinders belüftet werden. Beim Schaltzustand 8.5 ist
eine Verbindung zwischen Z2 und R freigegeben, hierdurch kann beispielsweise eine
zweite Zylinderkammer eines fluidischen Antriebszylinders belüftet
werden. Beim Schaltzustand 8.6 sind Verbindungen zwischen
P und Z2 sowie zwischen Z1 und R freigegeben, hierdurch kann beispielsweise
eine erste Zylinderkammer eines fluidischen Antriebszylinders belüftet
und gleichzeitig eine zweite Zylinderkammer des fluidischen Antriebszylinders
mit Fluid beaufschlagt werden. Beim Schaltzustand 8.7 sind
Verbindungen zwischen P und Z1 sowie zwischen Z2 und R freigegeben,
hierdurch kann beispielsweise eine erste Zylinderkammer eines fluidischen
Antriebszylinders mit Fluid beaufschlagt und gleichzeitig eine zweite
Zylinderkammer des fluidischen Antriebszylinders belüftet
werden. Beim Schaltzustand 8.8 sind Verbindungen zwischen
Z1 und R sowie zwischen Z2 und R freigegeben, wodurch beispielsweise
eine erste und eine zweite Zylinderkammer eines fluidischen Antriebszylinders
belüftet werden können. Beim Schaltzustand 8.9 sind Verbindungen
zwischen P und Z1 sowie zwischen P und Z2 freigegeben, wodurch beispielsweise
eine erste und eine zweite Zylinderkammer eines fluidischen Antriebszylinders
zeitgleich mit Fluid beaufschlagt werden können.When switching state 8.1 all connections are blocked. When switching state 8.2 is a connection between P and Z1 released, thereby, for example, a first cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be acted upon with fluid. When switching state 8.3 is a connection between P and Z2 released, thereby, for example, a second cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be acted upon with fluid. When switching state 8.4 is a connection between Z1 and R released, thereby, for example, a first cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be vented. When switching state 8.5 is a connection between Z2 and R released, thereby, for example, a second cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be ventilated. When switching state 8.6 are connections between P and Z2 as well as between Z1 and R released, thereby, for example, a first cylinder chamber of a fluidic drive cylinder ventilated and simultaneously a second cylinder chamber of the fluidic drive cylinder to be acted upon with fluid. When switching state 8.7 are connections between P and Z1 and between Z2 and R released, this can, for example, a fluid applied to a first cylinder chamber of a fluidic drive cylinder and at the same time a second cylinder chamber of the fluidic drive cylinder to be ventilated. When switching state 8.8 connections between Z1 and R and between Z2 and R are released, whereby, for example, a first and a second cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be vented. When switching state 8.9 are connections between P and Z1 and released between P and Z2, whereby, for example, a first and a second cylinder chamber of a fluidic drive cylinder can be acted upon at the same time with fluid.
Darüber
hinaus können die einzelnen 2/2-Wegeventile 41, 42, 45, 46 durch
getaktete Ansteuerung, insbesondere nach dem Pulsweiten-Modulationsverfahren
(PWM), jeweils in der Art von Proportionalventilen bzw. Stetigventilen
betrieben werden.In addition, the individual 2/2-way valves 41 . 42 . 45 . 46 be operated by clocked control, in particular by the pulse width modulation method (PWM), each in the manner of proportional valves or proportional valves.
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