DE2023126A1 - Pneumatisches Schaltventil mit elektromagnetischer Steuerung - Google Patents
Pneumatisches Schaltventil mit elektromagnetischer SteuerungInfo
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PNEUMATISCHES SCHALTVENTIL MIT ELEKTROMAGNETISCHER
STEUERUNG
Eines der wichtigsten Elemente der automatisierten elektropneumatisehen Systeme ist das elektromagnetisch
gesteuerte pneumatische Schaltventil, von dessen zuverlässiger Arbeitsweise die Betriebssicherheit des
ganzen automatisierten Systems abhängt.
In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche verschiedene
Schaltventil-Konstruktionen geschaffen, die jedoch
hauptsächlich zum Einsatz in Hochdrucksystemen vorgesehen waren, wo nur die sichere Arbeitsweise ausschlaggebend
ist, dagegen der Platz- und Steuerleistungs bedarf nur von zweitrangiger Bedeutung sind.
Die bekannten kleinsten Typen der elektromagnetisch gesteuerten pneumatischen Schaltventile sind im Aufbau
im wesentlichen den größeren Typen gleich, so daß auch für sie relativ große Abmessungen, langsame Arbeitsweise
und ein schlechter Wirkungsgrad charakteristisch sind. Bedingt durch diese Eigenschaften können sie in tragbaren
Anlagen bzw. Geräten nur nachteilig oder überhaupt nicht eingesetzt werden. Der Mangel an Ventilen
mit besserem Wirkungsgrad, jedoch für geringere Drücke,
macht sich besonders dort bemerkbar, wo der in der Anlage auftretende höchste Druck nur einige Zehntel kg/cm
beträgt.
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BAD ORIGINAL
2023128
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein elektromagnetisch gesteuertes pneumatisches Schaltventil zu
schaffen, das eine bei kleinen Abmessungen.verwirklichbare,
schnell arbeitende, wenig Steuerleistung benötigende Konstruktion mit gutem Wirkungsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß
anstelle des inneren Kernstückes eines mit einer Erregerwicklung versehenen Topfkernes ein raägnetisierbares
und bewegliches Kernstück vorgesehen ist, "das an seinem unteren und/oder oberen Ende mindestens ein elastisches
Scheibenteil und/oder aufweist, daß in einer axialen Bohrung im Topfkern ein als Ventilsitz ausgebildetes Ausführungsrohr
angeordnet ist, und daß die offene Seite des Topfkerns mittels eines luftdicht schließenden Deckels
In dem mindestens ein als Ventilsitz ausgebildetes Sin-
oder Ausführungsrohr vorgesehen ist, abgeschlossen ist.
Damit das Schaltventil zum Umschalten verwendet werden kann, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung an der
SEjLte des Topfkerndeckels ein lufteinführungsrohr vorgesehen.
Das bewegliche Kernstück ist derart gestaltet, daß es den, in der Ruhelage offenen Magnetkreis des Topfkerns im angezogenen
Zustand vollkommen schließt«
Um die Ruhelage des Kernstücks zu sichern, weist es ein,
es in eine Richtung vorspannendes elastisches Element auf.
Die Vorteile des- erfindungsgeraäßen Schaltventils kommen
besonders bei Verwendung in tragbaren Anlagen und Geräten zum Ausdruck, es ist aber auch zum Einsetzen in größeren
lokalen Anlagen und Systemen geeignet und kann auch als pneumatisches Logikelement Verwendung finden. Zu seinen
besonderen Vorteilen gehört auch die Möglichkeit, daß aus den gleichen Sauteilen die den verschiedenen Betriebsarten
009848/1208 BAD original/
pntrproohrnden Schaltventiltjnpen susasraengestellt werden
kennen, 7,.B. für die Punktionen ^öffnen" und "schließen"
oder "um η ehalten".
Das erfindungsgeraäße Schaltventil besitzt in dem beweglichen
Kernstück nur eir. einziges, bewegliches Bauteil, nr>s in d'3'". inneren der Erregerwicklung ausgebildeten Kanal
"Hf-"Binwirkung" des elektromagnetischen Feldes in Achsenr
Lotung verstellt werden kann, wodurch die Arbeitsweise
riof? Ventils gesichert wird. Der gute Wirkungsgrad wird
r!ar1urch erreicht, daß die Gleitverluste und die magnetischen
Verluste durch die konstruktive Ausführung auf ein Minimum
verringert werden und die zur Verfügung stehende magnetische
Energie in voller Hfihe für die Betätigung eingesetzt wird,
da sämtliche Kraftlinien des Magnetfeldes durch das sich
bewegende Kernstück gehen, das im engezogenen Zustand einen
vollkommen geschlossenen Magnetirreis zustande bringt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgerden n^her erläutert. 2s
Figur 1 der Querschnitt einer als Ausg->ngsstück für
das erfind\mgsgemä9e Schaltventil zu betrachtenden
Topfkerns mit IHirregerwicklimg
Figur 2 einen Querschnitt entsprechend Figur 1, jedoch
mit einer axialen Bohrung im !Topfkern und mit einem gesonderten Kernstück
?igur ^ ein zur Hilfte geschnittenes komplettes
Schaltventil
Pigur 4 eine Ansicht von unten auf eine spezielle Ausführungsform
des Topf kerndeckels.
In Pigur 1 ist der Querschnitt des das Ausgangsstück des
prinzipiellen Aufbaus des Ventils bildenden Topfkerns dar-
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gestellt. Die. Erregerwicklung 3 ist in dem Wickelraum
des Topfkernes 1 angeordnet. Das gegensinnig schraffierte Kernstück 2 des Topfkernes 1 wird (theoretisch) ausgeschnitten.
Der Zustand nach dem Aussebneiden ist in Figur dargestellt, wo das ausgeschnittene Kernstück 2 herausgehoben
gezeigt ist» Am Oberteil des Topfkernes 1 werden eine axiale Bohrung 4 und en den Ober- und Unterteilen des
Kernstückes 2 Ausnahmungen 5 ausgebildet.
In Uigur 3 ist das zusatnmenmontierte und prinzipiell
arbeitsfähige Ventil dargestellt» Ein Ausführungsrohr 6
(mit Ventilsitz versehen) ist, in die Bohrung 4 des Topfkernes 1 einmontiert. In die Aufbohrungen 5 des Kernstückes
2 werden aus elastischem Material hergestellte Dichtungsscheiben 7 und/oder 8 eingesetzt,- wonach das auf
diese Weise umgearbeitete Kernstück 2 in den Topfkern 1 wieder eingelegt werden kann. Auf dem Unterteil des Topfkernes
1 wird danach ein aus niehtmagnetisierbarem Material hergestellterρ luftdicht schließender Deckel 9 angebracht.
In der Mitte des Bodens des Deckels 9 ist ein Ausführungsrohr 1o angeordnet s das auch gleichseitig den Ventilsitz
bildet. In der Ruhelage des Kernstückes 2,-in der es durch
ein9 es in einer Richtung vorspannendes, hier nicht dargestelltes
t elastisches Element gehalten wird9 liegt die
Dichtungsscheibe 7 an dieeem Ventilsitz, wodurch die öffnung
des Ausführungsrolle8 io gesperrt 1st. An der Seite des
Deckels 9 Ist eis Elnfühsuagsrohr 11 angeordnete
Das über das Einführragsrolar 11 In das Ventil gelangende
gasartige Medium kann frei über das Aiasführungsrohr β ab-
Wird &M öle Srreges?wlcS:liaag 3 Strom ge schaltet ^, dann wird
äieees? äea topfkern 1 imü öLae Kernstück 2 magnetisieren«,
lafolg© ä<3!£ Magnetiseli@si !!©Msraft wird das Kernstück 2 ins
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Innere des Topfkernes 1 gezogen, wodurch sich der bisher
offene Magnetkreis vollkommen schließen kann. Die Dichtungsscheibe
8 des Kernstückes 2 schließt jetzt das Ausführungsrohr 6 ab. Die Dichtungsscheibe 7 entfernt sich dabei von
dem Ventilsitz des Ausführungsrohres 1Oj wodurch der freie
Weg des über das Einführungsrohr 11 einströmenden Gases von hier ab über das Ausführungsrohr 1o gesichert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Konstruktion besteht auch die Möglichkeit, daß außer dem in der Mitte des Deckels 9 angeordneten Ausführungsrohr 1o g
ein weiteres oder mehrere (um dieses zentrisch angeordnet) als Ventilsitz ausgebildeten Ausführungsrohre angeordnet
werden, deren Schließen und Öffnen eine elastische Scheibe mit größeren Abmessungen gleichezeitig bewirkt. Mit dieser
Lösung können die Möglichkeiten der Anwendung unbegrenzt erweitert werden. Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für
eine derartige Ausbildung des Deckels 9 und zwar für eine Ausführung mit fünf Ausführungsrohren.
Wach dem heutigen Stand der Technik sind keine Ventilausführungen
bekannt, die mit Zehntelwatt-Leistungen sicher gesteuert werden könnten. Die neuartige Ausführung des
Gegenstandes dieser Erfindung ermöglicht derartige Steuerungen. *
Dadurch besteht im Falle einer Gleichstromsteuerung auch die Möglichkeit, daß die Steuerung über einen Transistor von
mittlerer Leistung verwirklicht werden kann.
Diese Tatsache bietet aus systemtechnischen Gründen unbegrenzte
Möglichkeiten bei der Ausgleichung, der Vereinfachung
und der Abmessungs- und Gewichtsverminderung der elektronisch und pneumatisch arbeitenden Einheiten.
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Es können auch ausschließlich- aus den erfindungsgemäßen
Schaltventilen gans logische Systeme aufgebaut
werden, die die Kombinationen der Steuer-, Pegel- und Memorieneinheiten beinhalten, und geringe Abmessungen
aufweisen. Damit v/erden neue Perspektiven bezüglich Vereinfachung, Maßverminderung und zuverlässigere
und wirtschaftlichere Betreiben der automatisierten
Systeme eröffnet.
- Patentansprüche -
BAD ORIGINAL
008841/1208
Claims (4)
- - 7 - ,
Patentanopruche1J Pneumatisches Schaltventil mit elektromagnetischer Steuerung, dadurch Gekennzeichnet, da? anstelle des inneren Kernstückes eines mit einer Erregerwicklung (3) versehenen Topfkernes (1) ein magnetisierbares und bewegliches Kernstück (2) vorgesehen ist, das an seinem unteren un^/oder oberen Ende mindestens ein elastisches Scheibenteil (7) und/oder (8) aufweist, daS in einer axialen Bohrung (A) im Topfkern (1) ein als Ventilsitz . " ausgebildetes Ausführungsrohr (6) angeordnet ist, und d^ die o^ene Seite des Topfkernes (1) mittels eines lu^tfiieht schließenden Peckels (9), in dein mindestens ein als Ventilsits auegebildetes Ein- oder Ausführungsrohr (io) vorgesehen ist, abgeschlossen ist. - 2. Pneumatisches Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) an der Seite ein luftein-fUhrungsrohr (11) aufweist.
- ~. Pneumatisches Schaltventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da« das bewegliche Kexairfctlök: (2) Λ den in der Ruhelage offenen Magnetkreis deß Topfkernes ™ (1) im angezogenen Zustand vollkommen schließt.
- 4. Pneumatisches Schaltventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (2) ein, es in einer Richtung vorspannendes, elastisches Element aufweist.DtePatentanwajtettng.W. Meissner ipL-Ing. RJieCfierBAD ORIGSN-AL009848/1208 A6Nr.60/70(§45L e e r s e i t e
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