DE2160264A1 - Hydraulikventil - Google Patents

Description

HANS TRAPPENBERG - PATENTINGENIEUR - KARLSRUHE

25. Hovember 1971 WG 1105/1106

Firma Weinzierl-Hydraulik KG., 7501 Reichenbach, Tulpenstraße 4

Hydraulikventil

Die Erfindung betrifft ein Bydraulikventil mit elektromagnetischem Antrieb, mit einem druckfest und öldicht ausgebildeten, von einem die Spule des Elektromagneten aufnehmenden ferromagnetischen Spulengehäuse umgebenen Arbeitsraum für den Anker des Elektromagneten, wobei der Arbeitsraum einseitig von einem vorzugsweise als Ventilsitz dienenden Ventilkörper verschlossen ist der gleichzeitig das elektromagnetische Joch des Elektromagneten darstellt.

Hydraulikventile dieser Art werden sowohl als Ein/Aus-Ventile wie auch als Druckregelventile gebaut. Hier kann das eigentliche Ventil getrennt von dem elektromagnetischen Antrieb angeordnet werden, wobei zur verbindung des Ankers mit dem Ventilkegel des Ventils ein justierbar längenveränderbares Verbindungsglied vorgesehen werden muß um bei geschlossenem Ventil einen kleinstmöglichen Luftspalt zwischen Anker und Joch einstellen zu können. Ist dies nicht der EaIl, so schliesst entweder das Ventil nicht mit dem vorbe^immten Betriebsdruck, oder der Anker schlägt gar, bevor das Ventil schliesst, auf dem magnetischen Joch auf. Wird hingegen der den Arbeitsraum verschliessende Ventilkörper bereits als Ventilsitz ausgebildet und ist der Ventilkegel direkt auf der Unterseite des Ankers angeordnet, so kann dieses einzustellende Verbindungsglied entfallen, da

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dann der zwischen Anker und Joch eingefügte Ventilkegel sowieso einen großen Luftspalt fordert, der bereits bei der Bemessung der Kraft des elektromagnetischen Antriebes berücksichtigt wurde. Im letzteren falle allerdings wird die Hydraulikflüssigkeit direkt in den Arbeitsraum des Ankers geleitet, der Arbeitsraum muß also öl- und druckfest sein, das heißt er muß unter Umständen sehr hohen Drücken und auch Druckspitzen standhalten. Auch bei der Ausführung, bei der der elektromagnetische Antrieb auf das eigentliche Ventil aufgesetzt ist, ist es zweckmäßig, den Arbeitsraum des Ankers öl- und druckfest auszubilden, da dann einsickerndes Öl - das an sich die !Punktion des Gerätes nicht beeinträchtigt - nicht austreten auf alle Fälle nicht in den elektrischen Teil des Antriebs eintreten kann. Zu beachten ist hierbei, daß der Arbeitsraum des Ankers, gerade um einsickerndes Öl ableiten zu können, des öfteren mit der Tankleitung verbunden wird. Diese Tankleitung ist zwar im allgemeinen drucklos, kann jedoch durchaus auch, und zwar beim normalen Betriebsverhalten, mit Drücken bis zum Betriebsdruck beaufschlagt werden.

Es stellte sich daher die Aufgabe diesen Arbeitsraum öl- und druckfest auszubilden, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Arbeitsraum keine magnetische Brücke zwischen dem in ihm verschiebbaren Anker und dem in ihm eingefügten magnetischen Joch bilden darf.

Bei der einfachsten bekannten Ausführung eines solchen Hydraulikventiles wird der Arbeitsraum von einem Hohr aus unmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Aluminium oder amagnetischem Stahl gebildet. Hierbei ist das Spulengehäuse einerseits magnetisch direkt mit dem Joch verbunden, während es andererseits auf dem Arbeitsraum-Rohr aufliegt, die magnetischen Kraftlinien also erst nach Durchtritt durch dieses Rohr in den Anker eintreten können.

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Magnetisch gesehen ist an dieser Übergangsstelle zwischen dem Spulengehäuse und dem Anker ein zusätzlicher magnetischer Widerstand entstanden der selbstverständlich die Leistung eines derartigen elektromagnetischen Antriebs beziehungsweise des zugehörigen Ventils mindert.

Um diese Schwierigkeit auszuschalten ist es bereits bekannt geworden, den Arbeitsraum nicht vollständig aus einem unmagnetischen Material zu bilden, sondern das Rohr aufzuteilen in einen Bereich der zwischen Joch und Anker liegt, der, um keine magnetische Brücke zu bilden aus nicht-magnetischem Material ist und einen anschliessenden Teil aus ferromagnetische!!! Material. Bei einer derartigen Ausführung ist der zusätzliche Luftspalt vermieden, da nunmehr die magnetischen Kraftlinien direkt von dem Spulengehäuse in den ferromagnetisehen Teil des Rohres eintreten können von wo sie direkt - selbstverständlich nach Durchtritt durch den Luftspalt zwischen Anker und Innenwandung des Arbeitsraumes der immer durch das Spiel des Ankers in dem Arbeitsraum bedingt ist - in den Anker gelangen. Hinsichtlich des magnetischen Kreises sind daher gegen diese Ausführungen keine Einwände zu erheben, jedoch stößt die Verbindung der beiden Materialine, da das Rohr des Arbeitsraumes schon aus Gründen des kompakten Aufbaus eines derartigen Hydraulikventiles stets sehr dünnwandig gehalten werden muß, auf Schwierigkeiten beziehungsweise die einwandfreie öl- und druckdichte Verbindung dieser beiden Rohrteile ist, da mit einer hohen Ausschußquote behaftet, sehr teuer.

Dieser Nachteil wird nach einem ebenfalls zum bekannten Stand der Technik zählenden Vorschlag dadurch umgangen, daß der ferromagnetische Teil des Arbeitsraumes von einem Drehteil gebildet wird, das unter Zwischenlage eines üohiieidringes aus ni^ht-magnetischem Material auf das Joch aufgepresst wird.

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Abgesehen von der Unzuverlässigkeit der Abdichtung benötigen derartige Systeme einen verhältnismäßig großen Raum, da das Drehteil wie auch der Schneidring sehr stabil aufgebaut sein müssen.

Werden die Hydraulikventile mit Gleichspannung betrieben, so sind zusätzliche Luftspalte, außer dem Arbeitsluftspalt, im allgemeinen nicht erwünscht; werden derartige Hydraulikventile hingegen mit Wechselstrom betrieben, so kann ein luftspalt zum Einstellen der Impedanz zweckmäßig sein. Hierzu dient bei den bekannten Antrieben ein zusätzlich in den Arbeitsraum eingefügtes Rohr aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, wobei selbstverständlich der Anker des Elektromagneten auf den Innendurchmesser dieses Rohres anzupassen ist. Die Fertigung ist daher umständlich und durch den Zwang zu einer großen Lagerhaltung verschiedener Bauteile ebenfalls recht teuer.

Diese den bekannten Hydraulikventilen anhaftenden Nachteile sollen durch die Erfindung behoben werden. Aufgabe der Erfindung mußte es daher sein die Ausführung eines Hydraulikventiles mit elektromagnetischem Antrieb anzugeben, dessen Arbeitsraum druckfest und öldicht ist und der doch unter Beachtung der Erfordernisse hinsichtlich der magnetischen Kräfte optimal, das heißt entweder mit oder ohne Luftspalt zwischen dem Spulengehäuse und üem AnIter aufzuführen ist.

!■iaoh der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Arbeitsraum geoildet ist durch ein Rohr aus nicht-ferromagnetischem Material, und daß die des'Rohr einseitig öl- und druckfest a,n einem starken ferromagnetischen !Flansch der von αem äußeren Hantel des Spulengehäuses umfasst wird, befe.yLi₁Kt let.

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BAD ORIGINAL

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!ficht mehr also wie "bei den bisherigen Ausführungen wird der Arbeitsraum durch ein durchgehendes oder unterteiltes Rohr gebildet auf das das Spulengehäuse aufgesetzt ist, sondern das Spulengehäuse umgreift ein aus nicht-ferromagnetischem Material bestehendes Hohr, so daß der magnetische Kreis sich direkt zwischen Joch und Spulengehäuse beziehungsweise Spulengehäuse und Anker schliessen kann. Da in erfindungsgemäßer Weise der Plansch verhältnismäßig stark ist, bildet er keinen nennenswerten magnetischen Widerstand« Außerdem läßt sich an diesen starken Flansch das aus nicht ferro-magnetischem Material bestehende Rohr ohne Schwierigkeiten öl- und druckfest befestigen, beispielsweise anschweissen. Bei entsprechender Gestalimg des Flansches kann dieses Rohr auch ohne weiteres in den Flansch eingeklebt werden. Der Flansch bildet somit einen Teil des Spulengehäuses beZiehungsv/eise des gesamten elektromagnetischen Jochs, wobei auf jeden Fall die Innenbohrung des Flansches unmittelbar dem Anker gegenüber liegt. Da dieser Flansch ein sehr einfaches Drehteil ist, kann er selbstverständlich auch jeweils von Fall zu Fall so ausgedreht werden, daß die Innenbohrung geringfügig größer als der Anker-Durchmesser ist, wodurch sich ein sehr einfach einstellbarer Luftspalt zwischen dem Spulengehäuse und dem Anker ergibt. Damit ist aber auch ein derartiges Hydraulikventil ohne Schwierigkeiten von Gleich- auf Wechselstrom umstellbar womit auch der Zwang zu einer großen Lagerhaltung entfällt. Damit wird insgesamt gesehen die Herstellung des erfindungsgemäßer Hydraulikventils sehr billig, trotzdem jedoch hinsichtlich der Abdichtung äußerst zuverlässig.

Eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung eines derartigen Hydraulikventils ergibt sich dadurch, daß _cdie Spule des Elektromagneten direkt auf das nicht-magnetische Rohr das zweckmäßiger-

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v/eise schon mit dem ferromagnetischen Flansch verbunden ist, aufgewickelt wird. Dadurch wird nicht nur ein separater Spulenkern eingespart, sondern es ergeben sich auch bessere elektromagnetische Verhältnisse. Durchaus kann dieses Rohr dann auch aus einem zäh-festen Kunststoff sein, da es durch die aufgebrachte Wicklung so verstärkt ist, daß ein Ausbauchen nicht befürchtet werden muß. Es empfiehlt sich bei einer derartigen Ausführung auch den an den Ventilkörper anschlagenden Flansch als einstückiges Drehteil mit dem äußeren Mantel des Spulengehäuses aus-zuführen. Dies bringt nicht nur den Vorteil, daß der magnetische Widerstand an der Trennfuge zwischen dem Flansch und dem" Mantel wegfällt, sondern daß dieses starre Bauteil einfach über die Spule des Elektromagneten und den stirnseitig vorgesehenen starken Flansch geschoben werden kann, so daß die Montage des Elektromagneten für das erfindungsgemäße Hydraulikventil sehr einfach wird. Nach dem Montieren dieses einstückigen Drehteils kann der Spulenraum dann auch noch in an sich bekannter Weise mit (iiesshärz ausgegossen werden, was sowohl elektrische, wie auch mechanische Vorteile mit sich bringt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Hydraulikventils schematisch dargestellt. Der nasse Arbeitsraum 10 des Ankers 2 eine Elektromagneten 1 wird gebildet durch ein Rohr 11 aus nicht-ferromagnetischem Material das einseitig durch einen Ventilkörper 4 unter Zwischenlage von Dichtungen 12 verschlossen ist. Der Ventilkörper 4 weist Zu-(5) und Ableitungen 6 auf, wobei die Zuleitung 5 gleichzeitig den Ventilsitz für einen direkt am Anker 2 befestigten Ventilkegel 3 ist. Das Hydraulik-ol fliesst also über die Zuleitung 5 bei geöffnetem Ventil in den Arbeitsraum 10 und von dort durch die Ableitung 6 wieder ab. Beidseits ist das den Arbeitsraum 10 bildende Rohr 11 von Flanschen 15» 23 eingefasst.

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die zusammen mit dem äußeren Mantel 14 des Elektromagneten 1 das Spulengehäuse "bilden. In dem gezeichneten Beispiel "bildet der Flansch 23 mit dem äußeren Mantel 14 ein einstückiges Drehteil das zur Montage einfach über den Flansch 15 geschoben wird, wobei sich das Rohr 11 in einer Aussparung des Flansches zentriert. Aufgesetzt auf dieses Spulengehäuse ist noch ein Anschlußstiick 9. Jenseits des Ventilkörpers 4 ist der Arbeitsraum 10 verschlossen durch einen Deckel 8 in dem zentrisch eine Hotbetatigung 7 untergebracht ist. Der Deckel 8 ist durch Dichtungen 15 gegen den Flansch 13 abgedichtet.

Die Pfeile 16 sollen den magnetischen Kreis andeuten; danach treten die Feldlinien unmittelbar vom Ventilkörper 4 in den Flansch 23, von dort in den Mantel 14, von hier wieder in den Flansch 13 ein um dann nach Überwinden des geringen Luftspaltes der durch das Spiel des Ankers 2 bedingt ist, in den Anker 2 einzutreten. In der dargestellten Ausführung wird also jeder Luftspalt vermieden.

Es erhellt aus der Zeichnung ohne weiteres, daß es möglich ist durch Ausdrehen des Flansches 13 einen Luftspalt zu bilden, um so das elektromagnetische Hydraulikventil den jeweiligen elektrischen Verhältnissen anzupassen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn, der elektromagnetische Antrieb auf das eigentliche Ventil aufgesetzt ist, da dann der magnetische Widerstand durch cien kleinen Luftspalt zwischen dem Anker 2 und dem Ventilkörper sehr gering ist, so daß sich zusätzliche Luftspalte sehr ijtarli auswirken,,

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Il . lHydraulikventil mit elektromagnetischem Antrieb, mit einem druckfest und öldicht ausgebildeten, von einem die Spule des Elektromagneten aufnehmenden ferromagnetischen Spulengehäuse umgebenen Arbeitsraum für den Anker des Elektromagneten, wobei der Arbeitsraum einseitig von einem vorzugsweise als Ventilsitz dienenden Ventilkörper verschlossen ist der gleichzeitig das elektromagnetische Joch des Elektromagneten darstellt,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Arbeitsraum (10) gebildet ist durch ein Rohr (11) aus nicht-ferromagnetischem Material, und daß das Rohr (11) einseitig öl- und druckfest an einem starken ferromagnetischen Plansch (15) der von dem äußeren Mantel (14) des Spulengehäusee umfasst wird, befestigt ist.
2. 2. Hydraulikventil nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der plansch-(13) Innendurchmesser geringfügig grüßer als der Rohr(11^innendurchmesser ist.
3. 3· Hydraulikventil nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Rohr (11) gleichzeitig als Wickelkern für die Spule des Elektromagneten (1) dient.
4. 4. Hydraulikventil nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der an den Ventilkörper (4) anschlagende Plansch (23) als einstückiges Drehteil mit dem äußeren Mantel (14) des Spulengehäuses ausgeführt ist.

   ¹J. Hydraulikventil nach Anspruch 1,
   uacTurcii gekennzeichnet,
   'Ja:.; rjat; Ro J ir (11) aus y,;ih-rerjtem KimctijtoiT i;;t.

   f ^r?