DE2326085B2 - Durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung für ein selbsthaltendes Steuerventil - Google Patents
Durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung für ein selbsthaltendes SteuerventilInfo
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Description
45
Die Erfindung betrifft eine durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung
für ein selbsthaltendes Steuerventil mit einer zum Steuern des Druckmittels dienenden Ventileinheit,
mit einer Betätigungswippe, an deren einem Ende ein magnetischer Nordpol und an deren anderem
Ende ein magnetischer Südpol angeordnet sind, wobei einem Ende der Betätigungswippe ein ferromagnetischer
Körper zugeordnet ist, der die Betätigungswippe in der Betätigungsstellung festhält.
Eine besondere Ausführungsform eines selbsthaltenden Steuerventils, für die die zuvor beschriebene
Betätigungsvorrichtung bestimmt ist, ist Gegenstand w> des Patents 19 21166. Solche Steuerventile werden
beispielsweise an Fördermitteln verwendet und dienen dazu, druckmittelbetätigte Klappen, Schleusen, Tore
od. dgl. zu betätigen, wenn das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten auf ihre Betätigungsvorrich- "">
tung einwirkt. Ausgebildet sein können die Schaltmagnete entweder als Permanentmagnete, die sich an dem
Steuerventil vorheibewegen oder an denen sich das Steuerventil vorbeibewegt, oder als Elektromagnete,
die nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet werden.
Das selbsthaltende Steuerventil nach Patent 19 21 166
bzw. dessen Betätigungsvorrichtung ist nicht stoß- und rüttelfest Bei Verwendung des in Rede stehenden
selbsthaltenden Steuerventils an Förderfahrzeugen bzw. an Fördermitteln, bei denen starke Stoß- und/oder
Rüttelkräfte auftreten können, hat sich gezeigt, daß die
Betätigungswippe der Betätigungsvorrichtung des Steuerventils nach Patent 19 21 166 ungewollt durch
Stoß- und/oder Rüttelkräfte in die Betätigungsstellung verschwenkt wird, so daß der durch das Steuerventil
auszulösende Vorgang zur Unzeit ausgelöst wird. Dadurch kann es zu schwerwiegenden betrieblichen
Unfällen und/oder Störungen kommen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Betätigungsvorrichtung des selbsthaltenden Steuerventils
nach Patent 19 21 166 so auszugestalten und weiterzubilden, daß sie gegen Stoß- und Rüttelkräfte
weitgehend unempfindlich ist, so daß das Steuerventil
nur betätigt wird, wenn das Magnetfeld des äußeren Schaltmagneten einwirkt
Die srfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Betätigungsvorrichtung eine durch das Magnetfeld des äußeren Schaltmagneten
betätigbare Verriegelungsvorrichtung zugeordnet ist und die Verriegelungsvorrichtung die Betätigungsvorrichtung
in ihrer Ruhestellung festlegt Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung kann deren
Betätigungswippe nur dann aus ihrer Ruhestellung in die Betätigungsstellung verschwenkt werden, wenn
zuvor die Verriegelungsvorrichtung entriegelt worden ist. Diese Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung
kann jedoch nur unter dem Einfluß des Magnetfeldes des äußeren Schaltmagneten stattfinden. Folglich ist
eine Betätigung des Steuerventils infolge von Stoß- und/oder Rüttelkräften praktisch ausgeschlossen.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung auszugestalten
und weiterzubilden, was im folgenden erläutert werden soll.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsvorrichtung eine um eine Achse schwenkbare Verriegelungswippe aufweist an
deren einem Ende ein magnetischer Nordpol und an deren anderem Ende ein magnetischer Südpol derart
angeordnet sind, daß die Verriegelungswippe unter Einwirkung des Magnetfeldes des äußeren Schaltmagneten
verschwenkt wird, daß starr mit der Verriegelungswippe eine Raste verbunden ist und daß die
Betätigungsvorrichtung einen Raststift aufweist, der zur Fixierung der Ruhestellung der Betätigungsvorrichtung
in die Raste der Verriegelungswippe einrastet Diese Ausführungsform ermöglicht eine robuste und unkomplizierte
Bauweise, die stärksten Stoß- und Rüttelkräften standhält.
Zweckmäßigerweise ist bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
die Verriegelungswippe im Verriegelungssinne zusätzlich durch eine Torsionsfeder belastet
Durch die Torsionsfeder wird zusätzlich verhindert daß sich die Verriegelungswippe infolge von Stoß- und/oder
Rüttelkräften aus der Verriegeiungsstellung bewegt
Schließlich kann bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung zur Verstärkung und Übertragung
der von der Betätigungswippe erzeugten Betätigungs-
kraft ein Übertragungshebel vorgesehen sein, der den Raststift der Verriegelungsvorrichtung trägt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
ausführlicher erläutert; es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch das Steuerventil gemäß der Erfindung in seiner Ruhestellung,
F i g. 2 einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Steuerventil in seiner Betätigungsstellung,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die Betätigungsvorrichtung und die Verriegelungsvorrichtung des in den F i g. 1 und
2 dargestellten Steuerventils und
F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil der Verriegelungsvorrichtung des in den F i g. 1 und 2
dargestellten Steuerventils.
Das in der Zeichnung dargestellte Steuerventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf, das eine zum Steuern des
Druckmittels dienende Ventileinheit aufnimmt. An der Oberseite des Ventilgehäuses 1 ist eine Abdeckkappe 2
angeordnet, unter der eine Betätigungsvorrichtung und eine Verriegelungsvorrichtung angeordnet sind. Im
Ventilgehäuse 1 ist eine Druckmittelzuleitung 3 vorgesehen. Am Anfang der Druckmittelzuleitung 3 ist
ein Spaltfilter 4 angeordnet, der eventuelle Verunreinigungen des Druckmittels zurückhält Die Druckmittelzuleitung
3 mündet in eine Kammer 5 ein, die ein kolbenartig ausgebildetes Gleitstück 6 aufnimmt In dem
Gleitstück 6 sind als Drossel wirkende Bohrungen 7 vorgesehen, die zum Durchtritt des Druckmittels durch
das Gleitstück 6 dienen. Außerdem ist das Gleitstück 6 von einem Ende her durch eine Feder 8 belastet, die sich
an einer Stirnwand der Kammer 5 abstützt. Mit seinem anderen Ende stützt sich das Gleitstück 6 an einem
Hauptventilkörper 9 ab, der als Kugel ausgebildet ist und an einem Ventilsitz 10 anliegt. Hinter dem Ventilsitz
10 schließt sich an die Kammer 5 ein Druckmittelkanal
11 an, der mit einer Arbeitsleitung 12 in Verbindung steht die ihrerseits mit dem durch das Steuerventil
betätigten Druckmittelaggregat verbunden ist An seinem dem Ventilsitz 10 abgewandten Ende weist der
Druckmittelkanal 11 einen weiteren Ventilsitz 13 auf, mit dem ein ebenfalls als Kugel ausgebildeter Auslaßventilkörper
14 zusammenwirkt. Der Auslaßventilkörper 14 schließt den Druckmittelkanal 11 gegen eine
Auslaßventilkammer 15 ab, die mit einer Druckmittelableitung 16 in Verbindung steht. In dem Druckmittelkanal
11 ist in axialer Richtung längsverschiebbar ein Distanzstück 17 angeordnet, das mit seinen Enden
einerseits am Hauptventilkörper 9 und andererseits am Auslaßventilkörper 14 anliegt. Das Distanzstück 17 ist
so lang bemessen, daß der Auslaßventilkörper 14 von seinem Ventilsitz 13 abgehoben wird, wenn der
Hauptventilkörper 9 an seinem Ventilsitz 10 anliegt (Fig. 1) bzw. daß der Hauptventilkörper 9 von seinem
Ventilsitz 10 abgehoben wird, wenn der Auslaßventilkörper 14 an seinem Ventilsitz 13 anliegt (F i g. 2).
Zur Betätigung des Auslaßventilkörpers 14 und des Hauptventilkörpers 9 dient ein Betätigungskolben 18,
der von der dem Distanzstück 17 abgewandten Seite her
auf den Auslaßventilkörper 14 einwirkt. Der Betätigungskolben 18 ist dichtend längsverschiebbar im
Ventilgehäuse 1 geführt und ragt mit seinem einen Ende in die Auslaßventilkammer IS und mit seinem anderen
Ende in eine weitere, im Ventilgehäuse 1 befindliche Kammer 19. Die Kammer 19 steht über einen
Verbindungskanal 20 mit der Kammer 5 in Verbindung und ist ständig mit Druckmittel beaufschlagt. Der in der
Kammer 19 anstehende Druckmitteldruck belastet mithin ständig den Betätigungskolben 18 im Betätigungssinne.
Auf den Betätigungskolben 18 wirkt von der dem Auslaßventilkörper 14 abgewandten Seite her ein
Betätigungsstößel 21 ein, der ebenfalls dichtend längsverschiebbar im Ventilgehäuse 1 geführt ist Der
Betätigungsstößel 21 ragt mit seinem einen Ende in die Kammer 19 hinein und wird von seinem anderen Ende
her durch die Betätigungsvorrichtung des Steuerventils beaufschlagt Infolge des in der Kammer 19 herrschenden
Druckmitteldruckes ist der Betätigungsstößel 21 ständig entgegen der Betätigungsrichtung belastet
Die Betätigungsvorrichtung des Steuerventils weist eine Betätigungswippe 22 auf, die an einer Tragekonsole
23 in vertikaler Ebene schwenkbar befestigt ist An ihren beiderseitigen Enden ist die Betätigungswippe 22 mit
Magneten 24 und 25 versehen. Die beiden Magneten 24 und 25 sind so angeordnet, daß der in der Zeichnung am
linken Ende der Betätigungswippe 22 befindliche Magnet 24 mit seinem Nordpol nach oben weist
während der in der Zeichnung am rechten Ende der Betätigungswippe 22 befindliche Magnet 25 mit seinem
Südpol nach oben weist Unter der Betätigungswippe 22 ist ein Übertragungshebel 26 angeordnet der sich bis
unter das rechte Ende der Betätigungswippe 22 erstreckt und dort über eine Rolle 27 an der
Betätigungswippe 22 abgestützt ist Mit seinem anderen Ende ist der Übertragungshebel 26 in einem Gelenk 28
gelagert das mit kurzem Abstand unterhalb des Betätigungsstößels 21 am Ventilgehäuse 1 angeordnet
ist Auf den Übertragungshebel 26 wirken also die von der Betätigungswippe 22 ausgeübten Kräfte über einen
langen Hebelarm ein. An den Betätigungsstößel 21 gibt der Übertragungshebel 26 die Betätigungskraft hingegen
über einen sehr kurzen Hebelarm ab. Mithin ergibt sich durch den Übertragungshebel 26 eine beträchtliche
Verstärkung der von der Betätigungswippe 22 ausgeübten Betätigungskraft
Die Tragekonsole 23 ist an ihrem oberen Ende mit
•»ο einer Platte 29 aus ferromagnetischem Material
versehen, die sich nach beiden Seiten hin teilweise bis über die Magneten 24 und 25 erstreckt. Die Platte 29
hält den jeweils in ihrer Nähe befindlichen Magneten 24 bzw. 25 der Betätigungswippe 22 mit einer gewissen
Kraft fest so daß sich ein Selbsthalteeffekt in beiden Kippstellungen der Betätigungswippe 22 ergibt.
Die Betätigungsvorrichtung des Steuerventils ist weiterhin mit einer Verriegelungsvorrichtung versehen,
die die Betätigungsvorrichtung in ihrer Ruhestellung fixiert. Diese Verriegelungsvorrichtung besteht aus
einer Verriegelungswippe 30, die um eine Achse 31 in vertikaler Ebene schwenkbar an der Tragekonsole 23
gelagert ist Die Verriegelungswippe 30 weist zwei Wippenarme 32 auf, die beiderseits der Betätigungswippe
22 angeordnet sind. Die Wippenarme 32 der Verriegelungswippe 30 tragen an ihren Enden Magnete
33 und 34. Die Magnete 33 und 34 sind jeweils so an den Enden der Wippenarme 32 angeordnet, daß die in der
Zeichnung am linken Ende der Wippenarme 32
ι·.'.· befindlichen Magnete 33 mit ihrem Südpol nach oben
weisen, während die in der Zeichnung am rechten Ende der Wippenarme 32 befindlichen Magnete 34 mit ihrem
Nordpol nach oben weisen. Die Wippenarme 32 sind .itarr mit einem Segment 35 verbunden, das unterhalb
der Achse 31 der Verriegelungswippe 30 liegt. In dem Segment 35 ist eine Raste 35 vorgesehen, in die ein am
Übertragungshebel 26 befindlicher Raststift 37 einrasten kann. Die Raste 36 im Segment 35 ist dabei so hoch
angeordnet, daß der Raststift 37 nur bei nach oben verschwenktem Übertragungshebel 26 (siehe Fig. 1),
das heißt also nur in der Ruhestellung der Betätigungsvorrichtung, in sie einrasten kann.
Die Verriegelungswippe 30 ist zusätzlich durch an der Tragekonsole 23 abgestützte Torsionsfedern 38 belastet,
die die Verriegelungswippe 30 stets mit einer gewissen Kraft in die Verriegelungsstellung zu verschwenken
suchen.
Über dem Steuerventil, und zwar oberhalb von dessen Betätigungs- und Verriegelungsvorrichtung,
befindet sich ein äußerer Schaltmagnet 39. Der äußere Schaltmagnet 39 ist entweder als starker Permanentmagnet
oder als ein- und ausschaltbarer Elektromagnet ausgebildet. Bei stationär angeordnetem Steuerventil
kann der Schaltmagnet 39 beweglich angeordnet sein, beispielsweise an einem Förderband oder einer
Förderkette. In diesem Falle kann das Steuerventil durch den sich vorbeibewegenden äußeren Schaltmagneten
39 betätigt werden. Bei beweglich angeordnetem Steuerventil, beispielsweise bei Anordnung an einem
Förderfahrzeug od. dgl., kann der Schaltmagnet 39 stationär angeordnet werden. In diesem Falle bewegt
sich das Steuerventil an dem Schaltmagneten 39 vorbei und wird von diesem betätigt.
Bei beabsichtigter Ausschaltung und Verriegelung des Steuerventils ist der Nordpol des Schaltmagneten
39 auf das Steuerventil gerichtet (Fig. 1), während bei beabsichtigter Entriegelung und Einschaltung des
Steuerventils der Südpol des Schaltmagneten 39 auf das Steuerventil gerichtet ist (F i g. 2).
Das in der Zeichnung dargestellte Steuerventil funktioniert wie folgt:
Das Ausschalten und Verriegeln des Steuerventils erfolgt durch Annäherung oder Einschaltung des
Schaltmagneten 39, dessen Nordpol in Richtung auf das Steuerventil weist (siehe F i g. 1). Durch Einwirkung des
Magnetfeldes des Schaltmagneten 39 auf die Magnete 24 und 25 der Betatigungswippe 22 wird das rechte Ende
der Betätigungswippe 22 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in Richtung auf die Platte 29 verschwenkt.
Diese Schwenkbewegung wird durch den auf den Betätigungsstößel 21 wirkenden Druckmitteldruck
unterstützt. Die auf den Betätigungsstößel 21 einwirkende Kraft wird dabei über den Übertragungshebel 26 auf
die Betätigungswippe 22 aufgebracht. In dieser Stellung wird die Betatigungswippe 22 durch die Platte 29
festgehalten. Das Magnetfeld des Schaltmagneten 39 wirkt gleichzeitig auf die Magnete 33 und 34 der
Verriegelungswippe 30 derart ein, daß diese im r>
<> Uhrzeigersinn in die Verriegelungsstellung verschwenkt wird. Die Schwenkbewegung der Verriegelungswippe
30 wird durch die Torsionsfedern 38 unterstützt. In der Verriegelungsstellung rastet der am Übertragungshebel
26 befindliche Raststift 37 in die Raste 36 am Segment 35 ein, so daß Schwenkbewegungen des Übertragungshebels 26 und damit der Betatigungswippe 22 nicht
mehr möglich sind. In dieser durch die Verriegelungsvorrichtung arretierten Stellung kann die Betatigungswippe
22 auch durch äußerlich einwirkende Stoß- oder w>
Rüttelbewegung nicht aus ihrer Ruhelage verschwenkt werden.
Bei in Ruhestellung befindlicher Betätigungsvorrichtung wird der Hauptventükörper 9 der Ventileinheit
durch den in der Druckmittelzuleitung 3 anstehenden <>■ Druck und mit Unterstützung der Feder 8 auf den
Ventilsitz 10 gepreßt Gleichzeitig wird über das Distanzstück 17 der Auslaßventilkörper 14 von seinem
Ventilsitz 13 abgehoben, so daß die Arbeitsleitung 12 mit der Druckmittelableitung 16 in Verbindung steht.
Über den Verbindungskanal 20 beaufschlagt das Druckmittel auch die Kammer 19. Durch den in der
Kammer 19 anstehenden Druckmitteldruck wird der Betätigungsstößel 21 nach außen gegen den Übertragungshebel
26 gedrückt. Außerdem wird durch den in der Kammer 19 anstehenden Druckmitteldruck der
Betätigungskolben 18 im Betätigungssinne beaufschlagt. Infolge einer entsprechenden Bemessung der Druckflächen
ist jedoch die auf den Hauptventükörper 9 im Schließsinne wirkende Kraft größer als die vom
Betätigungskolben 18 im Betätigungssinne ausgeübte Kraft. Somit bleibt der Weg von der Druckmittelzuleitung
3 zur Arbeitsleitung 12 gesperrt, während der Weg von der Arbeitsleitung 12 zur Druckmittelableitung 16
geöffnet bleibt.
Das Entriegeln und Einschalten des Steuerventils erfolgt durch Annäherung oder Einschaltung des
Schaltmagneten 39, dessen Südpol in Richtung auf das Steuerventil weist (siehe F i g. 2). Durch Einwirkung des
Magnetfeldes des Schaltmagneten 39 auf die Magnete 33 und 34 der Verriegelungswippe 30 wird zunächst die
Verriegelungswippe 30 entgegen dem Uhrzeigersinn und entgegen der Kraft der Torsionsfedern 38 in ihre
Entriegelungsstellung verschwenkt. Infolgedessen gibt die Raste 36 den Raststift 37 am Übertragungshebel 26
frei. Im Anschluß daran, und zwar erst, wenn die Einwirkung des Feldes des Schaltmagneten 39 auf die
Magnete 24 und 25 der Betätigungswippe 22 groß genug ist, wird der am rechten Ende der Betätigungswippe 22
befindliche Magnet 25 von der Platte 29 abgerissen und die Betätigungswippe 22 im Uhrzeigersinn verschwenkt,
bis der am linken Ende der Betatigungswippe 22 befindliche Magnet 24 in die Nähe der Platte 29 gelangt
und von dieser in dieser Stellung festgehalten wird. Die Haltekraft zwischen dem Magneten 24 und der Platte 29
ist so bemessen, daß sie die ihr entgegengerichteten Kräfte soweit übersteigt, daß die Betatigungswippe 22
in ihrer Einschaltstellung verbleibt.
Bei Betätigungsstellung der Betätigungsvorrichtung wird der Betätigungsstößel 21 vom Übertragungshebel
26 nach rechts gedrückt und verschiebt über den Betätigungskolben 18, den Auslaßventilkörper 14 und
das Distanzstück 17 den Hauptventilkörper 9 entgegen der Kraft der Feder 8 und entgegen dem in der Kammer
5 anstehenden Druckmitteldruck in seine Öffnungsstellung. Dabei wird gleichzeitig der Auslaßventilkörper 14
gegen seinen Ventilsitz 13 gepreßt, so daß der Weg zwischen der Druckmittelzuleitung 3 und der Arbeitsleitjng
12 geöffnet ist und der Weg zwischen der Arbeitsleitung 12 und der Druckmittelableitung 16
abgesperrt ist Der Betätigungsvorgang wird durch den in der Kammer 19 anstehenden und auf den
Betätigungskolben 18 einwirkenden Druckmitteldruck unterstützt Um zu verhindern, daß sich im Druckmittelkanal
11 hinter dem Ventilsitz 10 des Hauptventilkörpers 9 ein den Schließvorgang des Steuerventils
behindernder Staudruck aufbaut, wenn das Druckmittel den Druckmittelkanal 11 mit großer Geschwindigkeit
durchströmt, sind der Druckmittelkanal 11 und das darin
befindliche Distanzstück 17 derart ausgebildet, daß sich der Strömungsquerschnitt diffusorartig erweitert Die
Bohrungen 7 im Gleitstück 6 haben Drosselwirkung, so daß der Hauptventilkörper 9 auch bei einem Bruch der
Feder 8 ausreichend im Schließsinne belastet ist
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung für ein
selbsthaltendes Steuerventil mit einer zum Steuern des Druckmittels dienenden Ventileinheit, mit einer
Betätigungswippe, an deren einem Ende ein magnetischer Nordpol und an deren anderem Ende
ein magnetischer Südpol angeordnet sind, wobei einem Ende der Betätigungswippe ein ferromagnetischer
Körper zugeordnet ist, der die Betätigungswippe in der Betätigungsstellung festhält, nach
Patent 19 21 166, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsvorrichtung (22—28) eine durch
das Magnetfeld des äußeren Schaltmagneten (39) betätigbare Verriegelungsvorrichtung (30—38) zugeordnet
ist und die Verriegelungsvorricntung die ■Betätigungsvorrichtung in ihrer Ruhesteilung festlegt
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung
eine um eine Achse (31) schwenkbare Verriegelungswippe (30) aufweist, an deren einem
Ende ein magnetischer Nordpol und an deren anderem Ende ein magnetischer Südpol derart
angeordnet sind, daß die Verriegelungswippe unter Einwirkung des Magnetfeldes des äußeren Schaltmagneten
(39) verschwenkt wird, daß starr mit der Verriegelungswippe eine Raste (36) verbunden ist
und daß die Betätigungsvorrichtung einen Raststift (37) aufweist, der zur Fixierung der Ruhestellung der
Betätigungsvorrichtung in die Raste der Verriegelungswippe einrastet
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungswippe
(30) im Verriegelungssinne zusätzlich durch eine Torsionsfeder (38) belastet ist
4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verstärkung und Übertragung der von der Betätigungswippe (22) erzeugten Betätigungskraft ein
Übertragungshebel (26) vorgesehen ist, der den Raststift (27) der Verriegelungsvorrichtung trägt.
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