DE2326085C3

DE2326085C3 - Durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung für ein selbsthaltendes Steuerventil

Info

Publication number: DE2326085C3
Application number: DE2326085A
Authority: DE
Inventors: Helmut 4300 Essen Lachmann
Original assignee: Dr H Tiefenbach & Co 4300 Essen GmbH
Current assignee: Dr H Tiefenbach & Co 4300 Essen GmbH
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2326085B2; DE1921166B1; DE2326085A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine durch das Magnetfeld eines äußeren Schaltmagneten betätigte Betätigungsvorrichtung für ein selbsthaltendes Steuerventil mit ^r>o 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 ferromagneti- v> scher 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 '·" des Patents 19 21 166. Solche Steuerventile werden beispielsweise an Fördermitteln verwendet und dienen da/u, druckmittdbetäligtc Klappen, Schleusen, Tore od. dgl. /11 betätigen, wenn das Magnetfeld eines äußeren .Schaltmagneten auf ihre Betätigungsvorrich- ■ tung einwirkt. Ausgebildet sein können die Schaltmugiiete entweder als Permanentmagnete, die sich an dem Steuerventil vorbeibewegen 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 erfindungsgemäße 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 Sloß- und/oder Rüttelkräften praktisch ausgeschlossen.

Im einzelnen gibt es verschiedene Kläglichkeiten, 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 einet; 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 Rüttelkriiften aus der Verriegclungsstclliing bewegt.

Schließlich kann bei der crfindungsgcmäUcn Betätigungsvorrichtung zur Verstärkung und Übertragung der von der Itctätigungswippc erzeugten Helätigiings·

kraft ein Übertragungsbebel vorgesehen sein, der den Raststift der Verriegelungsvorrichtung trägt

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich-, nung 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. t 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 Druckmittelzuleiiung 3

vorgesehen. Am Anfang der Druckmittelzuleituüg 3 ist ein Spaltfilter 4 angeordnet, der eventuelle Verunreini-

[ gungen des Druckmittels zurückhält Die Druckmittel-

" zuleitung 3 mündet in eine Kammer 5 ein, die ein

j[ kolbenartig ausgebildetes Gleitstück 6 aufnimmt In dem

Gleitstück 6 sind als Drossel wirkende Bohrungen 7

vorgesehen, die zum Durchtritt des Druckmittels durch

i- das Gleitstück 6 dienen. Außerdem ist das Gleitstück 6

_f von einem Ende her durch eine Feder 8 belastet die sich

η 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 \entilsitz 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 DistanzstUck 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. I) 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 Seile her auf den Auslaßventijkörper 14 einwirkt Der ßetätigungskolben 18 ist dichtend längsverschiebbar im Ventilgehäuse 1 geführt und ragt mit seinem einen linde in die Auslaßventilkammer 15 und mit seinem anderen Finde in eine weitere, im Ventilgehäuse 1 befindliche Kammer 19. Die Kammer 19 steht über einen Verbinclungskanal 20 mit der Kammer 5 in Verbindung und ist ständig mit Drtickiil/tlci 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

to 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 beicjen Magneten 24 und 25 sind so angeordnet, daß der in der Zeichnung am linken Ende der Betätigungswippe 22 befindliche Magnet 24 mit seinem Nordpol η sch 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 Obertragungshebel 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

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

r, 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 Betätigungswip-

)i pe 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 befindlichen Magnete 33 mit ihrem Südpol nach oben weisen, während die in der Zeichnung am rechter Ende der Wippenarme 32 befindlichen Magnete 24 mit ihrem Nordpol nach oben weisen. Die Wippenarme 32 sind starr mil einem Segment 35 verbunden, das unterhalb der Achse 31 der Verriegeluiigswippe 30 liegt. In dem Segment 35 ist eine Raste 35 vorgesehen, in die ein am Übcrlragungshebel 26 befindlicher Raststift 37 einrasten kann. Die Raste .16 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 Fig. 1). Durch Einwirkung des Magnetfeldes des Schaltmagneten 39 auf die Magnete 24 und 25 der Betätigungswippe 22 wird das rechte Ende der Betätigungswippe 22 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in Richtung auf die Platte 29 verschwenkt.

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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 Betätigungswippe 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 Uhrzeigersinn in die Verriegelungssteilung verschwenkt wird. Die Schwenkbewegung der Verriegelungswippe 30 wird durch die Torsionsfedem 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 Betätigungswippe 22 nicht mehr möglich sind. In dieser durch die Verriegelungsvorrichtung arretierten Stellung kann die Betätigungswippe 22 auch durch äußerlich einwirkende Stoß- oder Rüttelbewegung nicht aus ihrer Ruhelage verschwenkt werden.

Bei in Ruhestellung befindlicher Betätigungsvorrichtung wird der Hauptventilkörper 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

ία Betätigungskolben 18 im Betätigungssinne beaufschlagt. Infolge einer entsprechenden Bemessung der Druckflächen ist jedoch die auf den Hauptventilkörper 9 im Schließäinne wirkende Kraft größer als die vom Betätigungskolben 18 im Betätigungssinne ausgeübte

π 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

2) Verriegelungswippe 30 entgegen dem Uhrzeigersinn und entgegen der Kraft der Torsionsfedem 38 in ihre Entriegelungsstellung verschwenkt. Infolgedessen gibt die RasJe 36 den Raststift 37 am Übertragungshebel 26 frei. Im Anschluß daran, und zwar erst, wenn die

«ι 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,

η bis der am linken Ende der Betätigungswippe 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

-"i Kräfte soweit übersteigt, daß die Betätigungswippe 22 in ihrer Einschaltstellung verbleibt.

wird der Betätigungsstößel 21 vom Übertragungshebel 26 nach rechts gedruckt 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

",ο gegen seinen Ventilsitz 13 gepreßt, so daß der Weg zwischen der Druckmittelzuleitung 3 und der Arbeitsleitung 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 isL

Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche;

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 ferromagneti- ι ο scher Körper zugeordnet ist, der die Betätigungswippe in der Betätigungsstellung festhält, nach Patent 1921 166, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsvorrichtung (22—28) eine durch das Magnetfeld des äußeren Schaltmagneten (39) betätigbare Verriegelungsvorrichtung (30—38) zugeordnet ist und die Verriegelungsvorrichtung die Betätigungsvorrichtung in ihrer Ruhestellung 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 Paste der Verriegelungswippe einrastet

3. Betätigungsvorrichtung narh 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 Betäti- w gungswippe (22) erzeugten Betätigungskraft ein Übertragungshebel (26) vorgesehen ist, der den Raststift (27) der Verriegelungsvorrichtung trägt.