DE2410767C3 - Elektromagnetische Absperr- und Drosselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Absperr- und Drosselvorrichtung, die zum Einbau in die Ablaufleitung eines druckmittelbetätigten Stellmotors bestimmt ist, zwei elektromagnetisch betätigte Sitzventile aufweist und aus der Absperrstellung in zwei Drosselstellungen unterschiedlichen Drosselgrades umschaltbar ist

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 19 50 154) ist eine Stellmotor für ein Ventil vorgesehen, dessen Druckraum mit Hilfe einer Pumpe gefüllt und mit Hilfe der Absperr- und Drosselvorrichtung langsam oder rasch entleert wird, so daß im Normalfall eine allmähliche Rückbewegung, im Notlall aber eine sehr rasche Bewegung des Stellgliedes, also praktisch ohne Drosselwiderstand, möglich ist Zu diesem Zweck weist die Absperr- und Drosselvorrichtung zwei parallelgeschaltete Rücklaufkanäle auf, von denen der eine einen zusätzlichen Drosselwiderstand besitzt und die beide als Verschlußstück eine Kugel aufweisen, welche vom klappbaren Anker eines Elektromagneten belastet ist. Hierbei müssen die beiden elektromagnetischen Sitzventile je für sich montiert und die zu beiden Sitzventilen führenden Anschlüsse mit dem Arbeitsraum des Stellmotors verbunden werden.

Bei einer hydraulischen Servoanlage mit mehreren über Wegeventile gesteuerten Verbrauchern (DE-AS 21 58 870) ist es bekannt, in Reihe mit dem Wegeventil eines bevorzugten Verbrauchers ein Drosselventil anzuordnen, das in seiner Verschlußstellung einen höheren Drosselwiderstand, hervorgerufen durch eine im Verschlußstück vorgesehene Drosselöffnung, und in seiner Öffnungsstellung einen geringeren Drosselwiderstand bewirkt Dieses Drosselventil wird vom jeweiligen Arbeitsdruck des Druckmittels verstellt und ist in einem Schieber gelagert, der einen Kurzschlußkanal für eine bei Mehrbelastung wirksam werdende Pumpe schließt.

Des weiteren ist ein magnetisch betätigtes Sitzventil (US-PS 31 25 321) bekannt, dessen Druckmitteldurchgang von der Magnetspule und abschnittsweise von

Magnetkernstücken umgeben ist. Der Anker trägt ein Verschlußstück, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und jenseits des Verschlußstücks einen Axialkanal aufweist. Dieses Verschlußstück ist von einem Ringraum umgeben, der über Querbohrungen mit dem Axialkanal 5 des Ankers in Verbindung steht.

Des weiteren ist ein Servomotor bekannt (DE-OS 16 01 772), bei dem vor und hinter den beiden, durch einen Kolben getrennten Arbeitsräumen eines Servomotors je ein elektromagnetisch betätigtes Schaltventil ι ο vorgesehen ist Von diesen vier Schaltventilen werden für jede Bewegungsrichtung zwei diagonal gegenüberliegende Schaltventile betätigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Absperr- und Drosselvorrichtung der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich der äußeren und inneren Montage zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden elektromagnetisch betätigten Sitzventile strömungsmäßig in Reihe geschaltet und baulich koaxial hintereinander zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, daß das eine Sitzventil nur Absperr- und Öffnungsfunktion bewirkt und das andere Sitzventil die Umschaltung von der einen in die andere Drosselstellung ermöglicht, wobei dem letztgenannten Sitzventil ein in dessen geschlossener Stellung den Ventilsitz umgehender Drosselkanal zur Erzielung der größeren Drosselwirkung vorgesehen ist, wogegen in der Offenstellung dieses Sitzventils die Strömung über einen dessen Verschlußstück umgebenden Ringraum und über Querbohrungen verläuft, daß der Druckmitteldurchgang jedes Sitzventils von seiner zugehörigen Magnetspule und abschnittsweise von deren Magnetkemstükken umgeben ist und daß ein Zwischenstück vorgesehen ist, daß die feststehenden Teile der beiden Sitzventile miteinander verbindet und einen deren Druckmitteldurchgänge verbindenden Weg aufweist.

Bei dieser Konstruktion sind alle Ventilfunktionen in einer Baueinheit zusammengefaßt, die nur an zwei Stellen mit dem übrigen System verbunden zu werden -to braucht. Da am Montageort selbst keine Verbindung zwischen den beiden Sitzventüen hergestellt werden muß und daher die beiden Sitzventile sehr dicht aneinanderrücken können, ergibt sich in der Regel auch eine nicht unerhebliche Platzeinsparung. Da die beiden Sitzventile durch ein die mechanische und die hydraulische Verbindung bewirkendes Zwischenstück miteinander verbunden werden, ist auch der innere Aufbau sehr einfach. Des weiteren können die beiden Sitzventile in einem weitgehenden Ausmaß aus einander gleichen Teilen bestehen, so daß sich Lagerhaltung, Reparaturmöglichkeiten usw. stark vereinfachen. Trotzdem lassen sich die gewünschten drei Stellungen durch einfache Ein-Aus-Befehle erzielen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafü·· gesorgt, daß der Drosselkanal von einem den Ventilsitz überlappenden Fortsatz des Ringraums ausgeht und eine den Ventilsitz tragende Wand durchsetzt An dieser Stelle läßt sich ein Drosselkanal in Form eine» öffnung mit einem sehr definierten Drosselwiderstand erzeugen. Durch Wahl der Anzahl bzw. Größe der Drosselöffnungen läßt sich der Drosselwiderstand nach Wunsch einstellen.

Statt dessen kann dafür gesorgt sein, daß der Drosselkanal das Verschlußstück durchsetzt. Auf diese Weise werden die zu beiden Seiten des Verschlußstücks befindlichen Axialkanäle unmittelbar miteinander verbunden.

Sehr günstig ist es, wenn die einander benachbarten Magnetkernstücke der beiden Sitzventile zu dem Zwischenstück vereinigt sind. Auf diese Weise wird die innere Montage der beiden Sitzventile noch weiter vereinfacht

Man kann ferner das Zwischenstück mit den einander abgewandten Magnetkernstücken der beiden Sitzventile je über eine Hülse aus nichtmagnetischem Material verbinden. Insgesamt ergibt sich damit eine beide Sitzventile durchsetzende Bauteilkombination, die mehrere Funktionen übernehmen kann, wie nachstehend erläutert wird.

Wenn der Außendurchmesser der beiden einander abgewandten Magnetkernstücke, des Zwischenstücks und der Hülsen gleich dem Innendurchmesser von Magneespulenträgern und Gehäuseteilen ist, ergibt sich ein axial durchgehendes Rohr, das zur Führung der beiden Spulenträger und der äußeren aus Magnetblech bestehenden Gehäuseteile der Sitzventile dient Hierdurch wird die Montage stark vereinfacht

Des weiteren kann wenigstens eine Hülse aus nichtmagnetischem Material mit dem einen anschließenden Magnetkernstück verlötet und mit dem anderen verschraubt sein. Dies erlaubt es, die genannten Teile durch Spulenträger und Gehäuseteile des Sitzventils zu stecken und sie miteinander zu verbinden. Beispielsweise geschieht di:s dadurch, daß die einander abgewandten Magnetkernstücke der beiden Sitzventile je einen Flansch aufweisen, durch welche die Gehäuseteile beider Sitzventile gegeneinander gespannt sind. Dies kann unter Zwischenschaltung einer Tellerfeder zwischen die Gehäuseteile beider Sitzventile geschehen. Die Toleranzen zwischen den Flanschen können aber auch durch verformbare, aus den Stirnplatten herausgebogene Lappen aufgenommen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der das Verschlußstück aufnehmende Anker jedes Sitzventils vorspannungsfrei gehalten und bei Erregung gegen die Strömungsrichtung bewegbar sein. Sobald die elektrische Spannung fortfällt, öffnen die Sitzventile unter dem Einfluß des Drucks, so daß bei Stromausfall die Absperrund Drosselvorrichtung automatisch in ihre Ruhestellung geht.

Das Verschlußstück kann eine elastische Scheibe sein, die von einem Ringrand des Ankers umgriffen ist, und der Ventilsitz kann durch einen Ringrand kleineren Durchmessers an einem Magnetkernstück gebildet sein, der von einer in Verlängerung des Ankerringrandes liegenden Stufe vorsteht. Schon bei Verwendung eines sehr flachen Ringrandes läßt sich der bei Erregung verbleibende Luftspalt zwischen Anker und Magnetkernstück sehr klein halten, was die Brummneigung vermindert.

Eine sehr einfache Ausführungsform ist gegeben, wenn das Verschlußstück als dünne elastische Scheibe auf eine Stirnfläche des Ankers aufgelegt, insbesondere geklebt ist. Dies empfiehlt sich besonders bei einem das Verschlußstück durchsetzenden Drosselkanal. Bei geringer Dicke der Scheibe ist die Brummneigung ohnehin gering. Sie kann aber durch übliche Maßnahmen, wie Doppelweggleichrichtung des Erregerstromes, noch weiter herabgesetzt werden.

Sodann können die nach außen ragenden Teile der ersten bzw. zweiten Magnetkernstücke je eine Ringnut mit eingelegtem O-Ring aufweisen. Durch Aufschieben zweier Tüllen an gegeneinanderzuspannenden Platten kann der elektrische Teil dieser Anordnung völlig vom Druckmittelteil getrennt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine elektromagnetische Absperr- und Drosselvorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt und

F i g. 2 eine Abwandlung des Ankers der Drosselvorrichtung.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Absperr- und Drosselvorrichtung weist zwei elektromagnetisch betätigte Sitzventile 1 und 2 auf. Das Sitzventil 1 besitzt eine Magnetspule 3 auf einem Träger 4 sowie Gehäuseteile, die aus einem U-förmigen Blech 5 und einer Platte 6 aus magnetisierbarem Material bestehen. Das Sitzventil 2 besitzt eine Magnetspule 7 auf einem Träger 8 und Gehäuseteile, die aus einem U-förmigen Blech 9 und einer Platte 10 aus magnetisierbarem Material bestehen.

Das Sitzventil 1 weist ferner ein Magnetkernstück 11 mit einem Axialkanal 12, ein Magnetkernstück 13 mit einem Axialkanal 14 und einen Anker 15 mit einem Axialkanal 16 auf. Die beiden Magnetkernstücke 11 und 13 sind über eine Hülse 17 miteinander verbunden. Diese Hülse besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie Messing. Die Hülse 17 ist mit dem Magnetkernstück 13 silberverlötet und mit dem Magnetkernstück 11 über ein Gewinde 18 verschraubt, wobei das Gewinde abgedichtet werden kann, z. B. mit einem handelsüblichen Dichtungsmittel.

Als Verschlußstück 19 dient eine Scheibe aus elastischem Material, die von einem Ringrand 20 des Ankers 15 umgeben ist. Der Ventilsitz 21 wird durch einen Ringrand mit kleinerem Durchmesser als dem Ringrand 20 gebildet. Der Stirnfläche des Ringrands 20 steht eine Stufe 22 gegenüber. Demzufolge können bei Erregung Magnetlinien einerseits zwischen der Stirnfläche des Ringrandes 20 und der Stufe 22 übertreten und wegen der Zusammenpressung des elastischen Verschlußstückes 19 auch zwischen dem Innenumfang des Ringrandes 20 und dem Außenumfang des den Ventilsitz 21 bildenden Ringrandes.

Der Ventilsitz 21 wird von einem Ringraum 23 umgeben, der einen Fortsatz 24 hat, der den Ventilsitz überlappt. In diesem Überlappungsbereich befindet sich ein Drosseikanal 25 in Form einer Öffnung. Ferner gehen von dem Ringraum 23 öffnungen 26 aus, die zum Axialkanal t6 des Ankers führen. Der Hub des Ankers ist durch einen Anschlag 27 am Magnetkernstück 13 beschränkt.

Das Sitzventil 2 hat bis auf den durch den Fortsatz 24 gebildeten Überlappungsteil des Ringraums 23 und den Drosselkanal 25 den gleichen Aufbau wie das Sitzventil 1. Demzufolge ist ein Magnetkernstück 28 mit einem Axialkanal 29, ein Magnetkernstück 30 mit einem Axialkanal 31, ein Anker 32 mit einem Axialkanal 33 und eine Hülse 34 aus nicht magnetisierbarem Material vorhanden, die mit dem Magnetkernstück 30 silberverlötet und mit dem Magnetkernstück 28 über ein Gewinde 35 verschraubt ist Es gibt ein Verschlußstück 36 aus elastischem Material und einen Ventilsitz 37, einen Ringraum 38 und Durchbrüche 39 vom Ringraum 38 zum Axialkanal 33 des Ankers.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Magnetkernstück 11 des Sitzventils 1 und das Magnetkernstück 30 des Sitzventils 2 zu einem einstückigen Zwischenstück 40 vereinigt. Das Magnetkernstück 28 des Sitzventils 2 hat einen Flansch 41, das Magnetkernstück 13 des Sitzventils 1 hat einen Flansch 42. Zwischen die Böden der U-förmigen Bleche 5 und 9 der Gehäuse ist eine Tellerfeder 43 gelegt. Ferner sind die beiden äußeren Magnetkernstücke 28 und 13 je mit einem Innensechskant 44 bzw. 45 versehen.

Man kann auch auf die Tellerfeder 43 verzichten, beispielsweise wenn aus den Platten 6 und 10 Lappen gestanzt und herausgebogen werden, die sich zum Toleranzausgleich verformen. Man kann ferner statt der Innensechskante Außensechskante verwenden und die Rohranschlüsse innen vornehmen.

Bei der Montage wird so vorgegangen, daß das Magnetkernstück 13 des Sitzventil 1 mit der angelöteten Hülse 17 mit dem Zwischenstück 40, an welchem bereits die Hülse 34 angelötet ist, verschraubt wird, wobei sich der Anker 15 bereits an Ort und Stelle befindet. Dann werden von oben her Träger und Gehäuse des Sitzventils 1, die Tellerfeder 43 sowie Träger und Gehäuse des Sitzventils 2 aufgeschoben. Alsdann wird der Anker 32 eingesetzt und das Magnetkernstück 28 mit der Hülse 34 über das Gewinde 35 verschraubt, wobei die beiden Innensechskante 44 und 45 zum Ansetzen der entsprechenden Werkzeuge dienen. Nunmehr ist die gesamte Anordnung betriebsfertig montiert. In Ringnuten an den beiden äußeren Magnetkernstücken sind O-Ringe 46 und 47 eingelegt Durch Überschieben von zylindrischen Flanschen 48,49 an mit Durchbrüchen versehenen Platten 50, 51, die gegeneinander gespannt werden, kann die Gesamtanordnung festgehalten und gleichzeitig der elektrische Teil gegen den Druckmittelteil abgedichtet werden.

Es sei angenommen, daß die dargestellte Vorrichtung in die zum Tank führende Ablaufleitung eines durch ein Druckmittel verstellbaren Stellmotors gelegt ist, wobei die Strömungsrichlung von oben nach unten erfolgt. Sind beide Sitzventile 1 und 2 erregt, ergibt sich der dargestellte Zustand. Die Ablaufleitung ist abgesperrt. Wird das Sitzventil 2 entregt, so öffnet es und Druckflüssigkeit kann über den Drosseikanal 25 hohen Drosselwiderstandes in den Tank abfließen. Das bedeutet, daß — solange das Sitzventil 2 entregt ist — das Stellglied des Stellmotors allmählich aus seiner vorgegebenen Lage in Richtung auf die Ruhelage bewegt wird. Wird auch das Sitzventil 1 entregt, so wird der Anker ebenfalls durch das Druckmitte! verschoben, und es entsteht eine Drosselöffnung sehr kleinen Widerstandes. Demzufolge kann die Druckflüssigkeit sehr rasch vom Stellglied in den Tank abströmen.

In F i g. 2 ist eine Abwandlung des Ankers 15 des Sitzventils 1 veranschaulicht Dieser Anker besitzt eine Stirnfläche 52, auf die ein Verschlußstück 19' in der Form einer dünnen elastischen Scheibe aufgelegt ist Beispielsweise handelt es sich um eine Gummischeibe mit einer Dicke von 0,2 mm. Diese Scheibe ist auf die Stirnfläche 52 aufgeklebt oder aufvulkanisiert Das Verschlußstück 19' und die Stirnfläche 52 durchsetzt ein Drosselkanal 25', der demnach den Axialkanal 12 des Magnetkernstücks 11 direkt mit dem Axialkanal 16 des Ankers 15 verbindet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Absperr- und Drosselvorrichtung, die zum Einbau in die Ablaufleitung eines druckmittelbetätigten Stellmotors bestimmt ist, zwei elektromagnetisch betätigte Sitzventile aufweist und aus der Absperrstellung in zwei Drosselstellungen unterschiedlichen Drosselgrades umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektromagnetisch betätigten Sitzventile (1, 2) strömungsmäßig in Reihe geschaltet und baulich koaxial hintereinander zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, daß das eine Sitzventil (2) nur Absperr- und Öffnungsfunktion bewirkt und das andere Sitzventil (1) die Umschaltung von der einen is in die andere Drosselstellung ermöglicht, wobei bei dem letztgenannten Sitzventil ein in dessen geschlossener Stellung den Ventilsitz (21) umgehender Drosselkanal (25, 25') zur Erzielung der größeren Drosselwirkung vorgesehen ist, wogegen in der Offenstellung dieses Sitzventils die Strömung über einen dessen Verschlußstück (19, 19') umgebenden Ringraum (23) und über Querbohrungen (26) verläuft, daß der Druckmitteldurchgang (12, 16, 29,

33) jedes Sitzventils von seiner zugehörigen Magnetspule (3, 7) und abschnittsweise von deren Magnetkernstücken (II, 13, 28,30) umgeben ist und daß ein Zwischenstück (40) vorgesehen ist, das die feststehenden Teile der beiden Sitzventile miteinander verbindet und einen deren Druckmitteldurch- Jo gänge verbindenden Weg (12,31) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (25) von einem den Ventilsitz (21) überlappenden Fortsatz (24) des Ringraums (23) ausgeht und eine den Ventilsitz -i^r> tragende Wand durchsetzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (25') das Verschlußstück (19') durchsetzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, -ίο dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Magnetkernstücke (11, 30) der beiden Sitzventile (1, 2) zu dem Zwischenstück (40) vereinigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (40) mit den einander abgewandten Magnetkernstücken (13, 28) der beiden Sitzventile (1, 2) je über eine Hülse (17,

34) aus nichtmagneiischem Material verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- so zeichnet, daß der Außendurchmesser jeweils der beiden einander abgewandten Magnetkernstücke (13,28), des Zwischenstücks (40) und der Hülsen (17, 34) gleich dem Innendurchmesser von Magnetspulenträgern (4,8) und Gehäuseteilen (5,6,9,10) ist 55 Π

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Hülse (17) aus nichtmagnetischem Material mit dem einen anschließenden Magnetkernstück (13) verlötet und mit dem anderen (11) verschraubt ist. so

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einander abgewandten Magnetkernstücke (13, 28) der beiden Sitzventile (1, 2) je einen Flansch (41,42) aufweisen, durch welche die Gehäuseteile (5, 6, 9, 10) beider Sitzventile gegeneinander gespannt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Gehäuseteile der beiden Sitzventile (1,2) eine Tellerfeder (43) gelegt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der das Verschlußstück (19, 36) aufnehmende Anker (15, 32) jedes Sitzventils (1, 2) vorspannungsfrei gehalten und bei Erregung gegen die Strötnungsrichtung bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (19) eine elastische Scheibe ist, die von einem Ringrand (20) des Ankers umgriffen ist, und daß der Ventilsitz (21) durch einen Ringrand kleineren Durchmessers an einem Magnetkernstück gebildet ist, der von einer in Verlängerung des Ankerringrandes liegenden Stufe (22) vorsteht

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (19') als dünne elastische Scheibe auf eine Stirnfläche (52) des Ankers aufgelegt, insbesondere geklebt ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen ragenden Teile der beiden einander abgewandten Magnetkernstücke (13, 28) der beiden Sitzventile (1, 2) je eine Ringnut mit eingelegtem O-Ring (46, 47) aufweisen.