DE2656137A1

DE2656137A1 - Umschaltventil

Info

Publication number: DE2656137A1
Application number: DE19762656137
Authority: DE
Inventors: Ichiro Nakamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1977-11-03
Also published as: JPS5272928A; FR2334990A1

Description

PATENTANWÄLTE
SCHIFF v. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MARIAHILFPLATZ 2 Λ 3, MÖNCHEN 9O " POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8O0O MÖNCHEN 95

HITACHI, LTD. 10. Dezember 1976

DA-12 343

"Umschaltventil

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil und allgemein ein Umschaltabsperrorgan sowie insbesondere ein schnell auslösendes, schnell arbeitendes Umschalt-Absperrorgan oder -ventil, das beispielsweise im Zusammenhang mit einer Betätigungseinrichtung für einen Leistungsschalter verwendet werden kann.

Ein Umschaltventil, welches den Durchfluss eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums oder eines unter Druck stehenden Fluids, beispielsweise von unter Druck stehendem Öl oder komprimierter Luft schaltet bzw. umschaltet, und bei dem ein Kolben in einem Arbeitszylinder direkt oder indirekt betätigt bzw. angetrieben wird, ist in zahlreichen Ausführungsformen und Bauweisen bereits bekannt. Üblicherweise wird das Schalten und der Antrieb für den Schalt- bzw. Umschaltvorgang bei derartigen Umschaltventilen durch eine elektromagnetische Antriebs- bzw. Auslöseeinheit bewirkt, die aus einem Elektromagneten und einem Joch.besteht, welches bei Erregung des Elektromagneten angezogen wird.

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Bei dieser Art von elektromagnetischem Antrieb verstreicht jedoch eine relativ, lange Zeit von einigen 10 bis einigen 100 ms (Millisekunden) zwischen dem Auftreten eines Arbeitsbefehles oder eines Auslösesignales bis zum Fluidstrom-Schalten bzw. -Umschalten durch die Arbeitsweise des Umschaltventils. Bei bestimmten Geräten oder Einrichtungen, beispielsweise bei Leistungsschaltern ist es erforderlich, einen fehlerhaften oder zerstörenden Strom innerhalb von einer oder zwei Perioden, oder bei einer Netzfrequenz von 50 Hz innerhalb von 20 ms bis 40 ms abzuschalten, nachdem ein Abschalt- bzw. Öffnungsimpuls auftritt.

Damit der Leistungsschalter in einem derartig kurzen Zeitraum voll geöffnet bzw. in den nicht leitenden Zustand gebracht werden kann, muss eine für den elektrischen Schalter vorgesehene Betätigungseinrichtung ein Kontaktelement innerhalb von 1 ms bis 6 ms nach dem Auftreten des Auslöseimpulses in die geöffnete Stellung gebracht werden, normalerweise besteht die Betätigungseinrichtung aus einer mit unter Druck stehendem Fluid angetriebenen Einrichtung, die aus einem Zylinder und einem Kolben zusammengesetzt ist. Da eine Kraft von einigen Tonnen bis 10 oder mehr Tonnen als Ausgangsdruck oder -kraft bei der Antriebseinrichtung erforderlich ist, wird ein Hauptventil zur Verstärkung zwischen das Umschaltventil und die von unter Druck stehendem Fluid betriebene Antriebseinrichtung angeordnet. Daher muss auch die Arbeitszeitverzögerung des Hauptventils mit in Rechnung gestellt werden. Dann muss das Umschaltventil innerhalb von 0,2 ms nach Auftreten des Auslöse- bzw. Öffnungsimpulses in Betrieb gesetzt und der Vorgang dann in 1 ms bis 2 ms beendet sein. Mit einer elektromagnetischen Antriebseinheit, die aus einem Elektromagneten und einem Joch besteht, ist es jedoch schwierig, das Umschaltventil in diesem sehr kurzen, zuvor erwähnten Zeitraum zu betätigen.

Es wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine aus einem Permanentmagneten und einer ■ Antriebsspule bestehenden elektromagnetischen Antriebseinheit anstelle der elektromagnetischen Antriebseinheit in dem Elektromagneten und dem Joch

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verwendet wird.

Bei diesem Verfahren treten jedoch die nachfolgend erläuterten Schwierigkeiten auf. Die elektromagnetische Antriebseinheit und ein Umschaltventilteil, das den Fluidstrom umschaltet, sind unabhängig voneinander, jeweils einzeln aufgebaut. Danach werden sie so zusammengebaut, dass sie in axialer Richtung aneinander angrenzend nebeneinander liegen. Daher muss die Ausrichtung zwischen den beiden Bauteilen auf der Seite der Verbindungsflächen vorgenommen werden und ist äusserst schwierig. Darüberhinaus wird die Vorrichtung in ihren Abmessungen recht gross. Da die zylinderförmige Antriebsspule darüberhinaus an einem Ende eines Kolbens oder einer Ventilspindel angeordnet ist,so daß die Spule auf der abgewandten Seite des Kolbens bzw. relativ weit vom Kolben entfernt liegt, befindet sich der Schwerpunkt der Antriebsspule an einer Stelle, die weit vom Halterungsteil des Kolbens bzw. der Ventilspindel abliegt. Dadurch wird die exzentrische Belastung bzw. die auf Grund der Unwucht am Kolben bzw. an der Ventilspindel auftretende Kraft gross und es kann sich nur sehr schwer ein Ölfilm auf dem Lagerteil oder Halterungsteil bilden. Aus diesem Grunde kann der Kolben oder die Ventilspindel nicht weich und leicht gleiten und es lässt sich kein Umschaltventil schaffen, das ausreichend schnell arbeitet und ausgelost werden kann-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Umschaltventil zu schaffen, das die Nachteile der herkömmlichen Umschaltventile nicht aufweist und zu einer schnell ansprechenden Umschalt ventil vorrichtung mit kleinen Abmessungen führt, bei der eine Ausrichtung zwischen der elektromagnetischen Antriebseinheit und dem Umschaltventilteil leichter und sicherer durchgeführt werden kann und die Bewegung einer Ventilspindel oder einer Spule weich, glatt und ohne Widerstand vor sich geht.

Diese Aufgabe v/ird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 angegebene Umschaltventil gelöst.

Erfindungsgemäss ist ein Umschaltventilteil innerhalb einer

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elektromagnetischen Antriebseinheit angeordnet und die Ventilwelle bzw. der Ventilkolben bzw. die Ventilspindel des Umschaltventilteils ist im wesentlichen konzentrisch zu einer Antriebsspule der elektromagnetischen Antriebseinheit angeordnet..

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform werden die zylinderförmige Antriebsspule, die Teil der elektromagnetischen Antriebseinheit ist, und ein Spulenkörper, der die Spule trägt, durch mechanische Verbindung derselben mit nur dem Umschaltventilkolben bzw. dem Umschaltventil des Umschaltventilteils gehalten, so dass eine durch die elektromagnetische Antriebseinheit hervorgerufene Antriebskraft sicher auf das Umschaltventil übertragen wird und dieses zuverlässig und sicher betätigt.

Ein innerer magnetischer Kraftflussweg der elektromagnetischen Antriebseinheit ist zylinderförmig ausgebildet, so dass es leicht möglich ist, das Umschaltventilteil innerhalb des elektrischen Kraftflussfeldes anzuordnen.

Die Erfindung schafft also ein Umschaltventil, welches den Strömungsweg einss unter Druck stehender. Fluids, beispielsweise von unter Druck stehendem Öl oder von komprimierter Luft schaltet bzw. umschaltet, wobei der Ventilkolben oder die Ventilspindel dieses Umschaltventiles durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben wird. Bei dem sehr schnell ansprechenden Umschaltventil befindet sich der Umschaltventilteil innerhalb einer elektromagnetischen Antriebseinheit und ist zu dieser konzentrisch angeordnet, so dass die exzentrische Belastung bzw. die Unwucht auf ein Antriebsteil der elektromagnetischen Antriebseinheit gering oder praktisch nicht vorhanden ist, so dass die Vorrichtung sehr schnell ausgelöst wird und arbeiten kann. Das schnelle Umschaltventil wird im Zusammenhang mit Einrichtungen verwendet, bei denen eine sehr schnelle Arbeitsweise erforderlich ist, wie dies beispielsweise bei Betätigungseinrichtungen für einen Leistungsschalter gefordert wird.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispxelsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch den Aufbau dner Ausführungsform, bei der das erfindungsgemässe, schnelle Umschaltventil im Zusammenhang mit einer Betätigungseinrichtung für einen Leistungsschalter eingesetzt wird,

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch den Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemässen, schnellen Umschaltventil s,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie IH-III,

Fig. 4- einen senkrech ten Quer.schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Umschaltventilteils,

Fig. 5 einen senkrechten Querschnitt durch eine Anordnung gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen, schnellen Umschaltventils,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der in Fig. 5 eingezeichneten Schnittlinie VI-VI,

Fig. 7 einen senkrechten Querschnitt durch den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen, schnellen Umschaltventils,

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der in Fig. 7 eingezeichneten Schnittlinie VIII-VIII,

Fig. 9 und 10 senkrechte Querschnitte durch jeweils andere Ausführungsbe?\spiele des Lmschaltventilteiles und

Fig.11 ein zu Vergleichszwecken vorgesehenes Kennlinien-Diagramm, das die Verschiebungskennlinie in Abhängigkeit der Zeit bei der Betätigungseinrichtung für den Leistungsschalter wiedergibt, wobei einmal das erfindungsgemässe Umschaltventil und zum andern ein herkömmliches Umschaltventil verwendet wird.

Fig. 1 zeigt eine für einen Leistungsschalter vorgesehene Betätigungseinrichtung, bei der als Arbeitsmedium unter Druck stehendes Öl verwendet wird. Diese Betätigungseinrichtung umfasst ein schnelles, erfindungsgemässes Umschalter-Absperrorgan oder -ventil 100, das bei Auftreten eines elektrischen Befehls zum

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Öffnen sehr schnell anspricht bzw. auslöst, ein Hauptsteuer-Absperrorgan oder -ventil 200, das vom schnellen Umschalterventil 100 betätigt wird, eine steuernde, aus einem Zylinder und einem Kolben bestehende Einrichtung 300, wobei der Kolben vom Hauptsteuer-ventil zwischen zwei Stellungen hin- und herbewegt wird sowie einen Trenn- oder Leistungsschalter 400, der von der Einrichtung 300 geöffnet oder geschlossen wird.

Die Einzelheiten des schnellen Umschaltventils 100 werden nachfolgend anhand der Fig. 2, sowie der weiteren Figuren ausführlich beschrieben.

Das schnelle Umschaltventil 100 wird anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, bei dem es als Dreiwege-Umschaltventil mit zwei VentilStellungen vorliegt.

Die Wege für die Magnetfeldlinien der elektromagnetischen Auslöseeinheit 110 werden durch zylindrische Jochs 112 gebildet, die an beiden Enden eines Permanentmagneten 111 und eines zylinderförmigen Poles 113 vorgesehen sind.

Eine zylinderförmige Spule 114, die um einen Spulenkörper 115 zylindrisch gewickelt ist, befindet sich zwischen einem zylir-derförmigen Magnetpol 113A, der an einem Ende des Poles 113 ausgebildet ist, und einem zylindrischen Magnetpol 112A auf der Seite des Joches 112, die dem Spalt g zugewandt ist, d. h. die Spule 1-14 befindet sich in dem Spalt g.

In dem Pol 113 ist eine Büchse 117 befestigt, in der eine Spule oder ein Kolben 116 angeordnet ist. Der Kolben 116 ist mit einer Schraube oder einem Bolzen 118 am Trägerschaft 115A des Spulenkörpers 115 befestigt.

Vorteilhafterweise ist wenigstens die Büchse II7 oder der Kolben 116 aus nicht-magnetischem Werkstoff hergestellt, so dass eine glatte, weiche Bewegung des Kolbens 116, die auf Grund des Einflusses eines magnetischen Kraftflusses vom Pol 113 her, verhindert werden könnte, vor sich gehen kann.

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Die Hülse 117 besitzt Fluiddruckkammern 119, 120 und 121. Diese Druckkammern stehen mit Fluidbehältern 125, 126 und 12? über Kanäle 122, 123 bzw. 124 in Verbindung.

Die Fluidbehälter 125, 126 und 127 stehen über Kanäle 128, 129 und 130, die in der Büchse II7 vorgesehen sind, mit den Öffnungen 131 usw. in Verbindung (die Öffnungen, in die Kanäle 129 und 130 münden, sind nicht dargestellt).

Bei herkömmlichen Ventilen ist die Büchse in einem Ventilkörper eingeschlossen, wogegen bei' der vorliegenden Ausführungsform der Pol II3 der elektromagnetischen Auslöseeinheit 110 auch als Ventilkörper dient.

Bei dem beispielsweise in dieser Weise aufgebauten Umschalterventil gelangt das unter Druck stehende Fluid zu der dem Fluidbehälter 127 zugehörigen Öffnung, eine Druckbelastung wird' an die dem Fluidbehälter 126 zugehörende Öffnung gelegt und ein Ausström-Öltank ist mit der öffnung 13I verbunden, die dem Fluidbehälter 125 zugehört.

Wenn sich der Kolben 116 und die Büchse 117 in der in Fig. 2 dargestellten Lage zueinander befinden, fxiesst daher das unter Druck stehende Fluid vom Fluidbehälter 127 über den Kanal 124 in die Fluidkammer 121. Das Fluid gelangt dann über eine Kolbenoberfläche 136, durch die Fluidkammer 120, den Kanal 123, den Fluidbehälter 126 und die Fluidleitung 129 und wird der Last oder der zu betätigenden Einrichtung zugeführt.

Die Fluidkammer 119 'steht mit dem Tank für das ausströmende Öl über.einen Kanal 122, den Fluidbehälter 125, den Kanal 128 und die Öffnung 13I in Verbindung und wird auf einem geringen Druck gehalten.

Bei Auftreten eines Schaltbefehles fliesst nunmehr ein Strom durch die Spule 114. Dann wird der Spulenkörper 115 unter Einfluss der elektromagnetischen Kraft nach links bewegt und

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der mit dem Spulenkörper 115 verbundene Kolben 116 wird verschoben -

Die Lage, in der sich der Kolben 116 Jetzt hinsichtlich der Büchse 117 befindet, ist in Fig. 4 dargestellt.

Da der Kolben 11.6 sich nach links bewegt hat, liegt die rechte Seitenfläche eines Kegelteils oder eines Teils mit grösserem Durchmesser 132 des Kolbens nicht mehr auf einen Ventilsitz 134 und es entsteht ein Durchgang 135- Gleichzeitig liegt die linke Seitenfläche des Kolbenteils 136 an einem Ventilsitz 137 an und verschliesst den Durchgang 133- Daher ist das unter Druck stehende Fluid in der Fluidkammer 121 auf.Grund dessen, dass der Durchgang 133 verschlossen ist, eingeschlossen. Andererseits strömt das unter Druck stehende Fluid auf der Belastungsseite zum öltank für das ausströmende öl hin aus, weil der ,' Kegelteil 132 sich in einer geöffneten Stellung befindet.

In den Figuren sind Abdeckungen 139 und 140, Halterungsflansche 14-1 und 142, ein Kolbenschaft 143, des Kolbens 116, ein Oi-Ring 144 und Schrauben bzw. Bolzen 145, 146 und 147 dargestellt.

j5ei dem vorliegenden Ausx'ührungsbeispiel ist der Umschalterventilteil innerhalb der elektromagnetischen Auslöse- bzw. Betätigungseinheit angeordnet und als eine Einheit ausgebildet. Daher kann die Ausrichtung beider Komponenten beim Zusammenbau von derselben offenen Seite durchgeführt werden. Die Ausrichtung und der Zusammenbau ist sehr leicht durchzuführen. Darüberhinaus ist die am einen Ende des Kolbens 116 befestigte Antriebs- bzw. Erregerspule 114 auf derselben Seite wie der Kolben 116 angeordnet. Daher liegt der Schwerpunkt bzw. der Mittelpunkt der Spule 114 in der Nähe des Halterungsteils des Kolbens 116, eine exzentrische Belastung oder ein exzentrischer Druck auf den Kolben 116 ist daher merklich geringer und die Bewegung des Kolbens erfolgt sanft und weich. Darüberhinaus ist auf Grund dessen, dass der Umschaltventilteil innerhalb der elektromagnetischen Auslöseeinheit angeordnet ist, die axiale Länge kleiner und auf Grund dessen, dass der Pol II3 als Ventilkör-

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per dient, wird der Aufbau vereinfacht und die gesamte Vorrichtung kann in kleineren Abmessungen hergestellt werden.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde als Beispiel ein Umschaltventil mit zwei VentilStellungen und drei Anschlüssen bzw. Öffnungen herangezogen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Umschaltventil beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann vielmehr im Zusammenhang mit den verschiedensten Umschaltventilen eingesetzt und vorteilhaft verwendet werden, beispielsweise bei Zweiweg-Umschaltventilen mit zwei Ventilstellungen für die Umschaltkanäle oder -leitungen 152 und 154·? wie dies in Fig. dargestellt ist, oder für Vierweg-Umschaltventile mit drei VentilStellungen, die nicht dargestellt sind.

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, kann der KoIbenteil 136, also der. hervorstehende Teil zwischen zwei Nuten gemäss Fig. M-in einem Spindel- oder Rohrventil 136¹ oder in einer Einschiebersteuerung 1J6¹ (poppet valve) in einem Umschaltventil mit zwei VentilStellungen und drei Wegen bzw. drei Anschlüssen ausgebildet sein.

Ü3 Fig. 5 und 6 neigen weitere Ausfuhrungsformen, bei denen die vorliegende Erfindung im Z->sp "aenhang mit Dreiwege-Ventil en, die zwei VentilStellungen aufweisen, wie dies bei dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel der Fall war, angewandt wird.

Diese Ausführungsform weist im wesentlichen denselben Aufbau wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel auf. Ein Unterschied besteht darin, dass die Strömungskanäle 128, 129 und 130, die eine Verbindung zwischen den Fluidbehältern 125, und 127 und den entsprechenden Öffnungen (nur die Öffnungen 13I und 148 sind in der Zeichnung dargestellt) herstellen, im Pol 113- ausgebildet sind. Die Arbeitsweise entspricht der des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels und soll hier nicht nochmal wiederholt werden.

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Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform darin, dass eine Magnetspule 160 anstelle eines Permanentmagneten verwendet wird, um den Pol 113» das Joch 112 usw. der elektromagnetischen Auslöse- bzw. Erregereinheit 110 zu erregen. Der weitere Aufbau bei dieser Ausführungsform entspricht dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel und soll hier im einzelnen nicht nochmals erläutert werden.

Anhand von Fig. 1 soll die Betätigungseinrichtung für den Leistungsschalter, mit dem das schnelle Umschaltventil 100 gemäss der vorliegenden Erfindung zusammen eingesetzt wird, erläutert werden.

Das Hauptsteuerventil 200, das zum Umschalten vom schnellen Umschaltventil 100- betätigt wird, besteht aus einem Ventilkörper 201, einer im Ventilkörper 201 vorgesehenen Büchse 203» einer in der Büchse 203 angeordneten Spule 205 bzw. eines in der Spule angeordneten Kolbens 205 und einem Mantel oder einer Abdeckung 207 zum Verschliessen der Spule oder des Kolbens.

Die Buchse 203 und die Spule bzw. der Kolben 205 sind im wesentlichen genauso wie d-ie entsprechenden Teile ita schnellen Umschaltventil 100 ausgebildet. Ein Ventilkegelteil 209, ein Spulen- oder Kolbenteil mit vergrössertem Durchmesser 211, Fluidkammern 215» 217 usw. weisen grössere Abmessungen auf. Daher wirkt das Ventil 200 als Verstärkerventil.

Auf der rechten Seite des Kolbenteils 211 mit vergrössertem Durchmesser befindet sich eine Steuer- bzw. Auslöseflüssigkeit-Druckkammer 219,die mit einem das Schliessen des Schalters befehlenden Teils, der nicht dargestellt ist, über eine Steuer- bzi*. Auslöseflüssigkeit-Drucköffnung 225 in Verbindung steht.

Eine auf der linken Seite des Ventilkegelteils 209 liegende Steuerflüssigkeit-Druckkammer 213 steht mit der Druckkammer 120 des sch-nellen Umschaltventils 100 in Verbindung.

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Wie im weiteren noch erläutert wird, wirkt ein unter Hochdruck stehendes Fluid normalerweise auf die Fluidkammer 217 ein. Das unter Hochdruck stehende Fluid steht mit der Fluidkammer 121 des schnellen Umschaltventils 100 über einen Strömungskanal 221 in Verbindung.

Eine Fluidkammer 218 des "Ventilkegelsteils 209 steht mit einer ölauslassöffnung 223 in Verbindung.

Die aus einem Zylinder und einem Kolben bestehende, steuernde Einrichtung 300, die vom Hauptsteuerventil 200 betätigt wird, besteht aus einem Zylinderkörper 301, einem in Paßsitz im Zylinderkörper 301 eingesetzten Kolben 303 und einer Kolbenstange 305, die den Kolben 303 elektrisch vom Schalter 400 isoliert und ihn mechanisch mit demselben verbindet.

Kegelstumpfförmige vorstehende Teile 30? und 309 sind auf beiden Seiten des Kolbens 303 ausgebildet, so dass diese an den Enden des Arbeitshubes des Kolbens 303 eine Dämpfung bzw. eine Pufferung bilden. Am Kolben 303 ist eine Dichtung 315 vorgesehen. Links vom Kolben 303 befinden sich Fluidkammern 317 und 319 und rechts vom Kolben 303 befinden sich Fluidkammern 321 und 323. Die Fluidkammern 317 und 319 stehen joweils nar in einer Stromungsriehtung über ein Rückschlagventil 3II und die Fluidkammern 321 und 323 stehen jeweils ebenfalls nur in einer Stromungsriehtung über ein Rückschlagventil 313 miteinander in Verbindung.

Die Rückschlagventile 311 und 313 sind dazu vorgesehen, um eine Pufferung bzw. Dämpfung des Kolbens 303 zu erreichen und das unter Druck stehende Fluid in seiner Wirkung auf den Kolben 303 voll bzw. wirkungsvoll auszunützen.

Die Fluidkammer 317 steht mit der Fluidkammer 215 des Hauptsteuerventils 200 über einen Strömungskanal 325 in.Verbindung. Die Fluidkammer 323 steht mit einer nicht dargestellten Druckquelle über einen Strömungskanal 327 in Verbindung.

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Der Strömungskanal 527 steht auch, mit einer Fluidkammer 217 des Hauptsteuerventils 200 in Verbindung und führt das unter Druck stehende Fluid zu.

Fig. 1 zeigt den elektrischen Schalter 400 im leitenden, geschlossenen Zustand.

In dieser Schalterstellung wirkt das unter Druck stehende Fluid vom Strömungskanal 327 von beiden Seiten auf den Kolben 303 ein. Das unter Druck stehende Fluid wirkt auch auf die Steuer- bzw. Auslöseflüssigkeit-Druckkammer 213 des Ventilkegelteils 209 ein und hält den dargestellten Schaltungszustand aufrecht.

Wenn nun ein Befehl oder ein Signal zum Öffnen des elektrischen Schalters 400 an der Spule 114 des schnellen Umsehaltventile 100 auftritt oder an die Spule 114 angelegt wird, wird der Kolben 116 in der zuvor beschriebenen Weise für das Umschalten verschoben. Dadurch strömt das unter Druck stehende Fluid in der Fluidkammer 120 aus und weiterhin strömt auch das unter Druck stehende Fluid in der Steuerflüssigkeit-Druckkammer 213 des Ventilkegelteils 209 des HauptSteuerventils 200 aus, so dass der Ventilkegelteil 209 nach links verschoben wird, wie dies in der Figur dargestellt ist.

Infolgedessen wird die Zuführung des unter Druck stehenden Fluids in die Fluidkammer 215 durch den Kolbenteil 211 des Kolbens 205 unterbunden und das unter Druck stehende Fluid in der Fluidkammer 209 und in der Fluidkammer 317 der aus dem Kolben und dem Zylinder bestehenden Einrichtung 3OO fliesst durch Öffnen des Ventilkegelteils 209 zur Auslassöffnung hin aus.

Daher verringert sich der Druck in_der Fluidkammer 317 auf der linken Seite, des Kolbens 303 und der Kolben 303 wird schnell nach links gedrückt, wie dies in der Figur dargestellt ist und öffnet den elektrischen Schalter 400.

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Fig. 11 zeigt einen Vergleich, der Arbeitskennlinien eines herkömmlichen schnellen Umschaltventils, bei dem eine elektromagnetische Erregereinheit und ein Umschaltventil in axialer Richtung getrennt voneinander vorgesehen sind, einerseits und des erfindungsgemassen, schnellen Umschaltventils andererseits.

Die ausgezogenen Linien geben die Kennlinien wieder, die mit der erfindungsgemassen Einrichtung erhalten werden und die gestrichelten Linien sind die Kennlinien bei dem bekannten Ventil.

Wenn ein Befehl oder ein Signal zum Öffnen des Schalters zum Zeitpunkt tg auftritt, fliesst ein Erregerstrom I- durch die Spule 114. Gemäss der vorliegenden Erfindung beginnt die Ver-' Schiebung der Spule 116 beim schnellen Umschaltventil 100 zum Zeitpunkt t^ und der gesamte Hub ist zum Zeitpunkt tg vollendet. Bei der herkömmlichen Einrichtung beginnt die Verschiebung zum Zeitpunkt t₂ und der vollständige Arbeitshub ist zum Zeitpunkt tg beendet. Mit der herkömmlichen Einrichtung verstreicht also mehr Zeit.

Infolgedessen treten auch Unterschiede bei der Verschiebung D des Hauptsteuerventils 200 und bei der Verschiebung D der aus dem Kolben und dem Zylinder bestehenden Einrichtung auf. lü chi ie d al ich. ergibt sich du Differenz der Arbeitszeit bzw. der Betätigungsz3it von (t^ - t^).

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Leerseite

Claims

Umschaltventil, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Antriebseinheit (110) mit einem ersten magnetischen Kraftflussweg (113), de:r an seinem einen Ende in Form eines zylindrischen Magnetpoles (11JA) ausgebildet ist, einem zweiten magnetischen Kraftflussweg (112), der an seinem einen Ende in Form eines zylindrischen Magnetpoles (112A) ausgebildet ist, welcher der Aussenseite des zylindrischen Magnetpoles (113A) gegenüber und konzentrisch dazu liegt und über einen Spalt (g) und seinem anderen Ende mit dem anderen Ende des ersten magnetischen Kraftflussweges (113) magnetisch gekoppelt ist, Einrichtungen (111, 160), die den ersten und zweiten magnetischen Kraftflussueg (112, 113) erregen und im Spalt (g) einen magnetischen Kraftfluss erzeugen, einer im Spalt (g) angeordneten Ringspule (114·), die bei durch sie hindurchfliessendem Strom auf Grund der dabei entstehenden Abstossungskraft angetrieben wird und einem Spulenträger (115), der die Ringspule (114·) trägt und deren Haiterungsschaft (115A) an einem Bereich der Zylinderachse der jeweiligen Magnetpole (112A, 113A) liegt, und durch ein TJmschaltventilteil mit einer mehrere Pluidkanäle (122, 123, 124·; 128, 129, 130) aufweisenden Buchse (117) und einem in aer Buchse (117j angeordneten Umschaltventilkolben (116), der die Fluidkanäle (122, 123, 124-; 128, 129, 130) unter Einfluss der elektromagnetischen Antriebseinheit (110) umschaltet, wobei das Umschaltventilteil konzentrisch in der elektromagnetischen Antriebseinheit (110) angeordnet ist.
2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste magnetische·Kraftflussweg (113) zylinderförmig ausgebildet und der Umschaltventilteil im Zylinder angeordnet ist.

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3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspule (114-) und der Spulenträger (115) durch Verbinden des Halterungsschaftes (115A) des Spulenträgers (115) mit nur dem Umschaltventilkolben (116) des Umschaltventilteiles gehaltert werden.
4-, Umschaltventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (111, 160), die den ersten und zweiten magnetischen Kraftflussitfeg (112, 113) erregen, aus einem Permanentmagnet besteht, der in einem Zwischenteil des zweiten magnetischen Kraftflussweges (112) angeordnet ist.
5. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (111) ringförmig ist.
6. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (111, 160), die den ersten und zweiten magnetischen Kraftflussweg (112, 113) erregen, eine Magnetspule (160 ) ist, die zwischen dem ersten und zweiten magnetischen Kraftflussweg (112, 113) gewickelt j-nd angeordnet ist (F^g. 7 und 8).

7· Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidkanal (128, 129, 13O)₁ der mit der Buchse (117) des Umschaltventilteils in Verbindung steht, im ersten magnetischen Kraftflussweg (113) ausgebildet ist (Fig. 5 und 6). -

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