DE3338418A1

DE3338418A1 - Magnetventil

Info

Publication number: DE3338418A1
Application number: DE19833338418
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Kg 7300 Esslingen; Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1983-10-22
Filing date: 1983-10-22
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPS60109682A; DE3338418C2; US4637433A; ES291632Y; CH666527A5; IT8423245A1; IT1175877B; JPH0369026B2; IT8423245A0; ES291632U

Description

1 ο.Oktober 1983 D 9157-nral

e s t ο KG., 73oo Esslingen

Kagnetventil

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil.

Magnetventile sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt, die in der Praxis aber nicht voll befriedigen. Beispielsweise finden zur Druckmittelversorgung von Arbeitszylindern regelmäßig 4/2-Wege-Magnetventile Verwendung. Diese sind vergleichsweise aufwendige Geräte, deren Fertigung und Montage mit hohen Kosten verbunden ist. 4/2-Wege-Magnetventile bauen groß, und aufgrund ihrer Anordnung im Abstand von dem Arbeitszylinder sind Druckmittelleitungen mit beträchtlichem Leitungsvolumen erforderlich. Diese bringen die Notwendigkeit für leistungsstarke Druckluftquellen mit sich, was wiederum einen hohen Aufwand bedingt, und sie können überdies zu Schaltverzögerungen bei der Übertragung des pneumatischen Signals führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und ein einzelteilarmes, mit geringem Aufwand zu fertigendes und leicht zu montierendes Magnetventil zu schaffen, das sich einer vorgegebenen Anschlußgeometrie in sehr flexibler Weise anpassen läßt und einen bislang unerreichten Grad an Miniaturisierung erlaubt, aufgrund dessen es sich quasi in die Anschlußverbindungseinheit eines Druckmittel-Arbeitszylinders integrieren läßt, eine kompaktere Anschlußform des Arbeitszylinders ermöglicht und zugleich die Schaltgeschwindigkeit und -sicherheit des Arbeitszylinders erhöht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetventil gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-3 Längsschnitte durch verschiedene Bauformen des erfindungsgemäßen Magnetventils;

Fig. 4 teilweise schematisch ein Anwendungsbeispiel des Magnetventils für den Anschluß eines Druckmittel-Arbeitszylinders;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Magnetventil

Fig. 1 in Verbindung mit einem Sehne11entlüftungsventil.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 , ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfxndungsgemäßen Magnetventils dargestellt. Es handelt sich um ein 3/2-Wege-Magnetventil mit einem Druckanschluß P, einem Arbeitsanschluß A und einer Entlastungsoffnung R. In einem ersten Schaltzustand des Magnetventils wird der Druckanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A verbunden, während die Entlastungsoffnung R verschlossen ist, und einem zweiten Schaltzustand des Hagnetventils wird die Verbindung zwischen dem Druckanschluß P und dem Arbeitsanschluß A unterbrochen und zugleich der Arbeitsanschluß A zur Entlastungsoffnung R hin entlüftet. Das Magnetventil besitzt einen Ventilkörper 1 mit einem ersten Druckmittelanschluß 2, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Arbeitsanschluß A eingenommen wird. An dem Ventilkörper 1 ist ein Schwenkteil 3 drehbar gelagert, und dieses Schwenkteil 3 trägt einen zweiten Druckmittelanschluß 4, der gemäß Fig. 1 dem Druckanschluß ? zugeordnet ist. In dem Ventilkörper 1 ist eine modulare Magnetventileinheit in Gestalt einer Ventilkartusche 5 enthalten. Die Ventilkartusche 5 beherrscht einen Strömungsweg zwischen dem ersten Druckmittelanschluß 2 und dem zweiten Druckmittelanschluß 4, und sie führt die genannte Schaltfunktion eines 3/2-Vege-Magnetventils aus.

Der Ventilkörper 1 besteht aus einer im wesentlichen kreiszylindrischen Buchse, die die Ventilkartusche 5 iⁿ einer axialen Mittelbohrung aufnimmt. Die Buchse ist zur einen

Seite hin offen, und die'Ventilkartusche 5 laßt sich, von der öffnung her in die Buchse einschieben. Nach dein Einbau der Ventilkartusche 5 wird die Öffnung mit einem Deckel 6 verschlossen. An der anderen Seite der Buchse ist ein Boden 7 vorgesehen, auf dem die Ventilkartusche 5 im eingebauten Zustand aufsteht. In axialer Verlängerung der Buchse ist an den Boden 7 ein Anschlußstutzen angeformt, der den Druckmittelanschluß 2 des Ventilkörpers 1 bildet. Der Anschlußstutzen ist als Gewindestutzen ausgebildet, und er kann in eine passende Gegenbohrung eines anzuschließenden hydraulischen oder pneumatischen Bauelements eingeschraubt werden. Hierzu ist von Vorteil, eine Partie der Buchse für den Angriff eines Schraubwerkzeugs geeignet zu gestalten, und insbesondere kann der Boden 7 die äußere Kontur eines Sechskantkopfes haben.

Der Boden 7 steht gegenüber der zylindrischen Buchse radial nach aussen vor, und er bildet einen Bund 8, auf dem das Schwenkteil 3 drehbar aufsitzt.

Das Schwenkteil 3 ist mit einem Ring 9 auf den Aussenmantel der zylindrischen Buchse aufgezogen. Es wird von der dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers 1 abgewandten Seite auf die Buchse aufgesteckt, und seine Aufschubtiefe wird durch eine Anlägestellung an dem Bund 8 begrenzt. Das Schwenkteil 3 wird in dieser Anlagestellung mittels eines Sprengrings

in
1o fixiert, dei/ einer Ringnut auf dem AussenmanteL der Buchse

einsitzt, und an der dem Bund 8 abgewandten Stirnseite des Rings 9 zu liegen kommt. Das Schwenkteil 3 ist so zwischen Bund 8 und Sprengring 1o unverlierbar und um 360 drehbar an der Buchse gehaltert. An dem Ring 9 ist ein radial abstehender, zweiter Anschlußstutzen angeformt, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Druckanschluß P führt. Der Anschlußstutzen ist als Schlauchanschluß ausgelegt. Er verjüngt sich in Stufen zu seinem freien Ende hin, das als Schlauchtülle 11 mit konischem Kopf ausgelegt ist. Auf die Schlauchtülle 11 kann unter elastischer Aufspreizung ein Schlauch aufgeschoben werden. Dieser ist in seiner Aufschubtiefe durch eine Stufe 12 begrenzt, die den Übergang zu einem Gewindestutzen 13 größeren Durchmessers darstellt. Auf diesen Gewindestutzen 13 kann eine Überwurfmutter aufgeschraubt werden, die den Schlauch in seinem Dichtsitζ auf der Tülle 11 fixiert.

Der Ring 9 des Schwenkteils 3 ist mittels zweier Dichtringe 14 gegen die Buchse des Ventilkörpers 1 abgedichtet. Die Dichtringe 14 sind in umlaufenden Ringnuten auf dem Aussenmantel der Buchse aufgenommen, und sie kommen mit je einem axialen Endbereich des Rings 9 zur Anlage. Beim Aufsetzen des Schwenkteils 3 auf den Ventilkörper 1 werden die Dichtringe 14 elastisch deformiert, wodurch der für die Dichtwirkung erforderliche radiale Pressdruck aufgebracht wird. Die Dichtringe 14 erlauben ein Verdrehen des Schwenkteils 3> und sie gewährleisten eine Abdichtung in allen möglichen

- fit -

Drehstellungen. Insbesondere können handelsübliche Rundschnurringe als Dichtringe 14· zum Einsatz kommen.

Der Anschlußstutzen des Schwenkteils 3 enthält einen Druckmittelkanal 15, der den Ring 9 des Schwenkteils 3 durchsetzt und im Bereich zwischen den Dichtringen 14-auf dem Innenmantel des Rings 9 mündet. Der Druckmittelkanal 15 trifft auf eine umlaufende Ringausnehmung 16, die auf dem Aussenmantel der zylindrischen Buchse ausgenommen ist. Diese Ringausnehmung 16 stellt eine Strömungsverbindung unabhängig von der geweiligen Winkelstellung des Schwenkteils 3 her. Sie kommuniziert über einen Stichkanal 17 mit einer ringstufenförmxgen Erweiterung 18 der Mittelbohrung in dem Ventilkörper 1, die die Ventilkartusche 5 aufnimmt.

Wie erwähnt, hat die Ventilkartusche 5 die Funktion eines 3/2-Wege-Magnetventils. Sie weist ein kreiszylindrisches Gehäuse 19 auf, das dementsprechend mit Öffnungen 2o für den Druckanschluß P, 21 für den Arbeitsanschluß A und 22 für den Entlastungsanschluß R versehen ist. Im eingebauten Zustand der Ventilkartusche 5 sind die Öffnungen 2o bis 22 gegeneinander abgedichtet, so daß allein über das Innere der Ventilkartusche 5 ein geschalteter Strömungsweg hergestellt wird. Die öffnung 2o für den Druckanschluß P befindet sich am Zylindermantel des Gehäuses 19, und zwar dicht vor der Stirnfläche, die mit dem Boden 7 des Ventil-

körpers 1 in Anlage steht. Diese Öffnung 2o kommuniziert mit der ringstufenförmigen Erweiterung 18 der die Ventilkartusche 5 aufnehmenden Mittelbohrung. Diese Erweiterung 18 stellt eine Strömungsverbindung unabhängig von der Drehwinkelstellung her, unter der die Ventilkartusche 5 in den Ventilkörper 1 eingebaut ist, und sie gewährleistet insofern gewisse Toleranzen. In der Erweiterung 18 ist in Anlagestellung mit dem Boden 7 ein Dichtring 23 aufgenommen, der von dem angefasten Rand der Ventilkartusche 5 beaufschlagt wird, und ein zweiter Dichtring 24- befindet sich oberhalb der Erweiterung 18 in einer Ringnut auf dem Innenmantel der Mittelbohrung, wo er gegen die eingesetzte Ventilkartusche 5 dichtet. Die öffnung 2o für den Druckanschluß P mündet in Axialrichtung zwischen den Dichtringen 23,24-in die Erweiterung 18, und es wird eine strömungsmitteldichte Verbindung zu dem Druckmittelkanal 15 hergestellt.

Die Anschlußöffnung der Ventilkartusche 5 für die Arbeitsleitung A befindet sich an der Stirnseite der Ventilkartusche 5, die an dem Boden 7 anliegt. Der Boden 7 weist im Mündungsbereich der öffnung 21 eine Vertiefung 25 mit kreisförmigem Querschnitt auf, in der ein Dichtring 26 einsitzt. Dieser wird von der eingebauten Ventilkartusche 5 gepresst, und er dichtet die öffnung 21 zum Ventilkörper 1 hin ab. Der in dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers 1 vorgesehene Druckmittelkanal 27 mündet in der Vertiefung 25, so daß eine Strömungsverbindung zum Arbeitsanschluß A hin geschaffen

Die dem Entlastungsanschluß B. zugeordnete Öffnung der Ventilkartusche 5 befindet sich an der dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers 1 angewandten Stirnseite. Eine besondere Abdichtung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, da eine Druckentlastung durch Entlüftung zur Atmosphäre hin erfolgt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine besondere Druckentlastungsleitung vorzusehen (nicht dargestellt). Die Stirnseite der Kartusche 5 wird von einem Deckel 6 beaufschlagt, der die Kartusche 5 hülsenförmig übergreift. Der Deckel 6 ist in ein am freien Ende der Mittel-rbohrung vorgesehenes Gewinde eingeschraubt. Er kann hierzu mit einem nicht näher dargestellten Schlitz versehen sein, der den Eingriff eines Schraubenziehers ermöglicht. Der Deckel 6 enthält in einer abgestuften Passbohrung einen Entlüftungsschalldämpfer 28, z.B. in Gestalt einer formschlüssig eingepassten Sintermetallscheibe.

Der Ventilkörper 1 ist im Bereich oberhalb des Schwenkteils 3 in Axialrichtung geschlitzt. Der Schlitz 29 ermöglicht die Durchführung eines elektrischen Anschlusses Jo, der aus dem Zylindermantel der Ventilkartusche 5 austritt. Zugehörige Kabel $1 sind mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Steuerungs- und Versorgungseinrichtung verbunden.

Der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Magnetventils ist äußerst einfach. Nach dem Einbau der Dichtringe wird das Schwenkteil 3 auf dem Ventilkörper 1 aufgeschoben und mittels des Sprengrings 1o arretiert. Die komplett vormontierte Ventilkartusche 5 wird in die Mittelbohrung des Ventilkörpers eingesetzt, und schließlich wird der Deckel 6 eingeschraubt, wodurch die Dichtungen 23,26 am Boden 7 des Ventilgehäuses gepresst werden.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 2, ist eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Magnetventils dargestellt, die sich von der zuvor beschriebenen durch die zusätzliche Anordnung zweier Drosselventile 32, 33 unterscheidet. Ein erstes, in dem Druckanschluß P liegendes Drosselventil 32 wird von dem Schwenkteil 3 d-es Magnetventils getragen, und ein zweites, zur Abluftdrosselung dienendes Drosselventil 33 ist an dem Deckel 6 vorgesehen. Schwenkteil 3 und Deckel 6 sind entsprechend modifiziert; der Ventilkörper 1 und die Ventilkartusche 5 sind aber dieselben wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Das Schwenkteil 3 ist im Bereich seines Anschlußstutzens mit einem axialen Ansatz 34- versehen, der von dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers 1 weg nach oben gerichtet ist. In dem Ansatz 34- ist eine Ventilbohrung 35 ausgenommen, die ein von oben her zugängliches Drosselventilglied 36 enthält. Die Ventilbohrung 35 ist eine sich in mehreren Stufen verjüngende Sackbohrung. Sie ist in ihrem öffnungsnahen Bereich größten Durchmessers mit einem Gewinde 37 versehen.

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Der Gewindeabschnitt der Ventilbohrung 35 geht über eine konische Schulter in eine Zylinderbohrung mittleren Durchmessers über, die den Druckmittelkanal 15 des Schwenkteils 3 trifft, und an diese schließt sich eine Nadelbohrung verminderten Durchmessers an. Von dem tiefsten Punkt dieser Nadelbohrung führt ein Stichkanal 17 an den Innenmantel des Rings 9> von wo wie in Fig. 1 eine Strömungsverbindung zu der Ventilkartusche 5 hergestellt wird. Das Drosselventilglied 36 ist mit einem Gewindekopf 38 in die Ventilbohrung eingeschraubt, wobei durch die konische Schulter eine Anschlagbegrenzung gewährleistet ist. An dem Gewindekopf 38 ist ein zylindrischer Schaft 39 angeformt, der in einer umlaufenden Nut einen Dichtring trägt. Dieser kommt oberhalb des Druckmittelkanals 15 mit der Vand der Ventilbohrung

zur Anlage und dichtet diese nach aussen hin ab. Das axiale Ende des Drosselventilglieds 36 wird von einer konischen Spitze 41 gebildet, die in die Hadelbohrung eintaucht. Zwischen der Wand der Nadelbohrung und der Spitze 41 besteht dabei ein Ringspalt, der durch hinein- bzw. herausschrauben des Drosselventilglieds 36 verstellbar ist. Das Strömungsmedium tritt vom Druckanschluß P her durch diesen Ringspalt hindurch, und es wird dadurch in einstellbarer Weise gedrosselt.

das Drosselventil 33 io. dem Boden 6 ist eine platzsparende Anordnung quer zu der Längsachse des Ventilkörpers 1 gewählt; im übrigen entspricht aber seine Bauform völlig der des Drosselventils 32 in dem Schwenkteil 3· Die zu drosseln-

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de Abluft wird dem Drosselventil 33 über einen Axialkanal

42 in dem Deckel 6 zugeführt. Der Axialkanal 42 mündet

in einer Einsenkung 43 an der Unterseite des Deckels, die mit der Ventilkartusche 5 in Anlage steht. Die Einsenkung

43 hat kreisförmigen Querschnitt, und ihr randnaher Bereich wird λοι einem Dichtring 44 eingenommen. Die Einsenkung 43 umgibt eine dem Entlastungsanschluß R zugeordnete Öffnung 22 an der Stirnseite der Ventilkartusche 5? und es wird ein abgedichteter Strömungsweg zu dem Drosselventil 33 hergestellt. Am stromabseitigen Ende des Drosselventils 33 befindet sich eine aufgeweitete Kammer 45, die über einen Entlüftungsschalldämpfer 28 mit der Atmosphäre kommuniziert. Die Entlüftung erfolgt gemäß Pig. 2 in Radialrichtung, während in Fig. 1 eine axiale Entlüftung vorgesehen ist.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Bauelemente können auch in anderen, als den dargestellten Kombinationen Verwendung finden. Man kann beispielsweise ein Magnetventil mit einem Deckel ohne Abluftdrosselung und einem ein Drosselventil enthaltenden Schwenkteil aufbauen. Ebenso ist es möglich, einen ein Drosselventil tragenden Deckel mit einem Schwenkteil ohne Drosselventil zu kombinieren. Die Bauteile des Magnetventils sind also den jeweiligen Anwendungen entsprechend sehr flexibel gegeneinander austauschbar.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 3i sind verschiedene bau-

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liehe Alternativen des erfindungsgemäßen Magnetventils illustriert. Man erkennt einen Ventilkörper 1o1 mit einem axialen Anschlußstutzen 1o2, sowie ein auf dem Ventilkörper 1o1 drehbar gelagertes Schwenkteil 1o3, das einen zweiten, radial abstehenden Anschlußstutzen 1o4· trägt. Der Anschlußstutzen 1o2 des Ventilkörpers 1o1 ist nun aber dem Druckanschluß P zugeordnet, und das Schwenkteil 1o3 trägt den Arbeitsanschluß A. Letzterer ist als Gewindebuchse ausgebildet, in die sich ein passender Gewindenippel'" eines Anschluß-teils einschrauben läßt.

Der Ventilkörper 1o1 ist an seinem dem Anschlußstutzen 1o2 abgewandten axialen Ende flanschartig erweitert. Der äußere Umfang des Flansches 134- ist vorzugsweise so konturiert, daß er den Angriff eines Schraubwerkzeugs gestattet. Insbesondere kann der Flansch 134- ^als Sechskantkopf gestaltet sein. Der auf den Ventilkörper 1o1 aufgezogene Ring 133 des Schwenkteils 1o3 ist im Durchmesser kleiner als der Flansch 134·. Er wird von dem dem Flansch 134- abgewandten Ende über eine zylindrische Buchse 135 des Ventilkörpers 1o1 gesteckt, wobei der Flansch 134- die Aufschubtiefe des Rings 133 begrenzt. Zwischen dem Flansch 134- und der stirnseitigen Endfläche des Rings 133 kommt ein Dichtring 137 zu- liegen. Der Innendurchmesser des Rings 133 ist auf einem Großteil seiner axialen Längen größer als der Aussendurchmesser der Buchse 135? so daß zwischen der Buchse 135 und dem Ring 133 ein Ringraum 138 gebildet wird. Dieser Ringraum 138 wird zu seinem einen axialen

BAD ORIGINAL

Ende hin durch den Dichtring 137 dichtend verschlossen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Gestalt einer flachen Dichtpackung hat. Am andern Ende des Ringraums 138 befindet sich ein Rundschnurring 139· Dieser ist in einer umlaufenden Nut an der Buchse 135 aufgenommen, und er steht radial über den Aussenmantel der Buchse 135 hinaus. Im Bereich dieses Rundschnurrings 139 weist der Ring 133 eine konisch sich verjüngende Stufe auf, an der der Durchmesser des Rings 133 auf geringfügig mehr als das Aussenmaß der Buchse 135 abfällt. Im aufgeschobenen Zustand beaufschlagt die konische Stufe den Rundschnurring 139i und man erhält einen Schnappsitz des Schwenkteils 1o3, durch das dieses gegen Bewegungen in axialer Richtung gesichert ist. Der Rundschnurring 139 vermittelt zugleich den Anpressdruck, vermittels dessen das Schwenkteil 1o3 an dem Dichtring 137 dichtet.

Der Ventilkörper 1o1 kann mit dem Anschlußstutzen 1o2 in das Gehäuse eines anzuschließenden Bauteils eingeschraubt werden. In diesem Montagezustand ist das Schwenkteil 1o3 zwischen dem Gehäuse und dem Plansch 134- axial gefangen. Hierdurch wird eine besonders einfache Form einer unverlierbaren Halterung verwirklicht.

Der Ventilkörper 1o1 weist eine axiale Mittelbohrung 127 auf, die eine Ventilkartusche aufnimmt. Die Ventilkartusche ist ohne besondere Dichtmittel in die Mittelbohrung 127 eingepresst, und ihre Anschlüsse sind allein durch den

- ι* - Αϊ

Passitz der Ventilkartusche gegeneinander abgedichtet. Ein besonderer, die Mittelbohrung 127 verschließender Deckel entfällt; die Ventilkartusche schließt vielmehr bündig mit der Oberseite des Flansches 154· ab, und auf eine Abluftschalldämpfung wird verzichtet. Die dem Druckanschluß P zugeordnete öffnung 119 und die dem Arbeitsanschluß A zugeordnete öffnung 12o der Ventilkartusche sind gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 in ihrer Anschlußlage vertauscht. Im übrigen kann aber hinsichtlich der Führung der Anschlußkanäle auf die obige Beschreibung verwiesen werden.

Die Ventilkartusche besitzt im einzelnen einen Spindelkörper 1o7, der auf seinem Aussenmantel eine Magnetspule 1o8 trägt. Elektrische Anschlußleitungen der Magnetspule 1o8 sind bei 1o9 dargestellt. Der Spindelkörper 1o7 und die Magnetspule 1o8 werden auf ihrer radialen Aussenseite von einer Hülse 11o gekapselt. An ihren axialen Enden wird die Ventilkartusche durch zwei Deckel 111, 112 verschlossen. Die Deckel 111, 112 greifen mit Formstücken in eine axiale Ventilbohrung 113 des Spindelkörpers 1o7 ein, und sie lassen sich dadurch in einem Pressitz an dem Spindelkörper 1o7 festlegen. Man erkennt insofern an dem Deckel 111 einen Zapfen 114-, der in die Mittelbohrung 113 einsteckbar ist. An dem anderen Deckel 112 ist in entsprechender Weise ein Bund oder Kragen 115 vorgesehen. Die Deckel 111 und überdecken die Stirnfläche des Spindelkörpers 1o7i sowie

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den Stirnseiten Rand der Hülse 11o, und sie schließen "bündig mit dem Aussenmantel der Hülse 11o ab.

Zwischen den Deckeln 111 und 112 ist in der Ventilbohrung 113 ein Ventilglied 116 axial beweglich gelagert. Die Deckel 111, 112 sind als Ventilsitz für das Ventilglied 116 ausgebildet, und sie enthalten die für den Anschluß der Ventilkartusche erforderlichen öffnungen. Der den Zapfen 114 tragende, erste Deckel 111 enthält eine dem Entlastungsanschluß R zugeordnete Druckentlastungsleitung 1o6. Diese ist als mittiger und axialer Kanal durch den Deckel 111 und seinen Zapfen 114 geführt, und sie mündet an der Stirnseite des Zapfens 114 in die Ventilbohrung 113 ein. Die Mündung der Druckentlastungsleitung 1o6 bildei^dabei einen Ventilsitz für das Ventilglied 116. Der am gegenüberliegenden Ende des Spindelkörpers 1o7 befindliche, zweite Deckel 112 enthält die dem Druckanschluß P und Arbeitsanschluß A zugeordneten Öffnungen 119, 12o. Im einzelnen ist der Deckel 112 mit einer mittig und axial angeordneten Ausnehmung 117 versehen, die einen kreiszylindrischen Querschnitt hat und radial innerhalb des Kragens 115 angeordnet ist, mit der der Deckel 112 in der Ventilbohrung 113 steckt. Der Boden 118 der Ausnehmung 117 ^t in seinem Mittelbereich erhaben, und insbesondere kegelig oder kugelförmig profiliert. Das aufgewölbte Zentrum des Bodens 118 wird mittig von der Öffnung 119 durchstoßen, die eine Verbindung zu dem Druckanschluß P herstellt. Für den Arbeitsanschluß A dient eine öffnung

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12o in Gestalt eines den Deckel 112 durchsetzenden, radialen Querkanals. Der Querkanal führt von der Ausnehmung 117 an die äußere Peripherie des Deckels 112.

Das Ventilglied 116 ist in der Ventilbohrung 113 axial beweglich aufgenommen und zwischen Positionen verstellbar, in denen.es mit dem einen oder anderen Deckel 111, 112 zur Anlage kommt. Das Ventilglied 116 hat die Form eines länglichen Stifts mit kreisrundem Querschnitt. Es besteht aus einem Hüllrohr 121 aus magnetempfindlichem Material und einem von dem Hüllrohr 121 umschlossenen Dichtkörper 122. Der Dichtkörper 122 ragt an beiden axialen Enden pufferartig aus dem Hüllrohr 121 hinaus. Das Ventilglied 116 wird mittels einer Feder 123 in einer Schließstellung an dem gewölbten Boden 118 des zweiten Deckels 112 vorgespannt. Sie stützt sich mit einem Ende an einem an das Hüllrohr 121 angeformten, radial nach aussen abstehenden Bund 124 ab. Das andere Ende der Feder 123 steht mit einer Ringstufe 125 in Anlage, an der sich die Ventilbohrung 113 verjüngt. Das Hüllrohr 121 ragt jenseits der Ringstufe 125 über eine gewisse Länge in den Bereich kleineren Durchmessers der Ventilbohrung 113 hinein, wobei eine Führung an der Wand der Ventilbohrung 113 gewährleistet ist. In entsprechender Veise taucht auch das andere Ende des Hüllrohrs 121 in die Ausnehmung 117 des zweiten Deckels 112.

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In seiner vorgespannten Ruhestellung ist das Ventilglied 116 axial aus der Mitte der Magnetspule 1o8 versetzt. Bei einer Aktivierung der Magnetspule 1o8 wirkt eine Kraft auf das Ventilglied 116, die der der Feder 123 entgegengerichtet ist und das Ventilglied 116 von dem Boden 118 des Deckels 112 abhebt. Hierdurch wird die dem Druckanschluß P zugeordnete öffnung 119 freigegeben und zugleich verschließt der Dichtkörper 122 die Druckentlastungsleitung 1o6. Wird die elektrische Stromzufuhr der Magnetspule 1o8 unterbrochen, so kehrt das Ventilglied 116 durch Rückstellkraft der Feder 123 in seine Ruhelage zurück.

Das Ventilglied 116 ist in der Ventilbohrung 113 nicht-dichtend aufgenommen, d.h. es besteht ein Strömungsweg in Axialrichtung an dem Ventilglied 116 entlang. Hierzu sind auf dem Aussenmantel des Hüllrohrs 121 eine Anzahl von axialen Riefen 126 ausgenommen. Sie erstrecken sich von

des
der Stirnseite/Ventilglieds 116 bis in den Anlagebereich der Spiraldruckfeder 123, wo die Erweiterung der Ventilbohrung für einen ausreichenden Durchströmquerschnitt sorgt. Entsprechende Riefen 126 können auch an dem anderen axialen Ende des Ventilglieds 116 vorgesehen sein, und es ist von Vorteil, an der Peripherie des Bunds 124 eine Anzahl von Ausnehmungen vorzusehen, vermittels derer der Bund 124 von dem Druckmittel umströmt werden kann. Die dem Arbeitsanschluß A zugeordnete Öffnung 12o kommuniziert

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somit im Ruhezustand.des Ventilglieds 116 über die Ventilbohrung 11.3 mit der Druckentlastungsleitung 1o6. Wird die Magnetspule 1o8 aktiviert, so wird ein Strömungsweg zwischen Druckanschluß P und Arbeitsanschluß A eröffnet, und zugleich der Entlastungsanschluß R geschlossen.

Die exemplarisch beschriebene Ventilkartusche kann vor ihrem Einbau komplett vormontiert werden. Hierzu wird der Spindelkörper 1o7 mit der Magnetspule 1o8 in die Hülse 11 ο eingesetzt, wobei die elektrischen Anschlußleitungen 1o9 herausgeführt werden. Sodann wird das Ventilglied 116 mit der Feder 123 in. die Ventilbohrung 113 eingebaut, und schließlich werden die Deckel 111, 112 aufgesetzt, wobei das Ventilglied 116 ausgelenkt und die Feder 123 unter Spannung versetzt wird. Die Deckel 111, 112 halten reibschlüssig an dem Spindelkörper 1o7, und die ganze Vormontage der Ventilkartusche erfolgt durch ein reines Zusammenstecken.

Die in dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 1 und 2 verwendete Ventilkartusche kann denen in Fig. 3 bis auf naheliegende Abwandlungen entsprechen, und auch im übrigen sind die Merkmale der einzelnen Bauformen gegeneinander austauschbar.

In Fig. 4- ist schließlich ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils dargestellt, und zwar in

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einer Bauform, in der der Ventilkörper den Arbeitsanschluß A, und das Schwenkteil den Druckanschluß P trägt. Zwei solcher Magnetventile dienen zur Beschaltung eines Arbeitszylinders 141, der ein Zylinderrohr 142, zwei Zylinderdeckel 14-3 und einen Kolben 144- besitzt. Eine an dem Kolben 144ansetzende Kolbenstange 14-5 ist durch einen der Zylinderdeckel 143 hindurchgeführt und mit einem nicht näher dargestellten, anzutreibenden Element verbunden. Der Kolben 144 teilt in dem Zylinderrohr 142 zwei Arbeitsräume 146 ab, und die Hagnetventile dienen zur Druckmittelversorgung je eines dieser Arbeitsräume 146. Die Magnetventile sind hierzu mit ihrem Ventilkörper in die Zylinderdeckel 143 eingeschraubt, und sie kommunizieren über Stichleitungen 147 mit dem jeweiligen Arbeitsraum 146. Die Magnetventile werden im Gegentakt gesteuert, und durch ein Umsteuern der Magnetventile wird eine Umkehr der Kolbenbewegung erzielt.

Das erfindungsgemäße Magnetventil erlaubt einen bislang unerreichten Grad an Miniaturisierung. Typischerweise ist der Durchmesser der Ventilkartusche kleiner als 1,5 cm, und ihre axiale Länge kleiner als 3 cm. Eine solche Ventilkartusche kann in Anschlußverbindungseinheiten integriert werden, ohne daß sich deren Abmessungen wesentlich vergrößern. Die Druckmittelversorgung eines ArbeitsZylinders 141 über zwei derartige Magnetventile bringt einen äußerst kompakten Aufbau mit sich. Gegenüber, der gebräuchlichen Ansteuerung mit einem 4/2-Wege-Magnetventil wird eine

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Verkürzung der Druckmittelleitungen und eine Verringerung der Leitungsvolumina möglich, was die Schaltgeschwindigkeit und -sicherheit des Arbeitszylinders 141 erhöht. Das erfindungsgemäße Magnetventil zeichnet sich überdies hinsichtlich seiner Anschlußlagen durch ein hohes Maß an Flexibilität aus..

Für Anwendungsbereiche, in denen große Mengen entspannter Druckluft abzuführen sind, kann das erfindungsgemäße Magnetventil in vorteilhafter Weise mit einem Schnellentlüftungsventil 200 kombiniert werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das gezeigte Magnetventil entspricht in seiner Bauform Pig. 1; es steht aber exemplarisch für alle anderen Ausführungsformen der Erfindung. Das Schnellentlüftungsventil 200 ist stromab von dem Magnetventil angeordnet. Es schafft einen Strömungsweg mit großem Durchströmquerschnitt zwischen einem angeschlossenen Druckmittelverbraucher und einer zusätzlichen Druckentlastungsöffnung 201.

Das Sennellentlüftungsventil 200 hat ein Genäuse 202 mit einer Anschlußbohrung 203, in die sich der Gewindestutzen 13 des erfindungsgemäßen Magnetventils einschrauben läßt. Von der Anschlußbohrung 203 geht eine Leitung 204 zu einer Gehäusebohrung 205 ab, deren Mündung an der Gehauseaußenseite die Druckentlastungsöffnung 201 bildet. Die Leitung 204 trifft einen Boden 206 am axialen Ende der Gehäusebohrung 205. An der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 mün-

det ein Querkanal 207, der zu einem Arbeitsanschluß 208 des Sehnellentluftungsventils 200 führt.

In der Gehäusebohrung 205 ist ein konischer Einsatz 209 dichtend festgelegt. Vorzugsweise ist dazu der konische Einsatz 209 in einer Schulter 210 der Gehäusebohrung gehaltert und mittels eines O-Rings 211 abgedichtet. Der Einsatz 209 hat die Grundform eines an den Stirnseiten offenen üohlkegelstumpfs. Die Stirnseite mit dem größeren Querschnitt ist der Druckentlastungsöffnung 201 zugewandt, und die im Durchmesser verjüngte Stirnseite ragt in die Getiäusebohrung 205 hinein und kommt in einem Abstand zu

der Mündung der Leitung 204· zu liegen. Die Wand des Einerstreckt sich
satzes 209 / im Abstand zu der Mündung des Querkanals 207 . Es verbleibt somit ein Ringspalt zwischen dem Einsatz 209 und der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205, der einen Durchtritt von Druckluft gestattet.

Die im Durchmesser verjüngte Stirnseite des konischen Einsatzes 209 bildet einen Dichtsitz für einen Ventilteller 212. Dieser ist zwischen der Stirnseite des Einsatzes und dem Boden 206 der Gehäusebohrung 205 axial beweglich angeordnet. Er läßt sich zwischen zwei alternativen Dichtstellungen verschieben, wobei er inder einen die Stirnseite des konischen Einsatzes 209, und in der anderei die Leitung 204 dichtend verschließt. Der Ventilteller 212 wird dabei vermittels einer Ringlippe 213 geführt, die dichtend an der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 an-

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liegt. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform besteht der Ventilteller 212 aus einem zylindrischen Grundkörper, dessen ebene Stirnflächen als Dichtflächen dienen,und einer am Umfang des Grundkörpers angeformten, sich becherförmig radial nach außen erweiternden Ringlippe 213· Diese setzt vorzugsweise an der dem Boden 206 der Gehäusebohrung 205.zugewandten, ebenen Fläche des Grundkörpers an und ragt über die dem konischen Einsatz 209 zugewandte ebene Fläche des Grundkörpers hinaus. Aufgrund dieser Formgebung kann die Ringlippe 213 unter dem Einfluß eines durch die Leitung 204· einströmenden Druckmediums von der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 abgehoben werden. Daraus ergibt sich die folgende Schaltfunktion des SehnellentlüftungsventiIs 200:

Wenn das erfindungsgemäße Magnetventil öffnet, strömt Druckluft durch die Leitung 204 in die Gehäusebohrung 205 ein. Der Ventilteller 212 wird dadurch druckmittelbetätigt gegen die Stirnseite des konischen Einsatzes 209 verschoben, an der er dichtend zu liegen kommt. Zugleich wird die Ringlippe 213 unter dem Einfluß des Druckmediums von der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 abgehoben und radial nach innen gedruckt. Das Druckmedium kann dadurch an dem Einsatz 209 vorbei in den Querkanal 207 einströmen und den Arbeitsanschluß 208 erreichen. Schließt nun das erfindungsgemäße Magnetventil, so erfolgt zunächst ein Druckabbau über seine interne Druckentlastungsöffnung 22. Hierdurch ergibt sich in der Leitung 204· ein Druckabfall, gegenüber dem iji dem Arbeits-

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anschluß 208 herrschenden Betriebsdruck. Die Ringlippe 213 kann sich dadurch spreizen und ihre Dichtstellung an der
Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 wieder einnehmen. Sodann wird der Ventilteller 212 durch den Differenzdruck und die einsetzende Ruckströmung des Druckmediums aus dem Druckluftverbraucher von der Stirnseite des Einsatzes 209 gelöst und in seine zweite Endstellung geschoben, in der er die
Leitung 204 dichtend verschließt. Zugleich öffnet sich ein Strömungsweg durch das Innere des Einsatzes 209 zu der zusätzlichen Druckentlastungsöffnung 201 des Sehnellentlüftungs ventils 200, durch die Druckluftverbraucher aufgrund des
durchweg bestehenden, großen Durchströmquerschnitts schnell von dem Druckmittel entsorgt wird. Zur Geräuschdämpfung wird die Druckentlastungsöffnung 201 vorzugsweise mit einem Dämpfungsfilter 214, z.B. einer Scheibe aus Sintermetall, verschlossen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene, spezielle Ausführungsform eines Schnellentlüftungsventils 200 beschränkt. Das erfindungsgemäße Magnetventil läßt sich vielmehr auch
mit anderen Bauformen eines Schnellentlüftungsventils zu
einer Einheit zusammenfassen, wobei u.a. auch eine einstükkige Gehäuseausführung möglich ist. Eine bevorzugte Verwendung findet die kombinierte Ventileinheit bei der Beschaltung von Druckmittel-Arbeitszylindern.

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Claims

1o. Oktober 1983 D 9157-nral

Έ e s t ο KG., 7300 Esslingen

Magnetventil

Ansprüche

M.magnetventil mit einem Ventilkörper (1), an dem ein erster Druckmittelanschluß vorgesehen ist, mit einem an dem Ventilkörper drehbar gelagerten Schwenkteil (3)? einen zweiten Druckmittelanschluß trägt, und mit einer in dem Ventilkörper enthaltenen Ventilkartusche (5)* die einen Strömungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Druckmittelanschluß beherrscht.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) eine kreiszylindrische Buchse aufweist, an die in axialer Verlängerung ein erster Anschlußstutzen ansetzt, un-d daß das Schwenkteil (3)

aus einem unverlierbar auf die Buchse aufziehbaren Ring (9) mit einem radial abstehenden, zweiten Anschlußstutzen besteht.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkteil (3) mit dem Ring (9) auf einen an der Buchse ausgeformten Bund (8) aufsetzbar und mittels eines Sprengrings (1ο) fixierbar ist.

4-. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen des Ventilkörpers (1) als Gewindestutzen ausgebildet und eine Partie des Ventilkörpers für den Angriff eines Schraubwerkzeuges geeignet ist.

5· Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkartusche die Funktion eines 3/2-Wege-Ventils hat, das in einem ersten Schaltzustand einen Druckanschluß P mit einem Arbeitsanschluß A verbindet, und einem zweiten Schaltzustand den Druckanschluß P von dem Arbeitsanschluß A trennt und den Arbeitsanschluß A druckentlastet.

6. Magnetventil nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkartusche (5) ein kreiszylindrisches Gehäuse (19) besitzt, das an dem Zylindermantel des Gehäuses eine öffnung (2o) für den Druckanschluß P angeordnet ist, die über einen den Ventilkörper (1) durchsetzenden Druckmittel-

kanal mit dem Anschlußstutzen des Schwenkteils (3) kommuniziert, daß an der einen Stirnseite des Gehäuses (19) eine öffnung (21) für den Arbeitsanschluß A vorgesehen ist, die mit dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers (1) in Verbindung steht, und daß sich an der anderen Stirnseite des Gehäuses (19) eine Druckentlastungsöffnung (22) befindet .

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkartusche (5) in eine axiale Mittelbohrung (13) des Ventilkörpers (1) einsetzbar ist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkteil (3) und gegebenenfalls auch die Ventilkartusche (5) mit Ringdichtungen, z.B. O-Ringen, an dem Ventilkörper (1) abgedichtet ist.

9· Arbeitszylinder (141) mit zwei Magnetventilen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Druckmittelversorgung je eines seiner Arbeitsräume (14-6).

1o. Arbeitszylinder nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile mit dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers (1) im Zylinderdeckel (143) des ArbeitsZylinders (141) eingeschraubt sind.