DE3338418C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil zur Druckmittelversorgung bzw. Druckentlastung eines Verbrauchers, mit einem Druckmittelversorgungsanschluß, einem Druckmittelanschluß und einem Entlastungsanschluß, das einen Ventilkörper, an dem einer der beiden Druckmittelanschlüsse vorgesehen ist, einen am Ventilkörper gehaltenen Anschlußkörper, der den anderen Druckmittelanschluß trägt, und ein in dem Ventilkörper enthaltenes, eine Elektromagnetspule aufweisendes, zwi­ schen zwei Schaltstellungen verstellbares Verstellorgan besitzt, das in seinen beiden Schaltstellungen den Strömungsweg zwischen dem Druckmittel­ versorgungsanschluß und jeweils einen der beiden anderen Anschlüsse frei­ gibt.

Magnetventile sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt, die in der Praxis aber nicht voll befriedigen. Beispielsweise finden zur Druckmittel­ versorgung von Arbeitszylindern regelmäßig 4/2-Wege-Magnetventile Verwen­ dung. 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 - sofern Druckluft als Druckmittel Verwendung findet - 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. Auch das aus der DE-GM 79 29 196 bekannt gewordene elektromagnetische Verteilerventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 be­ friedigt insofern nicht ganz, als dieses Magnetventil verhältnismäßig groß baut, vor allem aber einer vorgegebenen Anschlußgeometrie nicht ohne weiteres angepaßt werden kann.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil mit den eingangs aufgezählten Merkmalen zu schaffen, das sich bei kompakter Bauweise an die verschiedensten denkbaren Gegebenheiten und Anschlußgeometrien in sehr flexibler Weise anpassen läßt.

Zu dem obengenannten Zweck ist erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bei der neuen Anordnung vorgesehen, daß der Ventilkörper als kreiszylindrische Hülse und das Verstellorgan als Ventilkartusche ausgebildet ist, die im Inneren der Hülse gelagert ist, daß am Außenumfang der Hülse ein den Anschlußkörper bildendes Schwenkteil um die Längsachse der Hülse herum drehbar gelagert ist, das aus einem unverlierbar auf die Hülse aufziehbaren Ring und einem radial abstehenden Anschlußstutzen als einer der beiden Druckmittelan­ schlüsse besteht, wobei zur Herstellung der Druckmittelverbindung zwischen dem Anschlußstutzen am Schwenkteil und einem der Druckmittelkanäle der Ventilkartusche ein ringförmiger Druckmittelraum zwischen Hülse und Schwenk­ teil vorgesehen ist.

Das neue Ventil zeichnet sich dadurch aus, daß es sich einer vorgegebenen Anschlußgeometrie in sehr flexibler Weise anpassen läßt und infolge seiner Kompaktheit 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.

Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den nachgeordneten Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

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

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

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Magnetventil gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einem Schnellentlüftungsventil.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnet­ ventils dargestellt. Es handelt sich um 3/2-Wege-Magnetventil mit einem Druckanschluß P, einem Arbeitsanschluß A und einer Entlastungsöffnung R. In einem ersten Schaltzustand des Magnetventils wird der Druckanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A verbunden, während die Entlastungsöffnung R verschlossen ist, und einem zweiten Schaltzustand des Magnetventils wird die Verbindung zwischen dem Druckanschluß P und dem Arbeitsanschluß A unterbrochen und zugleich der Arbeitsanschluß A zur Entlastungsöffnung R hin entlüftet. Das Magnetventil besitzt einen Ventilkörper 1 mit einem ersten Druckmittelanschluß 2, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Arbeitsanschluß A ist. An dem Ventilkörper 1 ist ein Schwenkteil 3 drehbar gelagert, und dieses Schwenkteil 3 trägt einen zweiten Druckmittel­ anschluß 4, der gemäß Fig. 1 dem Druckanschluß P zugeordnet ist. In dem Ventilkörper 1 ist eine modulare Magnetventileinheit in Gestalt einer Ventilkartusche 5 enthalten. Die Ventilkartusche 5 beherrscht einen Strö­ mungsweg zwischen dem ersten Druckmittelanschluß 2 und dem zweiten Druck­ mittelanschluß 4, und sie führt die genannte Schaltfunktion eines 3/2-Wege- Magnetventils aus.

Der Ventilkörper 1 besteht aus einer im wesentlichen kreiszylindrischen Hülse, welche die Ventilkartusche 5 in einer axialen Mittelbohrung auf­ nimmt. Die Hülse ist zur einen Seite hin offen, und die Ventilkartusche 5 läßt sich von der Öffnung her in die Hülse einschieben. Nach dem 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 einge­ schraubt 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 zylindri­ schen Buchse aufgezogen. Es wird von der dem Anschlußstutzen des Ventil­ körpers 1 abgewandten Seite auf die Hülse aufgesteckt, und seine Aufschub­ tiefe wird durch eine Anlagestellung an dem Bund 8 begrenzt. Das Schwenk­ teil 3 wird in dieser Anlagestellung mittels eines Sprengrings 10 fixiert, der in einer Ringnut auf dem Außenmantel der Hülse einsitzt, und an der dem Bund 8 abgewandten Stirnseite des Rings 9 zu liegen kommt, so daß das Schwenkteil 3 zwischen Bund 8 und Sprengring 10 unverlierbar und um 360° drehbar an der Hülse gehaltert ist. An dem Ring 9 ist ein radial abstehender, zweiter Anschlußstutzen angeformt, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Druckan­ schluß P führt und als Schlauchanschluß ausgelegt ist. Er verjüngt sich in Stufen zu seinem freien Ende hin, das als Schlauchtülle 11 mit konischem Kopf ausgelegt ist, auf die unter elastischer Aufspreizung ein Schlauch aufgeschoben werden kann, der in seiner Aufschubtiefe durch eine Stufe 12 be­ grenzt ist, die den Übergang zu einem Gewindestutzen 13 größeren Durchmessers darstellt. Auf diesen Gewindestutzen 13 kann eine Überwurfmutter aufgeschraubt werden, die den Schlauch in seinem Dichtsitz auf der Tülle 11 fixiert.

Der Ring 9 des Schwenkteils 3 ist mittels zweier Dichtringe 14 gegen die Hülse des Ventilkörpers 1 abgedichtet. Die Dicht­ ringe 14 sind in umlaufenden Ringnuten auf dem Außenmantel der Hülse aufgenommen, und sie kommen mit je einem axialen Endbereich des Rings 9 zur Anlage. Beim Aufsetzen des Schwenk­ teils 3 auf den Ventilkörper 1 werden die Dichtringe 14 ela­ stisch verformt, wodurch der für die Dichtwirkung erforderliche radiale Pressdruck aufgebracht wird. Die Dichtringe 14 er­ lauben ein Verdrehen des Schwenkteils 3, und sie gewährleisten eine Abdichtung in allen möglichen Drehstellungen. Insbesondere können handelsübliche Rundschnurringe als Dichtringe 14 zum Einsatz kommen.

Der Anschlußstutzen des Schwenkteils 3 enthält einen Druck­ mittelkanal 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 einen umlaufenden ringförmigen Druckmittelraum 16, der auf dem Außenmantel der zylindrischen Hülse ausgenommen ist und eine Strömungsverbindung unabhängig von der jeweiligen Winkelstel­ lung des Schwenkteils 3 herstellt. Er kommuniziert über einen Stichkanal 17 mit einer ringstufenförmigen Erweiterung 18 der Mittelbohrung in dem Ventilkörper 1, welche die Ventilkar­ tusche 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 20 für den Druckanschluß P, 21 für den Arbeitsanschluß A und eine Ent­ lastungsöffnung 22 für den Entlastungsanschluß R versehen ist. Im eingebauten Zustand der Ventilkartusche 5 sind die Öffnungen 20 bis 22 gegeneinander abgedichtet, so daß allein über das Innere der Ventilkartusche 5 ein geschalteter Strö­ mungsweg hergestellt wird. Die Öffnung 20 für den Druckan­ schluß P befindet sich am Zylindermantel des Gehäuses 19, und zwar dicht vor der Stirnfläche, die mit dem Boden 7 des Ventilkörpers 1 in Anlage steht. Diese Öffnung 20 kommuniziert mit der zum Druckmittelraum gehörenden ringstufenförmigen Erweiterung 18 der die Ventil­ kartusche 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 beauf­ schlagt wird, und ein zweiter Dichtring 24 befindet sich oberhalb der Erweiterung 18 in einer Ringnut auf dem Innen­ mantel der Mittelbohrung, wo er gegen die eingesetzte Ven­ tilkartusche 5 dichtet. Die Öffnung 20 für den Druckanschluß P mündet in Axialrichtung zwischen den Dichtringen 23, 24 in die Erweiterung 18, und es wird eine strömungsmittel­ dichte Verbindung zu dem Druckmittelkanal 15 hergestellt.

Die Anschlußöffnung der Ventilkartusche 5 für die Arbeits­ leitung A befindet sich an der Stirnseite der Ventilkartusche 5, die an dem Boden 7 anliegt. Der Boden 7 weist im Mündungs­ bereich 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 Druck­ mittelkanal 27 mündet in der Vertiefung 25, so daß eine Strömungsverbindung zum Arbeitsanschluß A hin geschaffen wird.

Die dem Entlastungsanschluß R zugeordnete Öffnung der Ventilkartusche 5 befindet sich an der dem Anschlußstutzen des Ventilkörpers 1 abgewandten 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 vor­ zusehen (nicht dargestellt). Die Stirnseite der Kartusche 5 wird von dem Deckel 6 beaufschlagt, der die Kartusche 5 hülsenförmig übergreift. Der Deckel 6 ist in ein am freien Ende der Mittelbohrung 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 Sintermetall­ scheibe.

Der Ventilkörper 1 ist im Bereich oberhalb des Schwenk­ teils 3 in Axialrichtung geschlitzt. Der Schlitz 29 ermöglicht die Durchführung eines elektrischen Anschlusses 30, der aus dem Zylindermantel der Ventilkartusche 5 aus­ tritt. Zugehörige Kabel 31 sind mit einer nicht näher darge­ stellten elektrischen Steuerungs- und Versorgungseinrichtung verbunden.

Der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Magnetventils ist äußerst einfach. Nach dem Einbau der Dichtringe wird das Schwenkteil 3 auf den Ventilkörper 1 aufgeschoben und mittels des Sprengrings 10 arretiert. Die komplett vor­ montierte 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.

In 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 des Magnetventils getragen, und ein zwei­ tes, 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 Ausführungs­ form gemäß Fig. 1.

Das Schwenkteil 3 ist im Bereich seines Anschlußstutzens mit einem axialen Ansatz 34 versehen, der von dem Anschluß­ stutzen 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 ver­ jüngende Sackbohrung. Sie ist in ihrem öffnungsnahen Be­ reich größten Durchmessers mit einem Gewinde 37 versehen.

Der Gewindeabschnitt der Ventilbohrung 35 geht über eine konische Schulter in eine Zylinderbohrung mittleren Durch­ messers über, die den Druckmittelkanal 15 des Schwenkteils 3 trifft, und an diese schließt sich eine Nadelbohrung ver­ minderten 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 Drosselven­ tilglied 36 ist mit einem Gewindekopf 38 in die Ventilbohrung eingeschraubt, wobei durch die konische Schulter eine An­ schlagbegrenzung gewährleistet ist. An dem Gewindekopf 38 ist ein zylindrischer Schaft 39 angeformt, der in einer umlaufenden Nut einen Dichtring 40 trägt. Dieser kommt oberhalb des Druckmittelkanals 15 mit der Wand der Ventilbohrung 35 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 Nadelbohrung eintaucht. Zwischen der Wand der Nadelbohrung und der Spitze 41 be­ steht dabei ein Ringspalt, der durch Hinein- bzw. Heraus­ schrauben des Drosselventilglieds 36 verstellbar ist. Das Strömungsmedium tritt vom Druckanschluß P her durch diesen Ringspalt hindurch, und es wird dadurch in einstellbarer Weise gedrosselt.

Für das Drosselventil 33 in dem Boden 6 ist eine platzsparende Anordnung quer zu der Längsachse des Ventilkörpers 1 ge­ wählt; im übrigen entspricht aber seine Bauform völlig derjenigen des Drosselventils 32 in dem Schwenkteil 3. Die zu drosseln­ 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 von 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 her­ gestellt. 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 Fig. 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 Ver­ wendung finden. Man kann beispielsweise ein Magnetventil mit einem Deckel ohne Abluftdrosselung und einem ein Dros­ selventil 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 An­ wendungen entsprechend sehr flexibel gegeneinander aus­ tauschbar.

In Fig. 3 sind verschiedene bau­ liche Alternativen des erfindungsgemäßen Magnetventils illustriert. Man erkennt einen Ventilkörper 101 mit einem axialen Anschlußstutzen 102, sowie ein auf dem Ventilkör­ per 101 drehbar gelagertes Schwenkteil 103, das einen zweiten, radial abstehenden Anschlußstutzen 104 trägt. Der Anschlußstutzen 102 des Ventilkörpers 101 ist nun aber dem Druckanschluß P zugeordnet, und das Schwenkteil 103 trägt den Arbeitsanschluß A. Letzterer ist als Gewinde­ buchse ausgebildet, in die sich ein passender Gewindenippel eines Anschlußteils einschrauben läßt.

Der Ventilkörper 101 ist an seinem dem Anschlußstutzen 102 abgewandten axialen Ende flanschartig erweitert. Der äußere Umfang des Flansches 134 ist vorzugsweise so kontu­ riert, daß er den Angriff eines Schraubwerkzeugs gestattet. Insbesondere kann der Flansch 134 als Sechskantkopf ge­ staltet sein. Der auf den Ventilkörper 101 aufgezogene Ring 133 des Schwenkteils 103 ist im Durchmesser kleiner als der Flansch 134. Er wird von dem dem Flansch 134 abge­ wandten Ende über eine zylindrische Hülse 135 des Ventil­ körpers 101 gesteckt, wobei der Flansch 134 die Aufschub­ tiefe des Rings 133 begrenzt. Zwischen dem Flansch 134 und der stirnseitigen Endfläche des Rings 133 kommt ein Dicht­ ring 137 zu liegen. Der Innendurchmesser des Rings 133 ist auf einem Großteil seiner axialen Länge größer als der Außendurchmesser der Hülse 135, so daß zwischen der Hülse 135 und dem Ring 133 ein Ringraum 138 gebildet wird. Dieser Ringraum 138 wird zu seinem einen axialen Ende hin durch den Dichtring 137 dichtend verschlossen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Gestalt einer flachen Dichtpackung hat. Am anderen Ende des Ring­ raums 138 befindet sich ein Rundschnurring 139. Dieser ist in einer umlaufenden Nut an der Hülse 135 aufgenom­ men, und er steht radial über den Außenmantel der Hülse 135 hinaus. Im Bereich dieses Rundschnurrings 139 weist der Ring 133 eine sich konisch verjüngende Stufe auf, an der der Durchmesser des Rings 133 auf geringfügig mehr als das Außenmaß der Hülse 135 abfällt. Im aufgeschobenen Zustand beaufschlagt die konische Stufe den Rundschnurring 139.

Der Ventilkörper 101 kann mit dem Anschlußstutzen 102 in das Gehäuse eines anzuschließenden Bauteils eingeschraubt werden. In diesem Montagezustand ist das Schwenkteil 103 zwischen dem Gehäuse und dem Flansch 134 axial gefangen. Hierdurch wird eine besonders einfache Form einer unver­ lierbaren Halterung verwirklicht.

Der Ventilkörper 101 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 Passitz der Ventilkartusche gegeneinander abgedichtet. Ein besonderer, die Mittelbohrung 127 verschließender Deckel entfällt; die Ventilkartusche schließt vielmehr bündig mit der Oberseite des Flansches 134 ab, und auf eine Abluftschalldämpfung wird verzichtet. Die dem Druck­ anschluß P zugeordnete Öffnung 119 und die dem Arbeits­ anschluß A zugeordnete Öffnung 120 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 Spindel­ körper 107, der auf seinem Außenmantel eine Magnetspule 108 trägt. Elektrische Anschlußleitungen der Magnetspule 108 sind bei 109 dargestellt. Der Spindelkörper 107 und die Magnetspule 108 werden auf ihrer radialen Außenseite von einer Hülse 110 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 107 ein, und sie lassen sich dadurch in einem Pressitz an dem Spindelkörper 107 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 112 überdecken die Stirnfläche des Spindelkörpers 107, sowie den stirnseitigen Rand der Hülse 110, und sie schließen bündig mit dem Außenmantel der Hülse 110 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 ausge­ bildet, und sie enthalten die für den Anschluß der Ventil­ kartusche erforderlichen Öffnungen. Der den Zapfen 114 tragende, erste Deckel 111 enthält eine dem Entlastungsan­ schluß R zugeordnete Druckentlastungsleitung 106. 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 106 bildet dabei einen Ventilsitz für das Ventilglied 116 . Der am gegenüberliegenden Ende des Spindelkörpers 107 befindliche zweite Deckel 112 enthält die dem Druckanschluß P und Arbeitsanschluß A zugeordneten Öffnungen 119, 120. 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 ist in seinem Mittelbereich erhaben, und insbesondere kegelig oder kugelförmig profiliert. Das auf­ gewölbte 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 120 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 be­ weglich 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 läng­ lichen 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 puffer­ artig 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 vorge­ spannt. 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 Ring­ stufe 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 Weise taucht auch das andere Ende des Hüllrohrs 121 in die Ausnehmung 117 des zweiten Deckels 112.

In seiner vorgespannten Ruhestellung ist das Ventilglied 116 axial aus der Mitte der Magnetspule 108 versetzt. Bei einer Aktivierung der Magnetspule 108 wirkt eine Kraft auf das Ventilglied 116, die der der Feder 123 entgegengerich­ tet 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 ver­ schließt der Dichtkörper 122 die Druckentlastungsleitung 106. Wird die elektrische Stromzufuhr der Magnetspule 108 unterbrochen, so kehrt das Ventilglied 116 durch Rückstellkraft der Feder 123 in seine Ruhelage zurück.

Das Ventilglied 116 ist in der Ventilbohrung 113 nichtdich­ tend 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 der Stirnseite des Ventilglieds 116 bis in den Anlagebereich der Spiraldruckfeder 123, wo die Erweiterung der Ventil­ bohrung 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 An­ zahl von Ausnehmungen vorzusehen, vermittels derer der Bund 124 von dem Druckmittel umströmt werden kann. Die dem Arbeitsanschluß A zugeordnete Öffnung 120 kommuniziert somit im Ruhezustand des Ventilglieds 116 über die Ventil­ bohrung 113 mit der Druckentlastungsleitung 106. Wird die Magnetspule 108 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 107 mit der Magnetspule 108 in die Hülse 110 eingesetzt, wobei die elektrischen Anschlußleitungen 109 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 reib­ schlüssig an dem Spindelkörper 107, und die ganze Vor­ montage der Ventilkartusche erfolgt durch ein reines Zu­ sammenstecken.

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

In Fig. 4 ist ein Anwendungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Magnetventils dargestellt, und zwar in 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 143 und einen Kolben 144 besitzt. Eine an dem Kolben 144 ansetzende Kolbenstange 145 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 Magnetventile 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 je­ weiligen Arbeitsraum 146. Die Magnetventile werden im Gegentakt gesteuert, und durch ein Umsteuern der Magnet­ ventile 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 Ventil­ kartusche kann in Anschlußverbindungseinheiten integriert werden, ohne daß sich deren Abmessungen wesentlich ver­ größern. 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 Verkürzung der Druckmittelleitungen und eine Verringerung der Leitungsvolumina möglich, was die Schaltgeschwindigkeit und -sicherheit des Arbeitszylinders 141 erhöht. Das erfin­ dungsgemäße 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 Magnet­ ventil in vorteilhafter Weise mit einem Schnellentlüftungs­ ventil 200 kombiniert werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das gezeigte Magnetventil entspricht in seiner Bauform Fig. 1; es steht aber exemplarisch für alle anderen Ausfüh­ rungsformen der Erfindung. Das Schnellentlüftungsventil 200 ist stromab von dem Magnetventil angeordnet. Es schafft einen Strömungsweg mit großem Durchströmquerschnitt zwischen einem angeschlossenen Druckmittelverbraucher und einer zusätzli­ chen Druckentlastungsöffnung 201.

Das Schnellentlüftungsventil 200 hat ein Gehäuse 202 mit einer Anschlußbohrung 203, in die sich der Gewindestutzen des erfindungsgemäßen Magnetventils einschrauben läßt. Von der Anschlußbohrung 203 geht eine Leitung 204 zu einer Gehäusebohrung 205 ab, deren Mündung an der Gehäuseaußen­ seite die Druckentlastungsöffnung 201 bildet. Die Leitung 204 trifft einen Boden 206 am axialen Ende der Gehäuseboh­ rung 205. An der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 mün­ det ein Querkanal 207, der zu einem Arbeitsanschluß 208 des Schnellentlüftungsventils 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 205 gehaltert und mittels eines O-Rings 211 abgedichtet. Der Einsatz 209 hat die Grundform eines an den Stirnseiten offenen Hohlkegelstumpfs. Die Stirnseite mit dem größeren Querschnitt ist der Druckentlastungsöffnung 201 zugewandt, und die im Durchmesser verjüngte Stirnseite ragt in die Gehäusebohrung 205 hinein und kommt in einem Abstand zu der Mündung der Leitung 204 zu liegen. Die Wand des Ein­ satzes 209 erstreckt sich 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 Ein­ satzes 209 bildet einen Dichtsitz für einen Ventilteller 212. Dieser ist zwischen der Stirnseite des Einsatzes 209 und dem Boden 206 der Gehäusebohrung 205 axial beweglich angeordnet. Er läßt sich zwischen zwei alternativen Dicht­ stellungen verschieben, wobei er in der einen die Stirn­ seite des konischen Einsatzes 209 und in der anderen die Leitung 204 dichtend verschließt. Der Ventilteller 212 wird dabei vermittels einer Ringlippe 213 geführt, die dichtend an der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 an­ liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Ven­ tilteller 212 aus einem zylindrischen Grundkörper, dessen ebene Stirnflächen als Dichtflächen dienen, und einer am Um­ fang des Grundkörpers angeformten, sich becherförmig radial nach außen erweiternden Ringlippe 213. Diese setzt vorzugs­ weise an der dem Boden 206 der Gehäusebohrung 205 zugewandten, ebenen Fläche des Grundkörpers an und ragt über die dem ko­ nischen 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 Schalt­ funktion des Schnellentlüftungsventils 200:

Wenn das erfindungsgemäße Magnetventil öffnet, strömt Druck­ luft 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 ge­ drückt. Das Druckmedium kann dadurch an dem Einsatz 209 vor­ bei in den Querkanal 207 einströmen und den Arbeitsanschluß 208 erreichen. Schließt nun das erfindungsgemäße Magnetven­ til, so erfolgt zunächst ein Druckabbau über seine interne Druckentlastungsöffnung 22. Hierdurch ergibt sich in der Leitung 204 ein Druckabfall gegenüber dem in dem Arbeits­ anschluß 208 herrschenden Betriebsdruck. Die Ringlippe 213 kann sich dadurch spreizen und ihre Dichtstellung an der Mantelfläche der Gehäusebohrung 205 wieder einnehmen. So­ dann wird der Ventilteller 212 durch den Differenzdruck und die einsetzende Rückströmung des Druckmediums aus dem Druck­ luftverbraucher 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 zu­ sätzlichen Druckentlastungsöffnung 201 des Schnellentlüftungs­ ventils 200, durch die der Druckluftverbraucher aufgrund des durchweg bestehenden, großen Durchströmquerschnitts schnell von dem Druckmittel entsorgt wird. Zur Geräuschdämpfung wird die Druckentlastungsöffnung 201 vorzugsweise mit einem Däm­ pfungsfilter 214, z. B. einer Scheibe aus Sintermetall, ver­ schlossen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene, spezielle Aus­ führungsform 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 einstüc­ kige Gehäuseausführung möglich ist. Eine bevorzugte Verwen­ dung findet die kombinierte Ventileinheit bei der Beschaltung von Druckmittel-Arbeitszylindern.

Claims (7)

1. Magnetventil zur Druckmittelversorgung bzw. Druckent­ lastung eines Verbrauchers, mit einem Druckmittelversorgungs­ anschluß, einem Druckmittelanschluß und einem Entlastungsanschluß, das einen Ventilkörper (1; 101), an dem einer der beiden Druckmittelanschlüsse vorgesehen ist, einen am Ventilkörper gehaltenen Anschlußkörper (3; 103), der den anderen Druckmittelanschluß trägt, und ein in dem Ventilkörper enthaltenes, eine Elektromagnetspule aufweisendes, zwischen zwei Schaltstel­ lungen verstellbares Verstellorgan ( 5) besitzt, das in seinen beiden Schaltstellungen den Strömungsweg zwischen dem Druckmittelversorgungsanschluß und jeweils einen der beiden anderen Anschlüsse freigibt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilkörper (1; 101) als kreiszylindrische Hülse und das Verstellorgan (5) als Ventilkartusche ausge­ bildet ist, die im Inneren der Hülse gelagert ist, daß am Außenumfang der Hülse ein den Anschlußkörper bildendes Schwenkteil (3; 103) um die Längsachse der Hülse herum drehbar gelagert ist, das aus einem unverlierbar auf die Hülse aufziehbaren Ring (9; 133) und einem radial abste­ henden Anschlußstutzen (4; 104) als einer der beiden Druckmittelanschlüsse besteht, wobei zur Herstellung der Druckmittelverbindung zwischen dem Anschlußstutzen (4; 104) am Schwenkteil und einem der Druckmittelkanäle der Ventilkar­ tusche ein ringförmiger Druckmittelraum (16; 138) zwischen Hülse und Schwenkteil vorgesehen ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkteil (3) mit dem Ring (9) auf einen an der Hülse ausgeformten Bund (8) aufsetzbar und mittels eines Sprengrings (10) fixierbar ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Zylindermantel der Ventilkartusche eine Öffnung (20) für einen der Druckmittelanschlüsse angeordnet ist, die über einen den Ventilkörper (1) durchsetzenden Druckmittelkanal (17) mit dem Anschlußstutzen des Schwenkteils (3) kommuniziert, daß an der einen Stirnseite der Ventilkartusche eine Öffnung (21) vorge­ sehen ist, die mit dem Druckmittelanschluß des Ventilkör­ pers (1) in Verbindung steht, und daß sich an der gegen­ überliegenden Stirnseite der Ventilkartusche die Druckent­ lastungsöffnung (22) befindet.

4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkartusche (5) um ihre Längsachse im Ventilkörper (1) verdrehbar eingesetzt ist.

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkartusche unverdrehbar in einer Bohrung (127) des Ventilkörpers (101) eingesetzt ist und in einer Hülse (110) zwischen zwei axial abschließenden Deckeln (111, 112) einen hohlen Spindelkörper (107) enthält, der an seiner Außenseite zwischen ihm und der Hülse die Elektromagnetspule (108) trägt und in dessen Bohrung das als Dichtkörper ausgebildete Ventilglied (122) entgegen der Wirkung einer Feder (123) und unter magne­ tischer Wirkung in axialer Richtung verschieblich ist.

6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkteil (3) und gegebenenfalls auch die Ventilkartusche (5) mit Ringdichtungen an dem Ventilkörper (1) abgedichtet ist.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelanschluß (2) des Ventilkör­ pers (1) als Gewindestutzen ausgebildet und ein Teil des Ventilkörpers für den Angriff eines Schraubwerkzeuges geeignet ist.