DE3340001A1

DE3340001A1 - Vierwegeventil mit innerem pilotventil

Info

Publication number: DE3340001A1
Application number: DE19833340001
Authority: DE
Inventors: A.H. Geyler jr.; Ted L. 45424 Dayton Ohio Teach
Original assignee: Spectra Physics Inc
Current assignee: Newport Corp USA
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1984-05-24
Also published as: AU2093783A; US4526201A; GB2129528B; JPS59131073A; GB8329571D0; FR2535818A1; CA1197438A; GB2129528A; FR2535818B3; AU565284B2

Description

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Vierwegeventil mit innerem Pilotventil

Die Erfindung betrifft ein Vierwege-Spulentypventil zur Steuerung der entsprechenden Anwendung eines Fluiddruckes bzw. eines Ausstrcmdruckes auf entgegengesetzte Seiten eines doppelt wirkenden Kolbens, der innerhalb eines Zylinders angeordnet ist, wobei das Pilot- bzw. Steuerventil zur Steuerung der Bewegungen der Ventilspule innerhalb einer axialen Bohrung enthalten ist, die sich durch die Ventilspule erstreckt.

Ein Vierwege-Hydraulikventil für die wahlweise Anwendung von Fluiddruck bzw. Ausströmdruck auf entgegengesetzte Seiten einer doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Anordnung wurde bisher bei vielen industriellen Anwendungen benutzt. Wo es um beträchtliche Fluiddrücke geht, muß das Vierwegenventil· generell eine beträchtliche Größe besitzen, um den auf den doppelt wirkenden. Zylinder angewendeten Drücken standzuhalten. Ein solches Steuerventil besitzt im allgemeinen¹die Form eines äußeren Gehäuses, das mit axialem Abstand voneinander angeordnete radiale Durchlässe enthält, die in entsprechender Weise mit der Druck- und Ausströmseite einer Fluiddruckquelle sowie den entgegengesetzten Seiten des Zylinders verbindbar sind, der den doppelt wirkenden Kolben enthält. Die Strömung des Fluids durch die richtigen Durchlässe wird normalerweise durch eine axial verschiebbare Spule gesteuert, die innerhalb des mit Durchlässen versehenen Gehäuses angeordnet ist und

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äußere Dichtungselemente aufweist, um die erforderliche Trennung der verschiedenen Durchlässe in Übereinstimmung mit der axialen Position der Spule relativ zu den Durchlässen zu bewirken. Um ein schnelles Verschieben der Ventilspule herbeizuführen, damit die Anwendung der richtigen Kontrolldrücke auf den doppelt wirkenden Zylinder beschleunigt wird, ist es üblich, verschiedene Fluiddrücke auf die Enden der Spule mit Hilfe eines relativ kleinen Pilotventils (Hilfsventils) anzuwenden, das entweder manuell oder durch ein elektrisches oder hydraulisches Betätxgungsglied betrieben wird. Die Anwendung eines separaten Pilotventils bringt auch die Verwendung separater Fluiddruckleitungen mit sich, die von dem Pilotventil zu dem Hauptspulentypventil führen, mit einem begleitenden Ansteigen in der Gesamtmasse der Ventilanordnung, erhöhten Kosten der Zusammenordnung sowie erhöhtem Risiko eines Fehlverhaltens des Ventiles aufgrund eines Bruches der beanspruchten äußeren Rohrleitung.

Für ein Vierwege-Spulentyp-Hydraulikventil besteht daher die Notwendigkeit, ein Pilotventil bzw. ein Steuer- oder Hilfsventil zu verwenden, um die Steuerbewegungen der Spule des Vierwegeventiles zu bewirken, wobei das Pilotventil eingebaut sein kann als ein innerer Teil des Spulenventils und wobei äußere Leitungen, die das Pilotventil mit dem Spulenventil verbinden, eliminiert werden können.

BAD

Weiterhin besteht oft die Notwendigkeit nach einer geeigneten Einstellung oder Justierung der Betriebsgeschwindigkeit eines doppelt wirkenden Zylinders, der von einem Vierwege-SpuLenventil gesteuert wird.

Die-Erfindung beabsichtigt das Vorsehen einer axialen Bohrung in der Spule eines ansonsten herkömmlichen Vierwege-Hydraulik-Spulenventiles.

Innerhalb einer solchen axialen Bohrung ist gleitbeweglich ein Pilotspulenelement angeordnet. Ein Ende des Pilotspulenelements erstreckt sich in axialer Richtung aus der Ventilspulenbohrung und ist mit einer Einrichtung zum Herbeiführen einer

I^ axialen Verlagerung der Pilotspule relativ zur Hauptventilspule verbunden. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein Paar Solenoide enthalten, die ein Magnetkernelement umgeben, das am Pilotventil festgelegt ist, so daß eine wahlweise Erregung des einen Solenoids das Verschieben der Pilotspule in der einen oder anderen axialen Richtung bewirkt.

Eine Vielzahl von radialen Durchlässen bzw. Durchlaßkanälen ist in der Hauptventilspule vorgesehen, die in entsprechender Weise die Ventilspulenbohrunq mit zwei Leitungen bzw. Kanälen im Hauptventilgehäuse verbinden, die mit der Rückführseite der hydraulischen Druckquelle und mit einem einzelnen Kanal verbunden sind, der mit der Druckseite der hydraulischen Druckquelle verbunden ist. Die Pilot-

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spule ist mit axial beabstandeten Dichtungsschul-. tern versehen, die - in der neutralen Stellung der Pilotspule relativ zur Hauptventilspule - in entsprechender Weise jeden radialen Durchlaß in der Hauptventilspule schließen. Die Pilotspule wird normalerweise durch eine Zentrierungsfeder in einer solchen neutralen Stellung gehalten.

Eine axiale Verlagerung der Pilotspule durch die für diesen Zweck vorgesehene äußere Einrichtung bewirkt die Verbindung des Fluiddruckkanales mit einem Ende der Hauptventilspule und dem Ausström- oder Rückführfluidkanal zum anderen Ende einer solchen Spule. Eine solche Fluiddruckdifferenz bewirkt ein Verschieben der Hauptspule, damit die Verbindung einer Seite des vom Vierwegenventil gesteuerten doppelt wirkenden Zylinders mit der Druckquelle herbeigeführt wird, während die andere Seite mit dem Ausström- oder Rückführfluidkanal verbunden wird, wodurch die Betätigung des doppelt wirkenden Zylinders bewirkt wird. Eine solche Bewegung des Hauptspulenventiles schafft eine genaue Folgebewegung für die Verschiebung der Piiotspule, so daß diese beiden Elemente erneut eine neutrale Stellung relativ zueinander einnehmen, in der die Fluiddrücke auf entgegengesetzten Enden der Hauptventilspule wieder ausbalanciert sind, und die Hauptventilspule bleibt in ihrem beschriebenen erregten Zustand, bis die Pilotspule durch ihre Betätigungseinrichtung in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird.

ΟΔΠ

Die Bewegung der Pilotspule nach ihrer neutralen Stellung in eine entgegengesetzte Richtung bewirkt ein Umkehren der Anwendung des Fluiddruckes bzw. des Ausströmdruckes auf die entgegengesetzten Enden der Hauptventilspule und verschiebt auf diese Weise die Hauptventilspule in einer Richtung entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenen. Eine solche axiale Verschiebebewegung der Hauptventilspule kehrt die Anwendung des Fluiddruckes und des Ausströmdruckes auf die Seiten des doppelt wirkenden Zylinders um und bewirkt auf diese Weise eine Umkehrung des Betriebs dieses Zylinders. Erneut folgt die Bewegung der Hauptventilspule genau der Bewegung des Pilotventils, und sie nimmt wieder die neutrale Stellung gegenüber dem Pilotvontil ein, in der die Fluiddrücke, die auf beide Enden der Hauptventilspule arbeiten, ausgeglichen sind.

Wann immer die Betätigungskraft von der Pilotspule weggenommen wird, kehrt die Pilotspule in ihre ursprüngliche neutrale Stellung durch die Wirkung der Zentrierungsfeder zurück, und die Spule des Vierwegeventiles wird in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt, in der kein Fluiddruck auf den doppelt wirkenden Zylinder angewendet wird, der durch dieses Ventil gesteuert wird.

Die Tatsache, daß die Hauptspule genau den axialen 3Q Bewegungen der Pilotspule folgt, gestattet es, daß eine Drosselwirkung auf einen Fluidstrom zum gesteuerten Zylinder einfach dadurch ausgeübt, wird,

-/-Zi.

daß die Grenzen der Bewegung der Pilotspule eingestellt bzw. justiert werden.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen
10

Fig.1 eine Vertikalschnittansicht eines erfindungsgemäßen Vierwege-Hydraulikventils, wobei die Ventilelemente in ihren neutralen oder entregten Stellungen gezeigt sind; 15

Fig.2 eine Teilansicht aus Fig.1 in vergrößertem Maßstab zur Veranschaulichung der Stellung der Pilotspule, in der diese durch das Betätigungssolenoid axial in einer Richtung verschoben ist;

Fig.3 eine gleichartige Ansicht wie Fig.2, jedoch zur Veranschaulichung der Stellung, die von der Hauptventilspule im Ansprechen auf die axiale Verschiebung der Pilotspule einge

nommen wird;

Fig.4 eine gleichartige Ansicht wie Fig.3, jedoch zur Darstellung der Stellungen, die von der Pilotspule und der Hauptventilspule im An

sprechen auf eine Betätigung der Pilotspule in einer entgegengesetzten Richtung eingenommen werden;

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Fig.5 eine Teilaufsicht auf den mit Durchlässen

versehenen Teil der Ventilbuchse des Gehäuses.

in Fig.1 ist ein komplettes Vierweqe-Spulentypventil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein solches Ventil enthält ein äußeres Hauptgehäuse 10 mit einer zentralen Bohrung 11, die lediglich an einem Ende offen ist. Das Gehäuse 10 ist mit einer Vielzahl von mit axialem Abstand voneinander angeordneten radialen Durchlässen bzw. Durchlaßkanälen 12, 13, 14, 15, 16 und 17 versehen, die sich jeweils vom Umfang des Gehäuses 10 bis in die Verbindung mit der Bohrung Ii erstrecken. Jeder Durchlaßkanal· ist im Innern mit Gewinde versehen, um ein in entsprechender Weise mit Gewinde versehenes Ende einer Leitung (im Falle der Durchlaßkanäle 12 bis 16) bzw. eines Stopfens (im Falle des Durchlaßkanales 17) aufzunehmen.

Die Durchlaßkanäle 15 und 16 sind in entsprechender Weise angepaßt für eine Verbindung mit entgegengesetzten Enden eines herkömmlichen, doppelt wirkenden Zylinders (nicht dargestellt), beispielsweise eines Zylinders, in dem in der Mitte ein Kolben angeordnet ist und der auf jeder Seite dieses Kolbens Fluiddruckkammern aufweist, so daß die Anwendung eines Fluiddruckdifferentials auf entgegen-

^⁰ gesetzten Seiten des Kolbens eine entsprechende Bewegung des Kolbens in dem Zylinder hervorruft.

BAD ORIGINAL

·*■ Der Durchlaßkanal 13 ist für eine Verbindung mit der Druckseite einer Fluiddruckquelle (nicht dargeatellt) angepaßt, während die Durchlaßkanäle 12 und 13, die in entsprechender Weise mit axialem Abstand auf entgegengesetzten Seiten des Durchlaßkanales 13 angeordnet sind, für eine Verbindung mit der Rückführung oder dem Einlaß der Fluiddruckquelle angepaßt sind. Der Durchlaßkanal 17 ist in der Nähe des äußersten inneren Endes der Gehäuselt bohrung 11 placiert und lediglich für den Zweck vorgesehen, das Ventil 1 durch Entfernen eines nicht gezeigten Stopfens leerlaufen zu lassen.

Während das Gehäuse 10 allein dafür verwendet werden könnte, um eine in axialer Richtung hin- und herbewegbare Ventilspule 20 direkt darin anzuordnen, wird es bei dieser Erfindung vorgezogen, ein Zwischengehäuse in Form einer Hülse 18 zu verwenden, die fest und abgedichtet innerhalb der Bohrung 11 des äußeren Gehäuses 10 angeordnet ist. Die Hülse 18 kann daher auf wirtschaftliche Weise aus einem Metall hergestellt werden, das bessere Antireibungseigenschaften für die Anordnung einer Hauptventilspule 20 darin besitzt. Die Ventilhülse 18 ist mit radialen Durchlässen 18a, 18b, 18c, 18d bzw. 18e versehen, die zu den Durchlaßkanälen 12, 13, 14, 15 und 16 ausrichtbar sind, die in dem Hauptventilgehäuse 10 vorgesehen sind. O-Ringdichtungen 19 (Fig.5) sind in ringförmigen Rillen mon-

tiert, die um den äußeren Umfang der entsprechenden Durchlässe herum eingeschnitten sind, um einen Dichtungseingriff zwischen der Bohrung 11 des

BAD ORiGiNAL

äußeren Ventilgehäuses 1O und dem inneren Gehäuse (Hülse 18) zu bewirken. Die Gehäusehülse 18 ist in ihrer eingesetzten Stellung in der Hauptgehäusebohrung 11 durch eine Platte 9 festgelegt, die zentral mit einer öffnung versehen ist, damit sie an einer Schulter 18f an der Hülse 18 anliegt, und sie ist an der Endfläche des Hauptventilgehäuses 10 durch einen oder durch mehrere Bolzen 9a befestigt. Eine O-Ringdichtung 18g ist in dem äußeren Ende der Gehäusehülse 18 montiert und bewirkt eine weitere Dichtung zwischen dieser Hülse 18 und der Bohrung 11 des Hauptgehäuses 10.

Innerhalb einer polierten Bohrung 18h der Gehäusehülse 18 ist die Ventilspule 20 für axiale Gleitbewegungen montiert. Die Ventilspule 20 weist mit axialem Abstand voneinander anneordnete äußere Dichtungsschultern 21, 22, 23 und 24 auf. Zwischen benachbarten Schultern ist die äußere Oberfläche der Ventilspule 20 ausgearbeitet, wie es durch die Ausnehmungen 21a, 22a und 23a gezeigt ist. In einer neutralen;oder Außerbetriebsstellung der Ventilspule 20 gegenüber den Durchlaßkanälen 12 bis 16 sind die Dichtungsschultern so angeordnet, daß die verschiedenen Durchlaßkanäle voneinander isoliert, sind und jede Fluidströmung durch das Ventil 1 zu dem gesteuerten Zylinder verhindern. Die ringförmigen Ausnehmungen 21a, 22a und 23a sind ihrerseits in entsprechender Weise mit einer Bohrung 20a, die sich durch die Ventilspule 20 erstreckt, durch eine Vielzahl von radialen Durchlaßkanälen 25, 26 und 27 verbunden.

Ψ— RAD ORIGINAL

Das Ausmaß der axialen Verlagerung der Ventilspule 20 relativ zur Gehäusehülse 18 ist in entsprechender Weise in jeder Richtung durch Ringdichtungseinbauten 28 und 29 begrenzt, die jeweils in einer festen Stellung innerhalb der Bohrung 18h der Gehäusehülse 18 durch C-Ringe 28a bzw. 29a gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist eine Pilotspule 30 für axiale Bewegungen innerhalb der axialen Bohrung 20a der

Ventilspule 20 angeordnet und in Dichtungseingriff mit Dichtungselementen 28b bzw. 29b, die in den Ringdichtungseinbauten 28 und 29 vorgesehen sind. Die Pilotspule 30 weist mit axialem Abstand voneinander angeordnete Dichtungsteile 31, 3 2 und 33 auf, die - in der neutralen Stellung der Pilotspule 30 relativ zur Ventilspule 20 - jeweils in einem Überlagerungsverhältnis zu den radialen Durchlaßkanälen 25, 26 und 27 angeordnet sind, wenn die ^O Pilotspule 30 sich in einer neutralen Stellung gegenüber der Spule 20 des Hauptventiles befindet. Äußere Ausnehmungen 31a und 32a sind zwischen den schulterförmigen Dichtungsteilen 31, 32 und 33

eingeformt.
25

Die Spule 30 des Pilotventils wird in der zuvor erwähnten neutralen Stellung durch einen Zentrierungsfedermechanismus 40 gehalten, der ein ringförmiges Gehäuse 41 enthält, das außen in das Innengewinde 18k eingeschraubt ist, das im Ende der Gehäusehülse 18 vorgesehen ist. Das Federzentrierungsgehäuse 41 bildet zwei mit axialem Abstand voneinan-

BAD

der angeordnete, nach innen vorspringende Schultern 41a und 41b, die jeweils Anlagen für ringförmige Federsitze 42 und 4 3 bilden, an denen C-Ringe 44 und 45 anliegen, die an der Pilotspule 30 befestigt sind. Die zwischen den Federsitzen 42 und 43 befindliche Feder 46 hält die Pilotspule 30 in ihrer zuvor erwähnten neutralen Stellung relativ zu der Hauptventilspule 20.

In der neutralen Stellung der Pilotspule 30 erstrecken sich in entsprechender Weise zwei im allgemeinen U-fÖrmige, im Körper der Pilotspule 30 vorgesehene Fluidkanäle 30a und 30b aus einer Stellung axial einwärts von den Ausnehmungen 31a und 32a der Pilotspule 30 zu den beiden Auslassen an der Pilotspule, die jeweils innerhalb vergrößerter Gegenbohrungen 20c und 2Od angeordnet sind, die in den Enden der Bohrung 20a der Ventilspule 20 vorgesehen sind.

Das Ende der Pilotventilspule 30, das axial über den Zentrierfedermechanismus 40 hinausragt, ist - etwa durch einen Querstift 49 - an einer Betätigungseinrichtung 50 befestigt, die entweder manuell, elektrisch oder hydraulisch betätigt werden kann, um ein wahlweises Verschieben der Pilotspule 3 0 in einer der beiden Richtungen aus der zuvor erwähnten neutralen Stellung zu verschieben. In dem in dieser Zeichnung veranschaulichten Beispie L enthält die Betätigungseinrichtung 5) ein Paar in axialer Richtung mit Abstand voneinander angeordneter Magnetspulen (Solenoide) 51 und 52, die

BAD ORIGINAL

3ο,

in entsprechender Weise mit einem Eisenmagnetkern 53 zusammenwirken, der auf einer Achse 54 befestigt ist, die ihrerseits an der Pilotspule 3 0 durch den Querstift 49 befestigt ist. Ein äußeres Gehäuse 55 ist für die Anordnung bzw. Halterung der Magnetspulen 51 und 52 vorgesehen und besitzt außerdem eine Gewindehalterung für einstellbare Endanschläge 56 und 57, die es gestatten, wahlweise die Größe der axialen Verlagerung der Pilotspule 30 einzustellen bzw. zu justieren, die durch die wahlweise Betätigung entweder der Magnetspule 51 oder der Magnetspule 52 bewirkt werden soll.

Wie es dem Fachmann einleuchtet, wird, wann immer eine Betätigung des Vierwegeventiles 1 gewünscht wird, um den Betrieb des durch dieses Ventil gesteuerten doppelt wirkenden Zylinder in einer besonderen Richtung herbeizuführen, ein elektrisches Signal entweder der Magnetspule 51 oder der Magnetspule 52 zugeleitet werden, um wahlweise die Pilotspule 30 in der einen oder anderen axialen Richtung zu verschieben, um die erforderliche Verschiebung der Ventilspule 20 in der benötigten Richtung herbeizuführen, damit die Verbindung des Fluiddruck-Durchlaßkanales 30 mit der richtigen Seite des doppelt wirkenden Zylinders (nicht dargestellt) sowie eines der Ausström- oder Rückführkanäle 12 oder 14 mit der anderen Seite dieses doppelt wirkenden Zylinders herbeigeführt wird.

BAD ORIGINAL

Der Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung kann am besten unter Bezugnahme, auf die im vergrößerten Maßstab dargestellten Fig.2, 3 und 4 verstanden werden. In Fig.2 ist angenommen, daß ein geeignetes elektrisches Signal an die Betätigungseinrichtung 50 angelegt worden ist, um das Verschieben der Pilotspule 30 nach rechts zu bewirken. Diese Aktion entfernt den mittleren schul terartigen Ventilteil 32 der Pilotventilspule aus ihrer Ausrichtposition mit dem radialen Durchlaßkanal 26 und gestattet es, daß Fluiddruck von dem mit dem Durchlaßkanal· 13 verbundenen Fluiddruckauslaß durch die ringförmige Ausnehmung 31a und in den in der Pilotspule 30 vorgesehenen Fluidkanal 30a strömt, um Fluiddruck der Kammer Λ zuzuführen, die zwischen dom Ringdichtungseinbau 28 und der Endfläche der Hauptventil spule 20 ausgebildet ist. Gleichzeitig wird ein Ausströmdruck in der Fluiddruckkammer B, die zwischen der entgegengesetzten Endfläche der Hauptventilspule und dem Ringdichtungseinbau 29 ausgebildet ist, aufgebaut, und zwar aufgrund der Fluidströmung aus dem Ausström- oder Rückführ-Durchlaßkanal durch den inneren Fluidkanal 30b in der Pilotspule 30. Auf diese Weise wird ein Fluiddruckdifferenz auf die Hauptspule 20 in der Richtung angwendet, um diese Hauptspul ο zu veranlassen, genau der axialen Verlagerung der Pj lotspule 30 zu folgen, wie es in Fig.3 veranschaulicht ist.

BAD ORtGlNAl

*■ Unter Bezugnahme auf Fig. 3, in der die Hauptspule 20 in ihrer axial verschobenen Stellung gezeigt ist, sei zunächst festgestellt, daß die Hauptspule 20 wieder ihre neutrale Stellung relativ zur Pilotspule 3 0 einnimmt und daß die Fluiddrücke auf entgegengesetzte Endflächen der Hauptspule 20 in den Kammern A und B wieder ausbalanciert sind. Zusätzlich ist jedoch der Fluiddruck-Durchlaßkanal 13, der mit der Auslaßseite der Fluiddruckquelle (nicht dargestellt) verbunden ist, nun direkt mit dem radialen Durchlaßkanal 16 verbunden ist, der zu einer Seite des doppelt wirkenden Zylinders (nicht dargestellt) führt, während die andere Seite dieses Zylinders durch den Durchlaßkanal 15 mit dem Aus-

■*· ström- oder Rückführ-Durchlaßkanal 12 verbunden ist, der an die Einlaßseite der Fluiddruckquelle angeschlossen ist. Auf diese Weise wird der von dem Vierwegeventil gesteuerte doppelt wirkende Zylinder in der gewünschten Richtung verschoben worden sein.

In Fig.4 ist die Stellung der Hauptspule 20 und der Pilotspule 30 veranschaulicht, wenn eine Verschiebung des zu steuernden doppelt wirkenden ~⁵ Zylinders in der entgegengesetzten Richtung erforderlich ist. In diesem Falle wird zunächst die Pilotspule 30 durch die Betätigungseinrichtung 50 nach links bewegt, und die Hauptspule 20 folgt augenblicklich einer solchen Axialbewegung, und

zwar aufgrund der Errxchtung einer Fluiddruckdifferenz in den Kammern A und B an den entgegengesetzten Enden der Ventilspule 20, um diese zu

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-λ/-- 33 .

veranlassen, der Pilotspule zu folgen und erneut eine neutrale Stellung gegenüber der Pilotspule 30 einzunehmen. In dieser linken Stellung ist der Durchlaßkanal 15 nun mit der Auslaßseite der Fluiddruckquelle verbunden, während der Durchlaßkanal 16 mit der Rückführ- oder Einlaßseite der Fluiddruckquelle über den Durchlaßkanal 14 verbunden ist. Auf diese Weise ist ein Betrieb des zu steuernden Ventiles in der entgegengesetzten Richtimg erreicht worden.

Unter beiden Betriebsbedingungen wird nach einem Entfernen des Steuersignales von der Betätigungseinrichtung 50 (was in einer Entregung der Magnetspulen 51 oder 52 in diesem Falle resultiert) die Pilotspule 30 durch die Zentrierungsfeder 4 6 in ihre ursprüngliche neutrale Stellung zurückgeführt. Dies veranlaßt die Hauptspule 20 der Pilotspule 30 zu folgen, und zwar durch die Errichtung von Differenzdrücken in den Kammern A und B, so daß die ganze Ventileinheit in ihre neutrale oder Außerbetriebsstellung, wie sie in Fig.1 gezeigt ist, zurückkehrt.

Die Tatsache, daß die Hauptspule 20 exakt den axialen Verlagerungsbewegungen der Pilotspule folgt, kann in vorteilhafter Weise benutzt werden, um eine drosselnde Steuerung der Fluidmenge zu erzeugen, die auf den doppelt wirkenden Zylinder übertragen werden soll, der durch dieses Ventil 1 gesteuert werden soll. Auf diese Weise wird ein Einstellen der mit Gewinde versehenen Endan-

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Schläge 56 und 57, die in der Pilotspulen-Betätigungseinrichtung 50 vorgesehen sind, die Axialbewegung der Pilotspule 30 begrenzen, und in entsprechender Weise wird die Folgebewegung der Hauptventilspule 20 begrenzt. Diese Bewegung kann auf ein Ausmaß reduziert werden, daß den Fluidkanälen eine Drosselwirkung auferlegt wird, die durch die Axialverschiebung der Hauptventilspule 20 erzeugt wird, wodurch die Fluidmenge begrenzt wird, die zu dem zu steuernden Zylinder strömt. Daher gestattet ein Vierwegeventil gemäß dieser Erfindung nicht nur die wahlweise Betätigung eines doppelt wirkenden Zylinders in einer von zwei Richtungen, sondern es gestattet auch eine Einstellung der Fluidstromungsrate zu diesem Zylinder, um die Bewegungsgröße des Zylinders in der gewünschten Richtung zu steuern.

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Claims

Patentansprüche:

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

- ein hohles Gehäuse besitzt zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete erste radiale Durchlässe, die in entsprechender Weise mit der Fluiddruckkammer auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens verbindbar sind, sowie zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete zweite radiale Durchlässe, die in entsprechender Weise mit dem Einlaß und dem Auslaß der Fluiddruckquelle verbindbar sind;

- die ersten Durchlässe sind jeweils den zweiten Durchlässen in axialer Richtung benachbart;

- eine Ventilspule ist in der Bohrung des hohlen Gehäuses in axialer Richtung verschiebbar;

- diese Ventilspule besitzt axial beabstandete, mit der Gehäusebohrung zusammenwirkende äußere Dichtungselemente und herausgearbeitete

äußere Oberflächen zwischen diesen äußeren

Dichtungselementen, wodurch in einer neutralen axialen Stellung dieser Spule kein Flüssigkeitsstrom austritt, ferner in der einen axialen Stellung dieser Spule außerhalb der

neutralen Stellung unter Druck gesetztes Fluid durch die beiden ersten Durchlässe in der einen Richtung strömt und wodurch in einer zweiten axialen Stellung dieser Spule iⁿ der entgegengesetzten Richtung außerhalb

der neutralen Stellung der Strom des unter Druck stehenden Fluids durch die beiden erwähnten ersten Durchlässe umgekehrt wird;

- diese Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung

sowie radiale Durchlässe, die die Ventilspulenbohrung mit den herausgearbeiteten äußeren Oberflächen verbindet, sowie eine Pilotspule, die in axialer Richtung verschiebbar in dieser Ventilspulenbohrung an

geordnet ist:

- eine äußere Dichtungseinrichtung an dieser Pilotspule dichtet in entsprechender Weise jeden der radialen Durchlässe in einer neu

tralen Stellung dieser Pilotspule relativ zur Ventilspule ab;

- zwei in axialer Richtung verlaufende Kanäle erstrecken sich jeweils von einem mittleren

Bereich dieser äußeren Dichtungseinrichtung an der Pilotspule bis zu einem axialen End-

BAD ORIGINAL

bereich des hohlen Gehäuses;

- und eine Einrichtung zur axialen Verlageruna der Pilotspule aus ihrer genannten neutralen Stellung, wodurch unter Druck stehendes Fluid auf ein Ende der Ventilspule angewendet wird, um diese aus ihrer genannten neutralen Stellung axial zu verschieben.

*° 2. Ventil zur wahlweisen Verbindung des Einlasses und des Auslasses einer Fluiddruckquelle mit einer Fluiddruckkammer, die mit einem auf den Fluiddruck ansprechenden Kolben zusammengeordnet ist,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender

Merkmale:

- ein hohles Gehäuse besitzt zwei mit axialem

Abstand voneinander angeordnete erste radiale

Durchlässe, die in entsprechender Weise mit

der Fluiddrudkkammer auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens verbindbar sind, sowie zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete zweite radiale Durchlässe, die in

entsprechender Weise mit dem Einlaß und dem

Auslaß der Fluiddruckquelle verbindbar sind;

die ersten Durchlässe sind jeweils den zweiten Durchlässen in axialer Richtung benachbart;

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- eine Ventilspule ist in der Bohrung des

hohlen Gehäuses in axialer Richtun verschiebbar;

- diese Ventilspule besitzt axial beabstandete,

mit der Gehäusebohrung zusammenwirkende äußere Dichtungselemente und herausgearbeitete äußere Oberflächen zwischen diesen äußeren Dichtungselementen, wodurch in einer neutralen axialen Stellung dieser Spule kein ,

Flüssigkeitsstrom austritt, ferner in der einen axialen Stellung dieser Spule außerhalb der neutralen Stellung unter Druck gesetztes Fluid durch die beiden ersten Durchlasse in der einen Richtung strömt und wodurch

in einerjzweiten axialen Stellung dieser Spule in der entgegengesetzten Richtung außerhalb der neutralen Stellung der Strom des unter Druckstehenden Fluids durch die beiden erwähnten ersten Durchlässe umgekehrt wird;

- diese Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung

sowie radiale Durchlässe, die die Ventilspulenbohrung mit den herausgearbeiteten äußeren Oberflächen verbindet, sowie eine

Pilotspule, die in axialer Richtung verschiebbar in dieser Ventxlspulenbohrung angeordnet ist;

- eine äußere Dichtungseinrichtung an dieser

Pilotspule dichtet in entsprechender Weise jeden der radialen Durchlässe in einer neu-

BAD ORIGINAL

fT

tralen Stellung dieser Pilotspule relativ

zur Ventilspule ab;

- zwei in axialer Richtung verlaufende Kanäle erstrecken sich jeweils von einem mittleren

Bereich dieser äußeren Dichtungseinrichtung an der Pilotspule bis zu einem axialen Endbereich des hohlen Gehäuses;

1.0 - und Einrichtungen zur axialen Verlagerung

dieser Pilotspule in einer von zwei Richtungen aus ihrer genannten neu -ralen Stellung, wodurch wahlweise unter Druck stehendes Fluid auf dem einen oder anderen Ende der Ventilspule angewendet wird, um diese aus

ihrer neutralen Stellung wahlweise in entgengesetzten Richtungen zu verschieben.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Federeinrichtung

vorgesehen ist/ die der Verlagerung der Pilotspule in beide Richtungen aus der genannten neutralen Stellung entgegenwirkt.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspule in dieselbe Richtung wie die Pilotspule verschiebbar ist, wodurch die neutrale Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule wiederherstellbar ist.

BAD ORSC

5. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspule ein rohrförraiges Element und außerdem Ringdichtungsanordnungen enthält, die in entsprechender Weise zwischen den äußeren Enden der Pilotspule und der axia

len Bohrung des Gehäuses montiert sind, um Fluiddruckkammern auszubilden, die jeweils mit den Endflächen der Ventilspule zusammenwirken, um darauf Fluiddruckkräfte anzuwenden.

6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein leitungsverbundenes Gehäuse, das eine zylindrische Bohrung zur dichten Anordnung des hohlen Gehäuses aufweist, sowie mit Innengewinde versehene, eine Leitung aufnehmende, radiale

Durchlässe, die in entsprechender Weise mit den Durchlässen des hohlen Gehäuses ausgerichtet sind.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen Verlagerung der Pilotspule ein Solenoid enthält.

8. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen Verlagerung der Pilotspule in eine von zwei Richtungen aus ihrer neutralen Stellung eine Solenoid-Magnetkern-Einrichtung enthält, die an der Pilotspule befestigt ist und zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Solenoide be

sitzt, die mit dem Magnetkern zusammenwirken, um diesen nach ihrer Erregung in "entsprechender

ORIRINAB

334G001

Weise in entgegengesetzten Richtungen -u
verschieben.

9. Vierwege-Druckfluidventil, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:

- eine zylindrische Hülse mit einer axialen
Bohrung und einer Vielzahl von radialen Durchlässen, die mit der Bohrung in Verbindung

stehen, wobei ein erster dieser Durchlässe

mit der Auslaßseite einer Fluiddruckquelle
und ein zweiter Durchlaß mit der Einlaßseite der Fluiddruckquelle verbindbar ist;

_ ein dritter und ein vierter der Durchlässe
sind jeweils mit entgegengesetzten Seiten
eines doppelt wirkenden Zylinders verbindbar;

- eine Ventilspule, die in axialer Richtung in der Gehäusebohrung hin- und herbewegbar ist;

- eine Einrichtung in der Nähe jedes Endes der Ventilspule, zur Begrenzung der Axialbewegungen dieser Ventilspule;

- Dichtungseinrichtungen, die in entsprechender Weise in der Nähe dieser Bewegungsbegrenzungseinrichtungen vorgesehen sind, um eine Fluidkammer in der Nähe jedes Endes der Ventilspu-Ie zu bilden, wenn diese Spule in einer

Stellung relativ zu der Bewegungsbegrenzungseinrichtung zentriert ist, wodurch eine Fluid-

BAD ORIGINAP,

druckdifferenz in diesen Fluidkammern die

Ventilspule relativ zu der Hülse aus der zentrierten Stellung in eine Stellung axial verschiebt, die durch die genannte Fluiddruckdifferenz bestimmt wird;

- äußere Dichtungseinrichtungen an der Ventilspule, die zwischen den genannten Durchlässen in der zentrierten Stellung der Ventilspule angeordnet sind, wodurch eine Fluidströmung

zwischen den genannten Durchlässen verhindert wird;

- die Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung; 15

- radiale Fluidkanäle in der Ventilspule, die in entsprechender Weise die Ventilspulenbohrung und die ersten und zweiten Fluiddurchlässe in der zentrierten Stellung der Ventilspule verbinden;

- eine Pilotspule, die in die Ventilspulenbohrung einsetzbar ist;

- äußere Dichtungseinrichtungen an dieser

Pilotspule zur Isolierung der genannten radialen Fluidkanäle in einer neutralen axialen Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule;

F"——

BAD

- Einrichtungen zur federnden Sicherung dieser

Pilotspule in der neutralen Stellung;

- und Einrichtungen zur axialen Verschiebung der Pilotspule aus der genannten neutralen

Stellung, wodurch die eine der Fluidkammern mit dem Einlaß der Fluiddruckquelle und die andere Fluidkammer mit dem Auslaß der Fluiddruckquelle verbindbar ist, um die Ventilspule aus der genannten zentrierten Stellung

herauszubewegen.

10. Vierwege-Druckfluidventil, gekennzeichnet

durch folgende Merkmale:
15

- eine zylindrische Hülse mit einer axialen Bohrung und einer Vielzahl von radialen Durchlässen, die mit der Bohrung in Verbindung stehen, wobei ein erster dieser Durchlässe ■ mit der Auslaßseite einer Fluiddruckquelle

und ein zweiter Durchlaß mit der Einlaßseite der Fluiddruckquelle verbindbar ist;

- ein dritter und ein vierter der Durchlässe sind jeweils mit entgegengesetzten Seiten

eines doppelt wirkenden Zylinders verbindbar;

- eine Ventilspule, die in axialer Richtung in der Gehäusebohrung hin- und herbewegbar ist;

- eine Einrichtung in der Nähe jedes Endes der

Ventilspule, zur Begrenzung der Axialbewegungen dieser Ventilspule;

- Dichtungseinrichtungen, die in entsprechender

Weise in der Nähe dieser Bewegungsbegrenzungseinrichtungen vorgesehen sind, um eine Fluidkammer in der Nähe jedes Endes der Ventilspule zu bilden, wenn diese Spule in einer Stellung relativ zu der Bewegungsbegrenzungs-

einrichtung zentriert ist, wodurch eine Fluiddruckdifferenz in diesen Fluidkammern die Ventilspule relativ zu der Hülse aus der zentrierten Stellung in eine Stellung axial verschiebt, die durch die genannte Fluiddruck-

differenz bestimmt wird;

- äußere Dichtungseinrichtungen an der Ventilspule, die zwischen den genannten Durchlässen in der zentrierten Stellung der Ventilspule

angeordnet sind, wodurch eine Fluidströmung zwischen den genannten Durchlässen verhindert wird;

- die Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung;

- radiale Fluidkanäle in der Ventilspule, die in entsprechender Weise die Ventilspulenbohrung und die ersten und zweiten Fluiddurchlasse in der zentrierten Stellung der Ventil

spule verbinden;

BAD ORSGlNAL

- eine Pilotspule, die in die Ventilspulen

bohrung einsetzbar ist?

- äußere Dichtungseinrichtungen an dieser Pilotspule zur Isolierung der genannten

radialen Fluidkanäle in einer neutralen axialen Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule;

- eine Einrichtung zur federnden Sicherung

der Pilotspule in der neutralen Stellung relativ zur Ventilspule;

- und Einrichtungen zur wahlweisen axialen Ver-Schiebung der Pilotspule in einer von zwei Richtungen aus der genannten neutralen Stellung, wodurch die eine Fluiddruckkammer mit dem Auslaß der Fluiddruckquelle und die andere Kammer mit dem Einlaß der Fluiddruckquelle verbindbar ist, um die Ventil

spule aus der zentrierten Stellung herauszubewegen.

11. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum federnden

Zurückhalten der Pilotspule in der genannten neutralen Stellung eine Zentrierungsfeder enthält.

12. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein eine Leitung enthaltendes Gehäuse, das eine zylindrische Bohrung zur abdichtenden

Anordnung der Hülse sowie mit Innengewinde ver

sehene, eine Leitung aufnehmende radiale Durchlässe besitzt, die mit den Durchlässen der Hülse entsprechend ausgerichtet sind.

13. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspule in derselben Richtung wie die Pilotspule verschiebbar und dadurch die neutrale Stellung der Pilotspule

IQ relativ zur Ventilspule wiederherstellbar ist.

14. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen Verlagerung der Pilotspule ein Solenoid enthält.

15. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen Verlagerung der Pilotspule in eine von zwei Richtungen aus ihrer neutralen Stellung eine SoIenoid-Magnetkern-Einrichtung enthält, die an

der Pilotspule befestigt ist und zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete SoIenoide besitzt, die mit dem Magnetkern zusammenwirken, um diesen nach ihrer Erregung in entsprechender Weise in entgegengesetzten Rich

tungen zu verschieben.

16. Ventil zur wahlweisen Verbindung des Einlasses und des Auslasses einer Fluxddruckquelle mit einer Fluiddruckkammer, die mit einem auf Fluid

druck ansprechenden Kolben zusammengeordnet ist,

ORIGINAL

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gekennzeichnet durch die Kombination folgender

Merkmale:

- ein hohles Gehäuse besitzt ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten radialen Durchlässen, die in entsprechender Weise mit der Fluiddruckkammer auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens verbindbar sind, ferner ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten zweiten radialen Durchlässen, die in entsprechender

Weise mit dem Einlaß und Auslaß der Fluiddruckquelle verbindbar sind;

- die ersten Durchlässe sind jeweils den zweiten Durchlässen in axialer Richtung benachbart;

- eine Ventilspule ist in axialer Richtung in der Bohrung des hohlen Gehäuses verschiebbar;

~ diese Ventilspule besitzt mit axialem Abstand

voneinander angeordnete äußere Dichtungsele-'mente, die mit der Gehäusebohrung zusammenwirken, sowie mit Ausnehmungen versehene äußere Oberflächen zwischen den äußeren Dichtungselementen, wodurch in einer neutralen

axialen Stellung der Ventilspule keine Fluidströmung auftritt, ferner in der einen axialen Stellung dieser Spule außerhalb der neutralen Stellung unter Druck stehendes Fluid durch die beiden ersten Durchlässe in der

einen Richtung fließt und in einer zweiten axialen Stellung dieser Spule in entgegenge-

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setzter Richtung von der neutralen Stellung

die Strömung des unter Druck stehenden Fluids durch die genannten ersten Durchlässe umgekehrt wird;

- diese Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung und radiale Durchlässe, die die Ventilspulenbohrung mit den Ausnehmungen der äußeren Oberfläche verbinden, sowie eine Pilotspule, die axial verschiebbar in der Ventilspulen

bohrung angeordnet ist;

- äußere Dichtungseinrichtungen an der Pilotspule dichten in entsprechender Weise jeden radialen Durchlaß in einer neutralen Stellung

der Pilotspule relativ zur Ventilspule ab;

- ein Paar in axialer Richtung verlaufender Kanäle erstreckt sich in entsprechender Weise von einem Bereich zwischen den genannten

äußeren Dichtungseinrichtungen auf der Pilotspule nach einem axialen Endbereich des hohlen Gehäuses;

- und eine Einstelleinrichtung zur axialen

Verschiebung der Pilotspule für eine vorbestimmte Distanz aus der genannten neutralen Stellung, wodurch die Ventilspule um dieselbe Größe und in derselben Richtung wie die Pilotspule verschoben wird, um die neutrale

Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule wiederherzustellen und eine Strömungs-

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rate durch die Gehäusedurchlässe zu erzeugen,

die eine Funktion der axialen Verschiebedistanz des Pilotventils darstellt.

17. Ventil zur, wahlweisen Verbindung des Einlasses und des Auslasses einer Fluiddruckquelle mit einer Fluiddruckkammer, die mit einem auf Fluiddruck ansprechenden Kolben zusammengeordnet ist,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender

Merkmale:

- ein hohles Gehäuse besitzt ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten radialen Durchlassen, die in entsprechender Weise mit der

Fluiddruckkammer auf entgegengesetzten Seiter - des Kolbens verbindbar sind, ferner ein Paar von mit axialem Abstc?.nd angeordneten zweiten radialen Durchlässen, die in entsprechender Weise mit dem Einlaß und Auslaß der Fluid

druckquelle verbindbar sind;

- die ersten Durchlässe sind jeweils den zweiten Durchlässen in axialer Richtung benachbart;

- eine Ventilspule ist in axialer Richtung in der Bohrung des hohlen Gehäuses verschiebbar;

- diese Ventilspule besitzt mit axialem Abstand voneinander angeordnete äußere Dichtungselemente, die mit der Gehäusebohrung zusammenwirken, sowie mit Ausnehmungen versehene

äußere Oberflächen zwischen den äußeren Dichtungselementen, wodurch in einer neutralen axialen Stellung der Ventilspule keine Fluidströmung auftritt, ferner in der einen axialen Stellung dieser Spule außerhalb der neutralen Stellung unter Druck stehendes Fluid durch die beiden ersten Durchlässe in der einen Richtung fließt und in einer zweiten axialen Stellung dieser Spule in entgegengeht 0 setzter Richtung von der neutralen Stellung

die Strömung des unter Druck stehenden Fluids durch die genannten ersten Durchlässe umgekehrt wird;

- diese Ventilspule besitzt eine axiale Bohrung

und radiale Durchlässe, die die Ventilspulenbohrung mit den Ausnehmungen der äußeren Oberfläche verbinden, sowie eine' Pilotspule, die axial verschiebbar in der Ventilspuleni bohrung angeordnet ist;

- äußere Dichtungseinrichtungen an der Pilotspule dichten in entsprechender Weise jeden radialen Durchlaß in e|ner neutralen Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule ab;

- ein Paar in axialer Richtung verlaufender Kanäle erstreckt sich in entsprechender Weise von einem Bereich zwischen den genannten äußeren Dichtungseinrichtungen auf der Pilot

spule nach einem axialen Endbereich des hohlen Gehäuses;

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- eine einstellbare Einrichtung für eine

axiale Vrschiebung des Pilotventils um eine vorbestimmte Distanz in einer von zwei Richtungen aus dessen genannter neutraler Stellung, wodurch die Ventilspule um diesel

be Größe und in derselben Richtung verschoben wird wie die Pilotspule, um die neutrale Stellung der Pilotspule relativ zur Ventilspule wiederherzustellen und eine Strömungsrate durch die Gehäusedurchlässe zu erzeugen,

die eine Funktion der axialen Verschiebedistanz des Pilotventiles darstellt.

18. Ventil nach Anspr\ich 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine federnde

Einrichtung vorgesehen ist, die der Verlagerunq der Pilotspule in einer von zwei Richtungen aus der neutralen Stellung entgegenwirkt.

19· Ventil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil spule ein rohrförmiges Element und außerdem Ringdichtungseinrichtungen enthält, die in entsprechender Weise zwischen den äußeren Enden der Pilotspule und der axialen Bohrung des Gehäuses ein

gebaut sind, um Fluxddruckkammern zu bilden, die entsprechend mit den Endflächen der Ventilspule zusammenarbeiten, um Fluiddruckkräfte darauf auszuüben.

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20. Ventil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Leitung verbindendes Gehäuse vorgesehen ist, das eine zylindrische Bohrung für eine abdichtende Anordnung des hohlen Gehäuses sowie mit Innengewinde ver

sehene, eine Leitung aufnehmende, radiale Durchlässe besitzt, die entsprechend mit den Durchlässen des hohlen Gehäuses ausgerichtet sind.

21. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Einrichtung für eine axiale Verschiebung der Pilotspule um eine vorbestimmte Distanz ein Solenoid, ein Eisenmagnetkernelement, das an der Pilotspule

befestigt ist und mit dem Solenoid zusammenwirkt, sowie eine schraubbare, einstellbare Anschlageinrichtung, die die durch das Solenoid erzeugte Axialbewegung der Pilotspule be-[ grenzt.

Bad oRiß/ΜΔΐ