DE3401591A1 - Doppelmagnetventil - Google Patents

Description

Patentanwälte 3 AO 1591

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Unser Zeichen: A 14

Fr. Buschjost GmbH & Co. Detmolder Straße 256 4970 Bad Oeynhausen 1

Doppelmagnetventi1

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- Τ· Fr. Buschjost GmbH + Co.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Doppelmagnetventil für pneumatische Medien, insbesondere zum automatischen Melken von Kühen unter Einsatz von Vakuum, wobei jeweils zwei Zitzen des Euters im Wechsel durch ein Steuerventil angesteuert und unter Vakuum gesetzt werden, wobei jedes Steuerventil ein Ventil element mit Ventilsitz aufweist und beide Ventilsitze an eine Vakuumquelle angeschlossen sind.

In der Landwirtschaft werden beim Melken von Kühen Vakuumsysteme eingesetzt, wobei der Melktakt mittels Elektromagnetventilen gesteuert wird. Hierzu werden u.a. Doppelmagnetventile verwendet, durch welche im Wechsel jeweils zwei Zitzen des Euters der zu melkenden Kuh angesteuert werden.

Es wird bei diesem System mit Taktüberlappung gearbeitet, um eine bessere Melkleistung zu erzielen. Bei dem Doppelmagnetventil, das aus zwei Steuerventilen besteht, wird zu diesem Zweck das zweite Steuerventil eingeschaltet, noch ehe das erste Steuerventil abgeschaltet worden ist. Dies hat bei den bisherigen Systemen zur Folge, daß das Vakuum im Melkgeschirr des ersten Steuerventils kurzzeitig einbricht, wenn das zweite Steuerventil dazugeschaltet wird. Diese Vakuumeinbrüche können sich störend auf den Melkvorgang auswirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Doppelmagnetventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Vakuumeinbrüche beim Umschalten vom einen Steuerventil auf das andere Steuerventil des Doppelmagnetventils vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen jedem der beiden Ventilsitze und der Vakuumquelle je ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Vorzugsweise sind die Rückschlagventile in die Ventilsitze der Steuerventile

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eingesetzt und zweckmäßigerweise einteilig mit den Ventilsitzen der Steuerventile ausgebildet.

Die Rückschlagventile können auch in den Verbindungsleitungen zwischen den Ventilsitzen und der Vakuumquelle eingebaut sein.

Vorteilhafterweise besteht jedes der Rückschlagventile aus einem flexiblen elastischen Material, z.B. einem Elastomer, es hat ferner im wesentlichen rohrförmige Gestalt und sein der Vakuumquelle zugewandtes Ende ist in Form eines Absperrgliedes ausgebildet, das sich bei Durchströmung in Richtung zur Vakuumquelle öffnet, bei einem auch geringen Differenzdruck zwischen beiden Steuerventilen jedoch schließt.

Vorzugsweise hat das Absperrventil die Form eines insbesondere einteilig mit dem rohrförmigen Abschnitt des Rückschlagventil es ausgebildeten Hohlkegels, der von seiner zur Vakuumquelle hin gerichteten Spitze her eingeschlitzt ist.

Der Hohl kegel ist mit wenigstens einem Schlitz versehen, der zweckmäßigerweise längs einer Mittelebene des Hohl kegeis verläuft und sich über dessen gesamte axiale Länge erstrecken kann.

Vorzugsweise weist der Hohlkegel zwei Schlitze auf, die längs zweier, insbesondere rechtwinklig zueinander liegenden Mittelebenen des Hohl kegeis verlaufen, so daß vier flexible elastische Hohl kegelsegmente gebildet werden.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die ein erfindungsgemäßes Doppelmagnetventil im Schnitt zeigt.

Das Doppelmagnetventil 10 besteht aus zwei Einzelventilen, die hier als Steuerventile 12 und 14 bezeichnet sind und die an einem gemeinsamen Gehäuse 16 befestigt sind. Im Gehäuse 16 ist eine Anschlußleitung 18 ausgebildet, die zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe führt. Jedes der beiden Steuer-

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ventile 12, 14 ist mit einer Anschlußleitung 20, die zu dem zu melkenden Tier führt, und mit einer Entlüftungsleitung 22 versehen, die zur Atmosphäre führt.

Jedes Steuerventil 12, 14 hat ferner eine elektromagnetisch ansteuerbare und betätigbare Magnetspule 24, die auf einen Magnetanker 28 wirkt, der im dargestellten Beispiel in Form einer Kugel ausgebildet ist und das Ventilelement der Steuerventile bildet.

Dieses Ventilelement 28 jedes Steuerventil es 12, 14 arbeitet abhängig vom Schaltzustand,entweder mit einem Ventilsitz 26 oder mit einem Ventilsitz zusammen. Der Ventilsitz 26 ist an einer Büchse 27 ausgebildet, die in das Gehäuse des jeweiligen Steuerventil es 12, 14 eingesetzt ist. Er steuert die Verbindung von der Anschlußleitung 20, die zu dem zu melkenden Tier führt, und dem Atmosphärenanschluß 22.

Der Ventilsitz 30 ist aus einem flexiblen elastischen Material, z.B. einem Elastomer, gebildet und er steuert die Verbindung von der Anschlußleitung zum Vakuumanschluß 18.

Die durch die Ventilsitze 26, 30 und das kugelförmige Ventilelement 28 gebildeten Ventile stellen die eigentlichen Arbeitsventile des Doppelmagnetventiles 10 dar. Zwischen jedem der Ventilsitze 30 und dem Vakuumanschluß ist nun ein Rückschlagventil 32 angeordnet, das in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform in den Ventilsitz 30 integriert und insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet ist.

Jedes der Rückschlagventile 32 hat einen rohrförmigen Abschnitt 34, an den sich in Richtung zum Vakuumanschluß 18 ein vorzugsweise hohlkegelförmiger Abschnitt 36 anschließt. Das zum Ventilelement 28 hin gerichtete Ende des rohrförmigen Abschnittes 34 ist, wie in der Figur gezeigt, unter Bildung eines Randes 42 radial nach außen umgelegt und auf einen entsprechenden Bund des Gehäuses 16 dichtend aufgesetzt.

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Die Rückschlagventile 32 erstrecken sich, wie dargestellt, von den Ventilsitzen 30 aus in kurze, nicht näher bezeichnete Verbindungsbohrungen hinein, die zum Vakuumanschluß 18 führen.

Der hohl kegelförmige Abschnitt 36 jedes Rückschlagventil 32 ist von seiner zum Vakuumanschluß 18 hin gerichteten Spitze her eingeschlitzt, wie bei 38 gezeigt. Dieser Schlitz 38 verläuft zweckmäßigerweise längs einer Mittel ebene des Hohl kegeis 36 und er erstreckt sich zweckmäßigerweise über dessen gesamte axiale Länge. Jeder Hohlkegel 36 ist mit wenigstens einem derartigen Schlitz 38 ausgestattet, vorzugsweise sind aber zwei solche Schlitze für jeden Hohl kegel 36 vorgesehen, die zweckmäßigerweise längs zweier, insbesondere rechtwinklig zueinander liegender Mittel ebenen des jeweiligen Hohl kegeis 36 verlaufen.

Es werden auf diese Weise an jedem Rückschlagventil 32 vier Hohl kegel-Segmente 40 gebildet, die im Steuerventil 14 geschlossen sind und zusammen den Hohl kegel 36 bilden, während sie im Steuerventil 12 geöffnet sind und mit ihren äußeren Mantelflächen an der Innenwand der Bohrung, in die das Rückschlagventil eingesetzt ist, im wesentlichen anliegen.

Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet folgendermaßen.

In dem in der Figur dargestellten Schaltzustand ist das Steuerventil geschlossen und das Steuerventil 12 geöffnet, d.h. die Magnetspule 24 des Steuerventil es 14 ist nicht erregt, so daß das kugelförmige Ventilelement 28 den Ventilsitz 30 schließt, während der Ventilsitz 26 geöffnet ist. Die zu dem zu melkenden Tier führende Anschlußleitung 20 des Steuerventil es 14 ist somit über den offenen Ventilsitz 26 und die Leitung zur Atmosphäre entlüftet bzw. wird durch die Atmosphäre belüftet. Der Atmosphärendruck drückt das kugelförmige Ventil element 28 gegen seinen Ventilsitz 30, so daß die Verbindung von der Anschlußleitung 20 des Steuerventils 14 zum Vakuumanschluß 18 gesperrt ist.

Beim Steuerventil 12 ist die Magnetspule 24 erregt, wodurch der Anker, d.h. das kugelförmige Ventilelement 28, gegen den Ventilsitz 26 gedrückt und da-

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durch der letztere geschlossen wird. Die Verbindung zur Atmosphäre über die Leitung 22 ist somit geschlossen, während die Verbindung von der zu dem zu melkenden Tier führenden Anschlußleitung 20 über den offenen Ventilsitz 30 des Steuerventil 12 zum Vakuumanschluß 18 geöffnet ist.

Es wurde oben bereits erwähnt, daß durch jedes der beiden Steuerventile 12, je zwei Zitzen des Euters angesteuert werden. Die beiden Zitzen, die durch das Steuerventil 12 angesteuert werden, stehen somit bei dem in der Zeichnung dargestellten Schaltzustand unter Vakuum, während die beiden Zitzen, die durch das Steuerventil 14 angesteuert werden, unter Atmosphärendruck stehen. Die ersteren werden somit gerade ausgemolken, die letzteren nicht. Wie die Figur zeigt, legen sich bei dem Rückschlagventil 32 des Steuerventiles 12 die Segmente 40 im durchströmten Zustand an die Innenwand der Bohrung an und geben den vollen Querschnitt des Ventilsitzes 30 für die Durchströmung frei.

Bei dem Steuerventil 14 hingegen schließen sich die Segmente 40 infolge der elastischen Eigenschaften des Materials des Rückschlagventil und seiner Formgebung, so daß die Segmente zusammen den hohl kegelförmigen Abschnitt 36 des Rückschlagventils 32 bilden, wobei durch die Formgebung, d.h. durch die Kegelform eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit erreicht wird, da die Segmente sich im geschlossenen Zustand gegenseitig abstützten.

Bei der Umschaltung von einem Zitzenpaar auf das andere Zitzenpaar wird nun , wie eingangs erläutert, das Steuerventil 14 eingeschaltet, noch ehe das Steuerventil 12 abgeschaltet wird, d.h. das Ventilelement 28 des Steuerventiles 14 schließt den Ventilsitz 26 und öffnet den Ventilsitz 30, so daß die Verbindung von der Anschlußleitung 20 des Steuerventils 14 über den Ventilsitz 30 zum Vakuumanschluß 18 geöffnet ist.

Da die Anschlußleitung 20 und der gesamte Ventilraum des Steuerventiles 14 bisher unter Atmosphärendruck standen, kann der Druck im Vakuumanschluß 18 bei der Umschaltung des Steuerventils 14 kurzfristig ansteigen, was bei den bisherigen Magnetventilen zu einem Vakuumeinbruch im Steuerventil 12 geführt hat,

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Tritt num beim erfindungsgemäßen Ventil ein solcher Druckanstieg im Vakuumanschluß 18 auf, so schließt sofort das auch auf geringe Differenzdrücke reagierende Rückschlagventil 32 des Steuerventil es 12, d.h. die Segmente 40 klappen oder schwenken aufgrund ihrer eigenen Elastizität nach innen in Richtung zu Längsmittelachse des Rückschlagventil es, bis sie aneinander anliegen und zusammen den hohl kegelförmigen Abschnitt 36 des Rückschlagventil es 32 des Steuerventil es 12 bilden, womit das Rückschlagventil geschlossen ist und damit ein Vakuumeinbruch im Steuerventil 12 und damit in dessen zu dem zu melkenden Tier führenden Anschlußleitung 20 vermieden wird.

Wird dann das Steuerventil 12 abgeschaltet, so wird der Ventilsitz 26 geöffnet und der Ventilsitz 30 geschlossen, womit die Anschlußleitung 20 des Steuerventiles 12 über die Leitung 22 zur Atmosphäre entlüftet ist, während die Verbindung zum Vakuumanschluß 18 geschlossen ist.

Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Umschalten.

Durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil wird somit, während es durchströmt wird, der volle Strömungsquerschnitt ohne Umlenkung freigegeben,es schließt jedoch bei der Umschaltung beim Auftreten auch sehr geringer Differenzdrücke, wodurch Vakuumeinbrüche verhindert werden.

Das Rückschlagventil besteht zweckmäßigerweise aus einem dünnwandigen Elastomer-Material, wobei durch die Formgebung, z.B. Hohl kegel form, eine ausreichende Steifigkeit gegenüber den abzudichtenden Differenzdrücken erreicht wird.

Das Rückschlagventil kann nach Bedarf auch für höhere Differenzdrücke ausgelegt werden; es ist ferner auch für die entgegengesetzte Durchflußrichtung einsetzbar und-es kann nach Bedarf auch in anderen Strömungskanälen und in Verbindung mit anderen Magnetventilen verwendet werden.

Die Erfindung wurde anhand eines Doppelmagnetventiles beschrieben, sie ist aber auch anwendbar für Mehrfachveritile, die aus drei odor intihr VonU"Ion bestehen. Es wurde in der Beschreibung ausgeführt, da Ii dor hohlkugel form ige

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'. Abschnitt 36 mit einem oder zwei Schlitzen 38 versehen ist, es können

' aber auch mehrere solcher Schlitze vorgesehen werden, insbesondere

! können z.B. drei Schlitze vorgesehen werden, die um je 120° versetzt

i sind, so daß drei Segmente 40 gebildet werden.

j Die Erfindung eignet sich schließlich nicht nur für den hier be-

! schriebenen, landwirtschaftlichen Anwendungsfall, es können selbstverständlich auch industrielle Geräte oder Vorrichtungen mit Hilfe i des beschriebenen und beanspruchten Doppelmagnetventiles gesteuert

j werden, beispielsweise pneumatisch betätigte Zylinder, die beliebige

Geräte, Vorrichtungen oder Maschinen betätigen oder treiben.

Claims (10)

Fr. Buschjost GmbH + Co. - A 14 718 - Patentansprüche

1. Doppelmagnetventil für pneumatische Medien, insbesondere zum automatischen Melken von Kühen, wobei jeweils zwei Zitzen des Euters im Wechsel durch jeweils ein Steuerventil angesteuert und unter Vakuum gesetzt werden, wobei ferner jedes Steuerventil ein Ventilelement mit Ventilsitz aufweist und beide Ventilsitze an eine Vakuumquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem der beiden Ventilsitze (30) und der Vakuumquelle (18) jeweils ein Rückschlagventil (32) angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (32) in die Ventilsitze (30) der Steuerventile (12, 14) eingebaut sind. : ... κ-

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (32) einteilig mit den Ventilsitzen (30) der Steuerventile (12, 14) ausgebildet sind.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (32) in den Verbindungsleitungen zwischen den Ventilsitzen (30) und der Vakuumquelle (18) eingebaut sind.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rückschlagventile (32) aus einem flexiblen elastischen .Material, insbesondere einem Elastomer, besteht, daß es ferner im wesentlichen rohrförmige Gestalt hat und sein der Vakuumquelle (18) zugewandtes Ende in Form eines Absperrgliedes ausgebildet ist, das sich bei Durchströmung in Richtung zu Vakuumquelle öffnet, jedoch beim Auftreten eines Differenzdruckes zwischen den beiden Steuerventilen (12, 14) schließt.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied die Form eines insbesondere einteilig mit einem rohrförmigen Abschnitt (34) des Rückschlagventils ausgebildeten Hohl kegel (36) hat, der insbesondere von seiner Spitze her eingeschlitzt ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dafi der Hohlkegel (36) wenigstens einen Schlitz (38) aufweist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (38) längs einer Mittelebene des Hohl kegeis (36) verläuft.

9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (38) sich über die gesamte axiale Länge des Hohl kegeis (36) erstreckt.

10. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl kegel (36) j ' zwei Schlitze (38) aufweist, die längs zweier, insbesondere recht-

j winklig zueinander liegenden Mittelebenen des Hohlkegels (36) ver

laufen.