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Die Erfindung betrifft ein von einem regelbaren Elektromagneten betätigtes hydraulisches Ventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.
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Die Erfindung geht von einem bekannten Ventil aus (DE-GM 19 81 671), bei dem der Druck im stößelseitigen Ankerraum als Folge der Differentialkolbenwirkung des Magnetankers ansteigt, wenn der Stößel beim Öffnen des Ventils von seinem Sitz abhebt, so daß der Druckunterschied zwischen diesem Ankerraum und dem sitzseitigen Ventilraum größer wird und Druckmittel aus dem Ankerraum entgegen der Öffnungsbewegung des Stößels in den sitzseitigen Ventilraum strömen kann. Es besteht eine erhebliche Verschmutzungsgefahr, da zwischen dem Stößel und dem Gehäuse ein Spalt vorhanden ist und ferner beim Schließen des Ventils durch aufgewirbelte Verunreinigungen belastete Flüssigkeit in den Ankerraum eintritt.
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Bei einem anderen bekannten Ventil (DE-PS 29 04 573) sitzt der Magnetanker auf einem durchgehenden Stößel, der beidseitig im Gehäuse gelagert ist, um den Volumenaustausch zwischen dem Ankerraum und dem Ventilgehäuseraum auf ein Kleinstmaß zu beschränken. Der dem ventilseitigen Lager zugekehrte Teil des Ankerraums ist über einen Kanal und ein Filterelement mit dem Ventilgehäuseraum verbunden. Wird der Magnetanker und damit das Ventilglied in Öffnungsrichtung des Ventils verschoben, wobei sich der lagerseitige Ankerraum vergrößert, so besteht die Gefahr, daß verschmutztes Strömungsmittel durch die dem Ventilgehäuseraum zugekehrte Lagerbuchse am Stößel vorbei in den Ankerraum eingesaugt wird, so daß Schmutzpartikel in den Ankerraum gelangen und sich im Spalt zwischen dem Magnetanker und der Gehäusebohrung ansetzen können. Es besteht die Gefahr, daß Stößel bzw. Magnetanker verklemmt werden, insbesondere dann, wenn sich Metallspäne durch die Feldwirkung ablagern. Eine völlige Trennung zwischen Ventilgehäuseraum und Ankerraum läßt sich nicht realisieren, da auch sehr kleine Ringspalte in Lagern u. ä. einen geringen Strömungsmitteldurchfluß in den Ankerraum erlauben. Gerade bei Ringspalten ist die Verschmutzungsgefahr besonders groß, da bereits kleine Partikel ein Zusetzen der Buchsen verursachen können.
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Ähnliche Verhältnisse sind auch bei einem anderen bekannten Ventil anzutreffen (US-PS 34 32 140).
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Ventil der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß der Ankerraum weitgehend frei von Schmutzablagerungen gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Somit wird erfindungsgemäß in beiden Hubrichtungen des Magnetankers der Ankerraum wirksam gegenüber dem Ventilraum abgedichtet und das Eintreten von Schmutzpartikeln in den Ankerraum vermieden, indem der in den Ankerraum mündende Kanal, in dem das Filterelement vorgesehen ist, nicht unmittelbar in den Ventilraum mündet, sondern an einen getrennten Flüssigkeitsanschluß nach außen geführt ist, der insbesondere mit einem Tankanschluß außerhalb des Ventils verbunden ist. Die Rückwirkung der Flüssigkeit im Ventilraum auf den stößelseitigen Ankerraum wird damit ausgeschlossen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Es ist insbesondere vorteilhaft, daß dem Gleichstromsignal zur Erregung des Magnetventils ein Wechselspannungssignal überlagert wird oder daß der Magnetanker im Chopper-Betrieb eine axiale Zitterbewegung um seine jeweilige Öffnungsstellung ausführt. Dabei stellt sich erfindungsgemäß eine stetige Pumpwirkung ein, mit der gefilterte Flüssigkeit aus dem Ankerraum durch den Lagerspalt zwischen dem Stößel und der Lagerbuchse in den Ventilgehäuseraum 21 gefördert wird. Damit erfolgt nicht nur eine Abdichtung des Ankerraums gegenüber der Verschmutzung aus dem Ventilgehäuseraum, sondern es wird auch eine verbesserte Kühlung des Magneten und eine Schmierung zwischen Stößel und Lagerbuchse mit gefiltertem Öl erzielt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schnitt durch ein Magnetventil dargestellt ist.
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Ein Magnetanker 10 ist in einer Bohrung 11 des Gehäuses 12 eines Magnetventils 13 verschiebbar angeordnet. An dem Magnetanker ist ein Stößel 14 befestigt, der in einer Lagerbuchse 15 verschiebbar gelagert ist. Der Stößel 14 ist als Schließelement des Ventils ausgebildet, das den Druck und damit den Durchfluß von einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Anschluß 18 zu einem mit einem Tank verbundenen Anschluß 19 steuert. Der Raum zwischen der Buchse 15 und dem Ventilsitz 20 ist als Ventilgehäuseraum 21 bezeichnet.
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Der Magnetanker 10 weist eine Bohrung 24 auf, so daß die Räume 25 und 26 zu beiden Seiten des Magnetankers zusätzlich zu dem Ringspalt zwischen dem Magnetanker 10 und der Bohrung 11 über die Bohrung 24 miteinander verbunden sind und eine Raumeinheit bilden. Das Gehäuse 12 ist mit einem Deckel 28 abgeschlossen. Der buchsenseitige Raum 26 ist über einen Kanal 30 an einen Anschluß 31 im Gehäuse 12 des Ventils geführt. Auf der Außenseite des zylindrischen Gehäuses 12 ist ein Filterelement 32 in einer Ausnehmung 33 des Gehäuses eingesetzt. Der Anschluß 31 ist außerhalb des Ventils in nicht dargestellter Weise mit der vom Anschluß 19 zum Tank führenden Leitung verbunden. Diese Verbindung zwischen den Anschlüssen 19 und 31 kann eine Ringnut sein, die in der zylindrischen Ausnehmung eines Anschlußgehäuses vorgesehen sein kann, in welches das Ventilgehäuse 12 eingeschoben und befestigt wird.
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Ferner trägt das Gehäuse 12 eine auf einem Wickelkörper 35 angeordnete Spule 36, deren Anschlüsse 37 an eine nicht dargestellte Treiberstufe angeschlossen sind.
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Die Funktion des Magnetventils ist bekannt: Der auf den Stößel 14 im Anschluß 18 wirkende Strömungsmitteldruck P wirkt im Öffnungssinn des Ventils, während die vom Strom in der Spule 36 im Magnetanker erzeugte magnetische Kraft in Schließrichtung wirkt. Entsprechend dem Strömungsmitteldruck im Anschluß 18 und der Magnetkraft läßt sich die Öffnungsstellung des Stößels und damit der Durchflußquerschnitt am Ventilsitz 20 ändern.
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Da an dem Magnetanker 10 einseitig der Stößel 14 befestigt ist, weist die deckelseitige Stirnseite des Magnetankers eine größere Fläche auf als die buchsenseitige Stirnseite. Wird der Stößel 14 im Öffnungssinn bewegt, so wird vom Magnetanker das Strömungsmittel im deckelseitigen Raum 25 komprimiert und das Differentialvolumen des Strömungsmittels, das sich aus dem Produkt Hub mal Stößelquerschnitt ergibt, durch die Bohrung 24 im Magnetanker in den buchsenseitigen Raum 26 gedrückt. Ein Druckaufbau in der Kammer 26 ist die Folge. Verschmutztes Strömungsmittel kann aus dem Ventilgehäuseraum 21 nicht zwischen dem Stößel 14 und der Buchse 15 in den Raum 26 eintreten, weil das Druckgefälle zwischen dem buchsenseitigen Raum 26 und dem Ventilgehäuseraum 21 dem Eintritt von verschmutzter Flüssigkeit entgegenwirkt. Der Überschuß des aus dem deckelseitigen Raum 25 verdrängten Strömungsmittels strömt aus dem buchsenseitigen Raum 26 über den Kanal 30 und das Filter 32 nach außen.
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Wird dagegen der Stößel 14 in Schließrichtung verschoben, so entsteht zunächst Unterdruck in der deckelseitigen Kammer 25, da der Raum 25 mit dem Differentialvolumen aufgefüllt werden muß. Deshalb wird durch das Filter 32 gefiltertes Strömungsmittel durch den Kanal 30, den Raum 26, die Bohrung 24 in den deckelseitigen Raum 25 gesaugt. Dabei wird ein eventueller Unterdruck in der buchsenseitigen Kammer 26 einmal über den Kanal 30 ausgeglichen, zum anderen durch die Verdrängungsbewegung des Ankers 10 in Schließrichtung des Stößels 14. Dabei kann verschmutzte Flüssigkeit nicht aus dem Ventilgehäuseraum 21 in den deckelseitigen Raum 26 über die Buchse 15 eindringen, weil bei Betätigung in Schließrichtung der Stößel 14 sich entgegen der Druckwirkrichtung vom Ventilgehäuseraum 21 zum buchsenseitigen Raum 26 bewegt und somit durch die Stößelbewegung und die Wandhaftung gefiltertes Strömungsmittel aus der buchsenseitigen Kammer 26 in die Buchse 15 getragen wird.
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Wird dem Erregerstrom für die Magnetspule 36 in bekannter Weise ein Wechselstromsignal überlagert, um den sog. Dither-Betrieb zu ermöglichen, oder wird das Ventil pulsdauermoduliert betätigt (sog. Chopper-Betrieb), so daß der Magnetanker infolge des Wechselstromsignals kurzfristige, rasche Schwingungen um die jeweils eingestellte Stellung ausführt, stellt sich ein Pumpeffekt ein, mit dem ständig gefiltertes Strömungsmittel in kleinen Mengen durch den Spalt zwischen dem Stößel 14 und der Buchse 15 aus dem Raum 26 in den Ventilgehäuseraum 21 gefördert wird. Auf diese Weise wird das Eintreten von Schmutzpartikeln aus dem Ventilgehäuseraum 21 in den Ankerraum vermieden. Ferner wird durch den Pumpeffekt mit gefiltertem Strömungsmittel der Magnet gekühlt und erfolgt eine Schmierung der gleitenden Teile.
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An sich kann der Kanal 30 über das Filterelement 32 auch unmittelbar in den Ventilgehäuseraum 21 münden. Im dargestellten Beispiel ist die Verbindung zwischen dem Kanal 30 und dem Tankanschluß 19 des Ventils außerhalb des Ventilgehäuseraums 21 vorgesehen, weil dort die aus dem Anschluß 19 zum Tank abströmende Flüssigkeit beruhigt ist und weniger Turbulenz aufweist als innerhalb des Ventilgehäuseraums 21. Außerdem kann über den getrennten Anschluß 31 der Kanal 30 mit einem Tank verbunden werden, der ein gegenüber dem Anschluß 19 unterschiedliches Druckniveau aufweist.
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In der dargestellten Ausführungsform ist der Magnetanker 10 mittels des Stößels 14 und der Buchse 15 einseitig (vorne) gelagert. Die hintere Lagerung erfolgt über das Gehäuse 12 oder eine zusätzliche Buchse (nicht dargestellt). Außerdem ist es nicht erforderlich, daß der Stößel 14 als Sitzelement des Ventils ausgebildet ist. Vielmehr kann ein vom Stößel getrennter Schließkörper vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführungsform hat das Ventil jedoch eine verkürzte Baulänge.