DE3729725A1 - Unverletzbares magnetventil - Google Patents
Unverletzbares magnetventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Klein-Elektroventil, bei dem eine einen
Steuer-Elektromagneten unfassende Untergruppe mechanisch mit einer
einenpneumatischen Klappenventilumschalter umfassenden Untergruppe
nicht demontierbar verbunden ist, so daß kein äußerer Eingriff zu
einer Veränderung der dimensionsgerechten Beziehungen führen kann,
die zwischen einem Tauchanker dieses Elektromagneten und der Ven
tilklappe des Ventils errichtet wurden.
Es sind bereits Magnetventile bekannt, deren allgemeiner Aufbau dem
oben genannten entspricht und bei denen die nicht demontierbare bzw.
nicht lösbare Verbindung der beiden zusammenwirkenden Teile durch eine
Einfassung dieser Teile erhalten wird. Weisen diese Magnetventile ge
ringe Abmessungen auf, so ist ein solches Vorgehen infolge der dabei
erforderlichen präzision und der Abmessung der zur Ausführung dieser
Operation in Betrieb zu setzenden Mittel nicht von Vorteil.
Es wurde vorgeschlagen, eine Verleimung oder eine Ultraschall-Ver
schweißung durchzuführen, was jeweils die bekannten Nachteile mit sich
bringt, wie das Erfordernis der Durchführung einer vorangehenden Rei
nigung bzw. der Sicherstellung einer Energiezufuhr, die auf die mög
lichen Variationen der Qualität der verwendeten plastischen Materialien
abgestimmt ist.
Zieht man die am weitesten bekannten Verbindungsmittel wie Nieten,
Schrauben, Bolzen oder Stifte in Betracht, so stellt man fest, daß de
ren einfache Beschaffenheit den Benutzer zu einer Demontage und zu
einem Wiederzusammensetzen verleiten kann, wenn das eine oder das an
dere der Magnetventile, die er verwendet oder über die er verfügt,
einen Fehler aufzeigt. Von solchen Eingriffen, die selbstverständlich
bei Geräten herkömmlicher Abmessung nicht ratsam sind, ist in
jedem Falle abzusehen, wenn die Reduzierung der Abmessungen in
einem relativ großen Ausmaß zu einer Auswirkung der Herstellungs
toleranzen führt, mangels irgendwelcher Modifikationen der Funktions
charakteristika, die auf die Schaffung der Funktionssicherheit eines
automatischen Systems abzielen, was pannen zur Folgen haben könnte.
Für das Ausmaß der betreffenden Abmessungen werden die Auswirkungen
dieser Toleranzen tatsächlich häufig kompensiert, sei es infolge
einer in der Fabrik vorgenommenen Einstellung oder infolge einer vor
hergehenden paarung (appairage) bestimmter Teile.
Eine Demontage und ein erneutes Zusammensetzen der zuvor montierten
Teile oder ganz besonders eine Zusammensetzung unterschiedlicher,
von zwei verschiedenen Geräten stammenden Teilen darf deshalb in
keinem Falle möglich sein.
Ein Ziel der Erfindung ist es demnach, Verbindungsmittel für die bei
den grundlegenden Untergruppen eines Klein-Magnetventiles zu schaffen,
die kostengünstig sind und bei denen geeignete Maßnahmen getroffen
sind, die ihre Demontage nicht zulassen, sieht man von der Herbeiführung
einer Zerstörung des Gerätes ab.
Erfindungsgemäß ist zur Erreichung dieses Zieles vorgesehen, daß jede
der beiden Untergruppen aus plastischem Material Kanalabschnitte um
faßt, die so ausgelegt sind, daß die Kanalabschnitte der einen Unter
gruppe mit denen der anderen Untergruppe ausgerichtet sind, um einen
fluchtenden Kanal zu bilden, der zumindest einen kleinen zylindrischen
Stift aus Metall aufzunehmen vermag, dessen erstes Ende unter bzw.
hinter der Ober- oder Außenfläche angeordnet ist, in der der Eingang
des fluchtenden Kanals mündet, während das andere Ende sich in der
Nachbarschaft eines metallischen Schutzelementes befindet, welches
unzugänglich in irgendeiner der beiden Untergruppen angeordnet ist
und sich etwa quer zur Achse des fluchtenden Kanals erstreckt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Magnetven
tiles, wobei der Teilschnitt längst der Mittelebene
I-I gemäß Fig. 2 verläuft,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Magnetventiles gemäß Fig. 1,
teilweise aufgeschnitten entlang der Ebene II-II in
Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht, vergleichbar der Fig. 2, wobei die
grundlegenden Elemente des Magnetventiles in ausein
andergezogener Darstellung gezeigt sind,
Fig. 4 eine Ansicht von oben der das Klappventil umfassenden
Untergruppe,
Fig. 5 einen Schnitt des erfindungsgemäßen Magnetventiles ent
lang der Linie V-V in Fig. 2,
Fig. 6 eine Ansicht von unten der den Elektromagneten umfassen
den Untergruppe in der Richtung F gemäß Fig. 3,
Fig. 7 einen Teilschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 2
einer ersten Ausführungsform der unverletzbaren Befesti
gungsmittel der das erfindungsgemäße Magnetventil bilden
den Untergruppen,
Fig. 8+9 den Schnitten entlang der Linie V-V in Fig. 2 vergleich
bare Schnittdarstellungen von vier Ausführungsvarianten
der unverletzbaren Befestigungsmittel der das erfindungs
gemäße Magnetventil bildenden Untergruppen,
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9, und
Fig. 11 die beiden Untergruppen des Magnetventiles auf der Höhe
ihrer Kontaktfläche, wobei diese jedoch entlang ihrer
Verbindungsebene gegeneinander verschoben sind, um be
stimmte Dimensionsbeziehungen aufzuzeigen.
In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Magnet
ventil im zusammengesetzten Zustand dargestellt, dessen Abmessungen in
der Größenordnung von 8 bis 15 mm liegen.
Dieses Magnet- oder Elektroventil setzt sich aus zwei Untergruppen
2 und 3 zusammen, die auf der Höhe einer Verbindungsebene J, J′ durch
weiter unten definierte Mittel miteinander verbunden sind.
Die erste Untergruppe 2 stellt sich als massiver Block 4 aus plastischem
Material dar, in dem ein pneumatisches Klappenventil-System 5 angeord
net ist, welches wahlweise einen Ausgangskanal 6, der auf einer seit
lichen Fläche 7 des Blocks 4 mündet, mit einem Druckversorgungska
nal 8 und einem Auslaßkanal 9 verbindet, welche beide in der Nähe des
Auslaßkanals 6 in derselben Fläche 7 münden. Diese Fläche 7 wird mit
einer Gegenfläche 7 a eines Steuergerätes verbunden, wobei eine Dich
tung 7 b zwischengeschaltet wird. Die freie Ventilklappe 5 kann sich ent
lang einer Achse X, X′ verlagern, um eine zylindrische Kammer 10,
die ständig mit dem Kanal 6 verbunden ist und in der sie verschoben
wird, entweder mit einer Öffnung 11, die zum Kanal 9 führt, oder
mit einer Öffnung 12 zu verbinden, die zum Kanal 8 führt. Diese
letzte Öffnung 12 ist an einem Pfopfen oder Stöpsel 13 vorgesehen,
der seitlich durch einen internen Durchgang 14 mit dem Kanal 8 in
Verbindung steht und kraftschlüssig in den Eingang 15 der Kammer
10 eingesetzt ist.
Wie es besser in Fig. 2 zu sehen ist, welche einen Querschnitt der
Fig. 1 entlang der Achse X, X′ darstellt, nimmt die obere Fläche 16
der Ventilklappe die Enden zweier Schenkel 17, 18 einer Gabel 19 auf,
die eine Verlängerung 20 der zu dieser senkrechten Leitung 9 beider
seits umgibt, wobei die Verlängerung 20 in die Kammer 10 vorspringt
und am Ende die Öffnung 11 aufweist. Gegebenenfalls kann diese Gabel,
die hier zur Vereinfachung der Zeichnung als ein Stück dargestellt ist,
auf den Kern aufgesteckt sein und aus einem Material unterschiedlichster
Natur bestehen.
Diese Gabel ist einstückig mit dem Tauchanker 21 ausgebildet, der in
einer axialen Hülse 22 gleitet, die in der zweiten Untergruppe 3 an
geordnet ist. Die axiale Hülse 22 dringt mit ihrem Ende teilweise in
die Kammer 10 ein, zu der sie konzentrisch ist, und eine Dichtung 22 a,
die in einer Senkung 10 a angeordnet ist, stellt die Abdichtung der
Kammer 10 in der Höhe ihrer Öffnung gegen die Untergruppe 3 sicher.
Diese zuletzt genannte Untergruppe 3 umfaßt eine elektromagnetische An
zugseinrichtung 23 in bekannter Weise mit einem Joch 25, einer Wicklung
26, welche die Hülse 22 umgibt, und einer Rückstellfeder 27 des Tauch
ankers 21, deren in Richtung A verlaufende Wirkung den Kern bzw.
Tauchanker in seine Ruhestellung verbringt.
In dieser Ruhestellung stützt sich die Ventilklappe auf einem Sitz des
Pfropfens 13 ab, der die Öffnung 2 trägt, die somit geschlossen ist.
Die Öffnung 11 ist geöffnet, wobei eine geringe Entfernung e in der
Größenordnung von einem viertel Millimeter diese Öffnung 11 von der
oberen Fläche 16 der Ventilklappe 5 trennt, um einen Zwischenraum
festzulegen, über den der Ausgangskanal 6 mit dem Auslaßkanal 9 ver
bunden ist.
Wird die Wicklung 26 von einem Strom durchflossen, der durch die
Klemmen 28, 29 zugeführt wird, die mit den festen Teilen des Elektro
magneten in einem Körper 30 aus plastischem Material ausgegossen sind,
der eine Umhüllung für die Untergruppe 3 bildet, so wird der Tauch
anker in einer Richtung entgegengesetzt zu A zum Zentrum der Wicklung
hin angezogen, um sich an einer Anschlagsfläche 31 abzustützen, die
mit dem Joch 25 einstückig ausgebildet ist.
Diese Bewegung erlaubt es, die Ventilklappe 5 vom Einfluß der Feder zu
befreien. Die Ventilklappe verschließt daraufhin die Öffnung 11 unter
der Wirkung des in den Kanälen 8, 14 vorherrschenden Drucks, indem sie
sich von der Öffnung 12 entfernt, um eine Verbindung zwischen dieser
und dem Ausgangskanal 6 herzustellen.
Die Verbindungsebene J, J′ ist auf der Elektromagnet-Untergruppe 3 durch
eine Fläche 32 verwirklicht, und auf der pneumatischen Umschalt-Unter
gruppe 2 durch eine Fläche 33, wenn diese aneinander anliegen.
Soll das Magnetventil korrekt arbeiten, wenn die beiden Flächen 32 und
33 gegeneinander gehalten sind, so ist eine Anzahl von geometrischen
Gegebenheiten zu beachten. Bei einer Betrachtung der Fig. 3 erkennt
man, daß solche Abmessungen wie die Länge a der Schenkel 17 und 18,
gemessen von der Fläche 32 aus, die Entfernung b des die Öffnung 11
umgebenden Sitzes von der Fläche 33, die Entfernung c des die Öffnung 12
umgebenden Sitzes von einem Bund 35 des Pfropfens 13, die Entfer
nung f der Fläche 32 vom Grund einer eine entsprechenden Fläche des
Bundes 35 aufnehmenden Senkung 36 bestimmend für das korrekte
Funktionieren des Magnetventiles sind. Tatsächlich bedingen sie
einerseits den Verlauf der Ventilklappe 5, damit den des Kerns
bzw. Tauchankers 22, sowie das Ausmaß der Kompression des elasto
meren Materiales der Ventilklappe in ihren beiden positionen, eben
so wie die Verlängerung der Rückstellfeder und damit die Kraft,
die sie erzeugt.
Es wird damit deutlich, daß die Einstellung eines Magnetventiles
mit geringen Abmessungen es erforderlich macht, für eine präzise
Errichtung bestimmter Positions- bzw. positionierseiten mittels
einer Regelung zu sorgen, oder eine paarung (appairage) bestimmter
Teile vorzunehmen, um den Dimensionsabweichungen Rechnung zu tra
gen, die während einer Serienfertigung innerhalb der Herstellungs
toleranzen von einem Bestandsteil zum anderen auftreten.
Daraus ergibt sich beispielsweise, daß eine genaue Durchführung der
Montage bzw. des Zusammenbaues es erforderlich machen könnte, eine
vorhergehende Messung der Höhe a durchzuführen, eine maßgerechte Be
arbeitung des Teiles 20 zu realisieren, um die Öffnung 11 auf eine
Höhe b zu bringen, die a angepaßt ist und daraufhin in die Kammer
10 einen Pfropfen 13 und eine Ventilklappe 5 einzuführen, bei denen
man sich zuvor durch eine Paarung (appairage) versichert hat, daß die
Entfernung d (siehe Fig. 3), die sie herbeiführen, wenn sie mit einer
bestimmten Kraft gleich der der Rückstellfeder übereinander ange
ordnet sind, selbst a angepaßt ist, wenn der Bund 35 in die Senkung 36
unter Berücksichtigung der Entfernung f eingesetzt ist.
Will man, daß ein Magnetventil mit kleineren Abmessungen seine Eigen
schaften aufrechterhält, so ist es demnach unerläßlich, daß die ver
schiedenen Elemente, aus dem es sich zusammensetzt, nicht demon
tierbar gehalten sind, oder daß, bei einem Fehlen solcher Voraus
setzungen, jeder Versuch, der zur Ausführung einer Demontage unter
nommen wird, eine Zerstörung des Gerätes hervorruft, die seine Wie
derverwendung ausschließt.
Die Verbindung der beiden Untergruppen 2 und 3, Fläche 33 gegen
Fläche 32, wie es die Fig. 4-7 zeigen, wird mit Hilfe von zwei
Paaren von prismatischen Klauen 41, 42 und 43, 44 hergestellt, die
gegenüber der Fläche 32 der Untergruppe 3 vorspringen und die in zwei
Paare von Einschnitten entsprechender Form 45, 46 und 47, 48 eintre
ten, die unter der Verbindungsebene J, J′ ausgespart sind und über die
Fläche 33 der Untergruppe 2 führen; diese Klauen und Einschnitte sind zwei
einander gegenüberliegenden Rändern der Flächen 32 und 33 benachbart angeordnet.
Diese Klauen 41-44 der Untergruppe 3 sowie die Abschnitte 51, 52,
die die Einschnitte 46 und 47 außen begrenzen, sowie die Abschnitte
54, 55 des Körpers 4, die zwischen den Einschnitten angeordnet sind,
sind von Kanalabschnitten 53, 57, 58, 59 für die Klauen und 56, 61, 62,
65 für die Positionen des Körpers 4 durchdrungen, die sich schließlich
einander gegenüberstehen, um zwei im wesentlichen fluchtende Blindkanäle
50 bzw. 60 zu bilden, wenn die Klauen in den Einschnitten angeordnet
sind und die Flächen 33 und 32 aneinanderstoßen, wie dies die Fig. 5
zeigt. Diese Kanäle besitzen vorzugsweise Achsen Z, Z′, die etwa pa
rallel zur Verbindungsebene J, J′, verlaufen. Zwei Stifte 63 a und
63 b sind in den Kanälen 50, 60 derart angeordnet, daß das eine 64
ihrer Enden im Eingang 50 a des Kanals 50 und unter dem Niveau der
Fläche 7 angeordnet ist, während das andere Ende 66 einem Schutzele
ment benachbart ist. Dieses Schutzelement, welches verschiedene, in den
Fig. 8, 9 und 10 erkennbare Formen und Stellungen aufweisen kann,
besteht aus Hartmetall, führt über die Achse des Stiftes und hat zum
Ziel, eine seitliche Abweichung eines Werkzeuges wie eines Splinttrei
bers oder Durchtreibers oder eines Bohrers hervorzurufen, das in der
Achse der Stifte auf der Seite der Fläche vorgesehen ist, die der
Fläche 7 entgegengesetzt ist, von der die Stifte eingeführt wurden.
Wie im unteren Bereich der Fig. 8 zu erkennen ist, ist das Schutz
element gemäß einer ersten Ausführungsform durch eine Kugel 71 ge
bildet, die einen Durchmesser vorzugsweise größer als der des Stiftes
63 a aufweist und die in den Abschnitt 90 des Körpers 4 benachbart dem
Ende 66 des Stiftes 63 a eingebracht ist; es ist deutlich zu erkennen,
daß der Stift weder von der Seite der Fläche 7 her herausgezogen wer
den kann, noch ausgehend von der gegenüberliegenden Fläche ausgesto
ßen werden kann und infolge der Härte der Kugel oder infolge eines
seitlichen Abgleitens in der Richtung L dieses Werkzeuges beim Auf
treffen auf die Kugel 71 auch nicht durch ein Ausbohren zerstört wer
den kann.
Der obere Teil der Fig. 8 zeigt ein Schutzelement, welches durch ein
Plättchen 73 aus hartem Metall gebildet ist und sich in einem zum oben
beschriebenen Abschnitt 90 symetrischen Abschnitt 91 befindet, und
dessen Ebene gegenüber der Achse des Stiftes 63 b geneigt ist, um bei
einem Werkzeug eine solche Abweichung hervorzurufen, die dieses zu
einem feineren Bereich 74 des Gerätes hinführt, um seine Zerstörung
herbeizuführen.
Im oberen Abschnitt der Fig. 9 ist eine Variante des Schutzelementes
vorgesehen, welches durch einen kleinen Stift aus Hartmetall 72 ge
bildet ist, der quer zur Achse des Stiftes 63 b und zu diesem geneigt
im Abschnitt 91 des Körpers 4 angeordnet ist.
Schließlich zeigen der untere Abschnitt der Fig. 9 und die Fig. 10
eine weitere Variante des Schutzelementes. Es handelt sich um ein
Plättchen 76 aus Hartmetall, dessen einer Rand 77 in eine Nut 78 ein
gesetzt ist, die dem Einschnitt 48 des Körpers 4 benachbart ist,
während sein Abschnitt 79, der senkrecht zur Achse des Stiftes 63 a
verläuft, zwischen der Klaue 43 der Untergruppe und einer Wand 43 a
des Einschnittes 43 angeordnet ist, was sein Herausziehen ausschließt,
wenn die beiden Untergruppen miteinander verbunden werden. Da dieses
Plättchen Abmessungen aufweist, die größer als der Durchmesser des
Stiftes 63 a sind, ist ein versuchtes Ausstoßen ausgeschlossen.
Gemäß einer weiteren Variante kann jedes dieser aus Hartmetall be
stehenden Plättchen in der Nachbarschaft der Achse der Stifte mit
einer exzentrischen Öffnung versehen sein, in der sich ein Bohrer sta
bilisiert bzw. festsetzt, um seine Ausrichtung mit dem Stift zu ver
hindern.
In Fig. 11 ist schließlich schematisch gezeigt, daß die Kanalabschnitte
53, 57, 58, 59, die in den Klauen der Elektromagnet-Untergruppe (aus
einem einzigen Stück mit dem Hüllenkörper 30 der Überform) ausgebil
det sind, Achsen V, V′ und W, W′ aufweisen, die von der Fläche 32 um
einen Wert m entfernt sind, der vom Wert p abweicht, welcher die Achsen
H, H′ und K, K′ der Kanalabschnitte 56, 61, 62 und 65, die in dem Körper
4 der Untergruppe der pneumatischen Verbindung 2 zwischen den Einschnitten
45, 46, 47, 48 und in den Abschnitten 51, 52 ausgespart sind, von dieser
trennt. Ist m geringfügig kleiner als p und ist der Durchmesser der
Stifte geringfügig kleiner als der Durchmesser dieser Kanäle, so wird
sich ihre Ausrichtung beim Zusammenbau mittels der Stifte zwangswei
se ergeben, die die Flächen 32 und 33 dazu bringen, daß sie wirksam
und gleichmäßig aufeinanderliegen.
Die Erfindung findet eine interessante Anwendung im Bereich der Her
stellung von pneumatischen Bauteilen.
Claims (7)
1. Klein-Magnetventil, bei dem eine einen Steuer-Elektromagneten (3)
umfassende Untergruppe mechanisch über eine Fläche (32) mit der ent
sprechenden Fläche (33) einer einen pneumatischen Klappenventilschal
ter (2) umfassenden Untergruppe nicht demontierbar entlang einer Ver
bindungsebene (J, J′) verbunden ist, so daß kein äußerer Eingriff zu
einer Veränderung der dimensionsgerechten Beziehungen führen kann, die
zwischen einem Tauchanker (22) des Elektromagneten und dem Klappen
ventil (5) errichtet wurden, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der beiden Untergruppen (2, 3) aus plastischem Material Kanalab
schnitte (56, 65, 61, 62; 53, 57, 58, 59) umfaßt, die so ausgebildet
sind, daß sie zur Bildung wenigstens eines fluchtenden Kanales (50; 60)
einander gegenüberliegen, um zumindest einen kleinen zylindrischen
Stift (63 a; 63 b) aus Metall aufzunehmen, dessen erstes Ende
(64) unter der Fläche (7) angeordnet ist, in die der Eingang
(50 a) des fluchtenden Kanals (50) mündet, während das andere
Ende (66) sich in der Nachbarschaft eines metallischen Schutz
elementes (71, 72, 73, 76) befindet, welches unzugänglich in
der einen oder anderen der beiden Untergruppen (2, 3) angeord
net ist und sich in etwa quer zur Achse des fluchtenden Kanales
(50, 60) erstreckt.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanalabschnitte (53, 57, 58, 59) in prismatischen Klauen
(41, 42, 44, 43) des Körpers (30) der Magnetventil-Untergruppe (3)
ausgespart sind, die in Einschnitte (45, 46, 47, 48) des Körpers
(4) der Klappenventil-Untergruppe (2) eintreten und am Umfang der
zusammenwirkenden Flächen (32, 33) der Untergruppen angeordnet
sind.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche (7), in der die fluchtenden Kanäle (50, 60)
münden, eine Befestigungsfläche ist, die an einer Fläche (7 a) eines
Steuergerätes anliegt.
4. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzelement (71) eine Ku
gel ist.
5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzelement ein Stift
(72) ist.
6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schutzelement ein Plättchen
(73; 76) ist.
7. Magnetventil nach Ansprüch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Plättchen (76) in einem Einschnitt (48) zwischen einer Klaue (93)
und einem Abschnitt (90) des Körpers 4 angeordnet ist und Zurückhalte
mittel (77) aufweist.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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