DE3729725A1 - Unverletzbares magnetventil - Google Patents

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.