DE3908859A1 - Kugelschaltventil, insbesondere fuer den chopperbetrieb - Google Patents

Kugelschaltventil, insbesondere fuer den chopperbetrieb

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Reiner Dipl Ing Bartholomaeus
Franz-Josef Dipl Schleifstein
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Bosch Rexroth AG
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Mannesmann Rexroth AG
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603Multiple-way valves
    • F16K31/0624Lift valves
    • F16K31/0627Lift valves with movable valve member positioned between seats
    • F16K31/0631Lift valves with movable valve member positioned between seats with ball shaped valve members

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

Kugelschaltventile sind bereits in vielfältigen Ausführungsformen bekannt, wie sich aus den folgenden Druckschriften ergibt: DE-OS 37 11 961, DE-OS 36 24 022, DE-OS 35 37 435, DE-OS 23 37 886, DE-OS 20 03 799, DE-OS 24 45 493, DE-AS 15 00 223, DE-AS 13 00 749, DE-AS 10 01 073, DE-PS 22 21 929. Ferner sei auf die DE-OS 23 01 380, die DE-AS 11 157 871, die DE-PS 25 41 033, die DE-OS 30 41 707 und die DE-OS 21 60 263 hingewiesen.
Ausgehend von dem Stand der Technik bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelschaltventil, bestehend aus einem Elektromagneten und einem Ventil, dessen Ventilelement durch eine zwischen zwei Endpositionen hin- und herbewegbare als Anker des Elektromagneten dienende Kugel gebildet ist.
Bei den bekannten Kugelschaltventilen dieser Bauart ist an der einen Endposition und gegebenenfalls auch an der anderen Endposition ein Ventilsitz vorgesehen. Ferner ist die Kugel mehr oder weniger innerhalb des Elektromagneten angeordnet. Während ihrer möglicherweise in Axialrichtung erfolgenden Hin- und Herbewegung wird die Kugel gleichzeitig in Radialrichtung geführt. Beispielsweise wird gemäß DE-OS 23 37 886 ein aus ferromagnetischem Material bestehende Kugel in einer genau bearbeiteten Bohrung des Spulenkerns mit gering definiertem Spiel axial beweglich angeordnet. Bei einem in der DE-OS 23 01 380 beschriebenen Ausführungsbeispiel dient eine Bohrung eines zusätzlichen Kernteils als Führung für die Kugel. Die Bohrung besitzt aber einen diametralen Schlitz, der in dem Kernteil gebildet ist, um den Durchgang des Fluides zwecks Abfließens zu erlauben. Bei der Konstruktion gemäß DE-OS 37 11 961 ist eine metallische Führungsfläche für die Kugel vorgesehen. Bei einer Konstruktion gemäß DE-AS 15 00 223 ist die Kugel in einem Raum gelagert, der zugleich die Führung der Kugel in der Achse eines Ventilsitzes sichert und um die Kugel herum Abflußkanäle bildet. Bei einer anderen in dieser Druckschrift erläuterten Konstruktion wird die Kugel in einer Bohrung eines Deckelteils geführt, wobei der Deckelteil wiederum mit Durchlaßkanälen versehen ist.
Bei den bekannten Kugelschaltventilen treten zahlreiche Probleme auf, die ihren Einsatz in der Praxis erschweren. So ist eine hohe Betriebssicherheit gefordert und ferner sollen die Ventile unempfindlich gegenüber Verschmutzung sowie hohen Temperaturen sein. Natürlich ist auch die Dichtheit von großer Bedeutung und mechanische Reibungseinflüsse sowie magnetische Hysterese sollen geringe Werte besitzen. Insbesondere beim Einsatz eines Kugelschaltventils in einem Proportionalventilsystem, wie dies in der DE-OS 37 11 961 beschrieben wurde, soll der Verschleiß verringert und damit die Lebensdauer des Ventils erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Kugelschaltventil der obengenannten Art die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll durch die Erfindung ein Kugelschaltventil vorgesehen werden, welches einen geringen Verschleiß zeigt, insbesondere soll dabei der Verschleiß an den Ventilsitzen im Bereich der Führung der Kugel sowie an der Kugel selbst reduziert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Kugel­ schaltventil der eingangs genannten Art vor, daß die Kugel eine gehärtete Stahlkugel ist. Bei dieser Stahlkugel handelt es sich also nicht wie bisher üblich um eine durch beispiels­ weise Weichglühen und Verkupfern und/oder Vernickeln zusätz­ lich veredelte Kugel, vielmehr kann eine handelsübliche normgerechte gehärtete Stahlkugel Verwendung finden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Kugel, insbesondere die gehärtete Stahlkugel, in einem Kunststoffmantel geführt. Dieser Kunststoffmantel steht partiell oder auf dem vollen Umfang mit der Kugel in Kontakt. Vorzugsweise bildet der Kunststoffmantel gleichzeitig einen Sitz des Ventils. Der Kunststoffmantel kann auch zugleich den Sitz und einen oder mehrere Ventilanschlüsse bilden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet ein einziges Kunststoffteil sowohl den zur Führung dienenden Kunststoffmantel als auch einen Sitz und einen oder mehrere Ventilanschlüsse.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Durch Verwendung einer als Normteil verfügbaren Kugel ergibt sich für diese eine exaktere Rundheit, was auch eine bessere Abdichtung im Sitzbereich ermöglicht.
Die Standzeit des gesamten Kugelschaltventils wird wesentlich vergrößert. Die handelsübliche gehärtete Kugel zeigt nur einen minimalen Abrieb. Dies gilt auch für den Ventilsitz, der als "weicher" Gegenlaufpartner angesehen werden kann.
Dadurch, daß die partiellen Führungen in den Aussparungen (97) angeordnet sind, kann die Kugeloberfläche bis auf einen engen Spalt an den metallischen Gegenpol angenähert werden, ohne Kontakt zu erzielen; dadurch wird eine hohe Kraftausbeute durch den geringen magnetischen Widerstand des Luftspaltes erzielt.
Ist nun, wie oben beschrieben, der Verschleiß an Kugel und Führungen gering, bleiben die magnetisch/geometrischen Verhältnisse nahezu erhalten über die gesamte Laufzeit, wie Dauerversuche gezeigt haben.
Durch die Verwendung der gehärteten Kugel und die aus Kunststoff gestaltete Führung/Sitze ergeben sich nur unwesentliche, d. h. sehr geringe Anteile an Abrieb. Demnach setzen sich praktisch auch keine Partikel im Bereich des Sitzes ab, die anderenfalls durch die ständige Kugelbewegung eingeschlagen würden und so die Sitze vorzeitig unbrauchbar machen würden.
Durch die Erfindung ergibt sich somit eine fertigungstechni­ sche Vereinfachung und darüber hinaus, wie bereits erwähnt, eine Standzeiterhöhung. Durch die kombinierte Zuordnung mehrerer Funktionen auf ein Bauteil ergeben sich auch montagetechnische Vorzüge.
Das erfindungsgemäße Kugelschaltventil ist für verschiedene Druckmedien, wie beispielsweise Öl und vorzugsweise Luft, geeignet. Das erfindungsgemäße Kugelschaltventil kann in der Form eines 3/2, eines 2/2 usw. Wegeventils gestaltet sein.
Das erfindungsgemäße Kugelschaltventil ist besonders für die sogenannte "gechopperte" Ansteuerung geeignet, wie sie in der DE-OS 37 11 961 beschrieben ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Ventil, bei dem die Kugel zwischen zwei Sitzen hin- und herbewegbar angeordnet ist und durch Federmittel gegen den einen Sitz, der hier vorzugsweise durch ein Kunststoffteil gebildet ist, vorgespannt wird.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kugelschaltventil gemäß der DE-OS 37 11 961;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Kugelschaltventeil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kugelschaltventils gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kugelschaltventils gemäß der Erfindung;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kugelschaltsventils gemäß der Erfindung;
Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 7.
In Fig. 1 ist ein bekanntes Kugelschaltventil 1 dargestellt, welches aus einem Elektromagneten 12 mit angebautem Ventil 19 besteht. Ein Gehäuse 2 umschließt den Elektromagneten 12 und das Ventil 19.
Das Gehäuse 2 ist an seinem zum Ventil 19 entgegengesetzten Ende durch einen Deckel 3 abgeschlossen.
Das Kugelschaltventil 1 ist als sogenanntes 3/2-Wegeventil dargestellt, d. h. es sind drei Anschlüsse 4 (A), 5 (B) und 6 (C) vorgesehen. In einer Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 ist ein Ventilelement in der Form eines Kugelelements (Kugel) 9 hin- und herbewegbar zwischen zwei Endpositionen gelagert. Die Kugel 9 bildet den Anker des Elektromagneten 12.
In einer Öffnung oder Bohrung 10 des Gehäuses 2 sitzt eine Erregerspule 11 symmetrisch zur Längsachse 13 des Kugelschalt­ ventils 1. In einer Innenbohrung 17 des die Erregerspule 11 umgebenden Spulenkörpers sitzt ein Polstück 18, welches an seinem zur Kugel 9 hingewandten Ende einen ersten Ventilsitz 20 bildet. Ein Kunststoffplättchen 21 bildet dabei die Sitzfläche. Ein zweiter Ventilsitz 22 ist entgegengesetzt zum ersten Ventilsitz 20 im Gehäuse 2 ausgebildet, wobei wiederum ein Kunststoffplättchen 23 die Sitzfläche bildet. Der bereits erwähnte Anschluß 5 steht über eine Bohrung 24 mit der Zone um das Kunststoffplättchen 23 herum in Verbindung. In der bereits gezeigten Position liegt die Kugel 9 am Sitz 22 an, so daß kein Druckmedium in einen von der Bohrung 8 gebildeten Hohlraum 30 gelangen kann. Eine Feder 25 stützt sich zum einen am Polstück 18 ab und zum anderen an einem Federteller (Halterung) 26, um so die Feder in die in Fig. 1 gezeigte Position vorzuspannen.
Der bereits erwähnte Anschluß 4 steht über eine oder mehrere Axialbohrungen oder Durchtrittsöffnungen 27 mit dem Kugelraum 30 sowie einem den ersten Sitz 20 umgebenden Raum 28 in Verbindung. Eine Verbindungsbohrung 190 des Polstücks 18 verbindet den Raum 28 mit dem Anschluß 6. Dichtungen im Elektromagneten 12 sind mit 191 bezeichnet.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelschaltventils 31 in der Form eines Wegeschaltventils mit einer federbelasteten Kugel 90. Die Kugel 90 ist vorzugsweise eine gehärtete Stahlkugel, die normmäßig vorhanden ist und keiner zusätzlichen Veredelung, beispielsweise durch Weichglühen und Verkupfern und/oder Vernickeln unterzogen werden muß.
Das Kugelschaltventil 31 besteht aus einem Elektromagneten 32 und einem Ventil 29. Ein Gehäuse 2 ist gemeinsam für den Elektromagneten 32 und das Ventil 29 vorgesehen. Ferner ist wie bei der Konstruktion gemäß Fig. 1 der Deckel 3 mit Anschluß 6 vorhanden, sowie die in Bohrung 10 sitzende Erregerspule 11, das Kunststoffplättchen 21, die Feder 25 und der Federteller 26. Die Innenbohrung ist wiederum mit 17 bezeichnet und mit 191 sind Dichtungen angedeutet. Im Endbereich des Polstücks 18 ist ferner der den ersten Sitz 20 umgebende Raum 28 vorhanden. Ebenso wie bei Fig. 1 sind auch Polstück 18, dessen Verbindungsbohrung 190 und die Längsachse 13 dargestellt.
Gemäß der Erfindung sind Kugelführungsmittel 33 im Ventil 29 für die Kugel 90 vorgesehen. Diese Führungsmittel, die auch als Kunststoffmantel bezeichnet werden können, bewirken eine radiale Führung der Kugel 90.
Im speziellen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 sind einstückig mit den Kugelführungsmitteln 33 Kugelsitzmittel 34 ausgebildet, so daß sich insgesamt ein als Kugelführ- und Sitzmittel 35 bezeichnetes Bauteil ergibt. Dieses Bauteil sitzt in einer Öffnung 54 des vorzugsweise aus Weicheisen bestehenden Gehäuses 2, wobei der Teil des Gehäuses 2 im Bereich des Ventils 29 auch als Halsteil 53 bezeichnet sei.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 sehen die aus Kunststoff bestehenden Kugelführungsmittel 33 einen teilweisen oder partiellen Kontakt mit dem Kugelumfang vor. Man erkennt, daß die Kugelführungsmittel 33 vier Arme 36, 37, 38 und 39 aufweisen, die ihrerseits an ihren freien Enden sphärische Führungsflächen 40 bilden. Speichenteile 41 verbinden die Arme 36 bis 39 mit einem eine Öffnung 43 aufweisenden Nabenteil 42.
Die Kugelführ- und Sitzmittel 35 bilden einen zweiten Sitz 44, der über eine Öffnung 43 in einem Ansatz 46 mit einer von einem oder mehreren Kanälen gebildeten Ausnehmung 47 im Halsteil 53 in Verbindung steht. Die Kanäle führen zu einem Anschluß, beispielsweise dem B-Anschluß, der in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist.
In der am Boden der Ausnehmung 54 verbleibenden Querwand 48 sind ihre Durchtrittsöffnungen oder Axialbohrungen 49 bis 52 ausgebildet, die den Anschluß 4 mit dem Raum 28, aber auch den Kugelraum 30 verbinden.
In den Fig. 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kugelschaltventils 56 dargestellt, und zwar bestehend aus einem Elektromagneten 32 der in Fig. 2 gezeigten Art und aus einem Ventil 55.
Hinsichtlich des Elektromagneten 32 sei auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen. Das Ventil 55 ähnelt dem Ventil 29 und unterscheidet sich von diesem in erster Linie dadurch, daß Kugelführungsmittel 58 in der Form einer Hülse vorgesehen sind, welche nicht nur partiell, sondern auf den vollen Umfang Kontakt mit der Kugel 90 aufweisen.
Im einzelnen sind hier um den fertigungstechnischen Aufwand gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 2 zu minimieren, wiederum die Kugelführungsmittel 58 und der zweite Sitz 65 als ein Teil (vorzugsweise ein Kunststoffteil) ausgebildet, welches als Kugelführ- und Sitzmittel 57 bezeichnet ist. Die Kugelführ- und Sitzmittel 57 sitzen in einer Ausnehmung 66 des Gehäuses 2 und sind was Öffnungen 43, Ansatz 46 und Ausnehmung 47 anlangt wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 ausgebildet. Entsprechend dem notwendigen Durchtrittsquerschnitt für Druckmedium zwischen der Kugel 90 und den Führungsmitteln 58 ist in das Kunststoffteil der Kugelführ- und Sitzmittel 57 eine Nut 67 eingelegt. Es können, wie gezeigt, auch zwei Nuten 67, 68 oder weitere Nuten vorgesehen sein.
Um den Kugelraum 30 mit dem Anschluß 4 zu verbinden, sind in der Querwand 48 des Gehäuses 2 Öffnungen 62, 63 vorgesehen, die am Boden der Ausnehmung 66 des Gehäuses 2 enden. Benachbart dazu ist in der Bodenunterseite der Kugelführ- und Sitzmittel 57 ein Ringkanal 61 ausgebildet, der über Öffnungen 60 mit dem Kugelraum 30 verbunden ist.
Fig. 6 zeigt im Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelschaltventils 70, bei dem spe­ ziell der fertigungstechnische Aufwand minimiert ist. Das Ku­ gelschaltventil 70 weist wiederum einen Elektromagneten 69 und ein Ventil 76 auf, wobei hier ein vorzugsweise einstückiges kunststoffgefertigtes Teil 71 (allgemein als Kugelführsitz und Magnettragmittel bezeichnet) vorgesehen ist, welches gleich­ zeitig den einen (zweiten) Sitz 83, eine Kugelführung (Öffnung 86) und den Spulenkörper 87 bildet, wobei dieser Teil 71 fer­ ner gleichzeitig als Anschlußbuchse (links in Fig. 6) verwendbar ist.
Die Art der Anschlußbelegung , d. h. die Lage der Bohrungen oder Aussparungen A/B kann, wie hier dargestellt, wahlweise radial oder axial d. h. z. B. an der Mantelfläche der Kugelführung bzw. des Anschlusses B vorhanden sein.
Das komplette Teil 71 wird durch ein deckelartiges Gehäuse 72 fixiert. Das vorzugsweise aus Weicheisen bestehende Gehäuse 72 umfaßt ein zylindrisches Gehäuseteil 73, ein radiales Gehäuseteil 74 und ein axial verlaufendes hülsenförmiges Gehäuseteil 75, welches auch als Polschuh bezeichnet werden kann. Der Polschuh 75 übt auf die Kugel 90 neben seiner magnetischen Leitfunktion auch eine Zentrierungs- und Führungsfunktion für das komplette Teil 71 aus.
Was die in Fig. 6 mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen übereinstimmende Bezugszeichen anlangt, so sei auf die früheren Ausführungen verwiesen. Ergänzend sei noch erwähnt, daß der Teil 71 mit eingesetzter Spule 11 in eine Innenöffnung 10 im Gehäuse 72 eingesetzt werden kann. Der Teil 71 bildet in seinem Radialteil 78 einen dem ersten Sitz 20 gegenüber­ liegenden zweiten Sitz 83, wobei Bohrungen 82 die Verbindung zum Kugelraum 30 herstellen. In einem Hülsenteil 79 des Teils 71 sind in der Innenwand Nuten 84 und 85 ausgebildet, welche die Räume 30 und 28 verbinden. Mit 86 ist die bereits erwähnte Öffnung bezeichnet, in der die Kugel 90 geführt ist.
Der Teil 71 bildet ferner einen in Axialrichtung verlaufenden eine Bohrung 81 aufweisenden Stutzen 77, der am Außenumfang ebenso wie der Hülsenteil 79 eine Dichtung 80 trägt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten aus einem Elektromagneten 111 und einem Ventil bestehenden Kugelschaltventils 89. Der Elektromagnet 111 ähnelt in einem gewissen Umfang dem Elektro­ magneten 32 der Fig. 2, weshalb auch in Fig. 7 die bereits in Fig. 2 erläuterten Bezugszeichen 3, 6, 10, 20, 21, 25, 26, 18, 190, 191 sowie 10 und 17 Verwendung finden. Allerdings ist das Gehäuse 92 des Elektromagneten 111 in seinem linken Teil anders als in Fig. 2 aufgebaut. Das vorzugsweise aus Weicheisen bestehende Gehäuse 92 ist nicht wie in Fig. 2 zur Bildung eines Polstücks 53 zur Kugel 90 hin radial abgewinkelt, sondern gemäß Fig. 7 umgreift das Gehäuse 92 ein gesondertes Polstück 96, um sodann ein Kugelführungs-Sitz- und Anschlußstutzenteil (oder Mittel) 91 umgebördelt zu umfassen und festzuhalten. Nachdem das Polstück 96 einen Teil des Elektromagneten 89 bildet, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 die Kugel 90 im wesentlichen innerhalb des Elektromagneten 89 untergebracht.
Von besonderer Bedeutung ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 die Tatsache, daß der zweite Sitz 100, die Kugelführungsmittel (Führungsabschnitt 98) und der Anschlußabschnitt (Anschlußstutzen) 99 eine aus Kunststoff gefertigte Einheit bilden. Im gewissen Sinne ist das vierte Ausführungsbeispiel eine Kombination der Ausführungsbeispiele 2 und 3. Die hier gezeigten Anschlüsse sind vorzugsweise aber nicht ausschließlich für Luft als Druckmedium geeignet.
Im einzelnen weist also der Kugelführungssitz- und Anschlußstutzenteil 91 neben dem Anschlußabschnitt 99 den Führungsabschnitt 98 auf, der in eine Mittelöffnung des Polstücks 96 ragt. Der Anschlußabschnitt 99 bildet Kanäle 105, 106 bzw. 107 aufweisende Anschlußstutzen 115, 116 bzw. 117. Die Kanäle 105 und 106 sind dabei verbunden und bilden den Anschluß A. Zwei (im Gegensatz zu einem natürlich auch möglichen einzigen Anschlußstutzen) Anschlußstutzen 115 und 116 ermöglichen z. B. den Anschluß einer Druckmeßdose sowie einer Stelleinheit ohne ein T-Stück zu benötigen.
Die Kanäle 105 und 106 sind durch einen Ringkanal 301 verbunden, der - vgl. dazu Fig. 7 - in seinem linken Teil nierenartige Abschnitte 310 bildende (z. B. 4) Stege 302 aufweist und in seinem rechten Teil einen "freien" rundum verlaufenden Kanal 303 bildet. Die Stege 302 sind natürlich einstückig mit dem übrigen Teil 91 vorzugsweise durch Spritzguß ausgeformt. Radial nach innen gegenüber dem "freien" Kanal 303 sind beispielsweise 4 Aussparungen 304 im Führungsabschnitt 98 zur Querschnittsvergrößerung und somit zur Druckreduzierung vorgesehen. Der Führungsabschnitt 98 bildet ferner ähnlich wie in Fig. 2 vier Arme 108, 109, 110, 113, die jeweils sphärische Führungsflächen 305 für die Kugel 90 bilden. Im Polstück 96 sind ferner vier Einfräsungen oder Ausklinkungen 97 ausgebildet, welche die Verbindung zu Kanälen 105 = 106 im Anschlußabschnitt 99 herstellen. Die Kanäle 105 = 106 bzw. 107 enden nach außen hin in Anschlußstutzen 115, 116 bzw. 117.
Das Polstück 96 sitzt auf einem Anschlag oder einer Schulter 95 des Gehäuses 92 und liegt mit seiner Anlagefläche 102 an einer Anlagefläche 103 des Anschlußabschnitts 99. Der Anschlußabschnitt 99 bildet ferner einen dem ersten Sitz 20 gegenüberliegenden zweiten Sitz 100.
Vorzugsweise werden die oben beschriebenen Kugelschaltventile in einem Proportionalventil-System gemäß der DE-OS 37 11 961 verwendet. Aus diesem Grunde wird auch die Offenbarung dieser DE-OS zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht und zu diesem Zweck eine Kopie der genannten DE-OS beigefügt. Insbesondere kann also das erfindungsgemäße Kugelschaltventil als Proportionalventil betrieben werden und es können insbesondere auch die in Fig. 2, 5, 8 und 10 der genannten OS gezeigten Beschaltungen Verwendung finden.

Claims (21)

1. Kugelschaltventil, bestehend aus einem Elektromagneten und einem Ventil, dessen Ventilelement durch eine vorzugsweise in Axialrichtung zwischen zwei Endpositionen hin- und herbewegbar als Anker des Elektromagneten dienende Kugel (90) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (90) eine gehärtete Stahlkugel ist und daß die Kugel (90) radial in Kugelführungsmitteln (Mantel) (33, 58, 79, 98) geführt ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine partielle Führung der Stahlkugel (90) vorsehen.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Führung durch von den Führungsmitteln gebildete Führungsarme (36 bis 39, 108, 109, 110, 113) vorgesehen ist.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine Führung für die Kugel an deren vollem Umfang vorsehen.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel in der Form einer Hülse (58) ausgebildet sind.
6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel gleichzeitig einen Sitz (44, 65, 83, 100) für die Kugel (90) bilden.
7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Sitz bildenden Führungsmittel einstückig mit dem oder mehreren Strömungsmittelanschlüssen ausgebildet sind.
8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sitz bildenden Führungsmittel gleichzeitig einen Anschluß und ferner einen Spulenkörper (87) bilden.
9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die partiellen Führungen (Arme 36, 37, 38, 39) in Durchtrittsöffnungen (49, 50, 51 und 52) angeordnet sind, welche einen Anschluß (4) mit einem Kugelraum (30) verbinden.
10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kugelführungsmitteln (58) Nuten (67, 68) gelegt sind entsprechend dem notwendigen Durchtrittsquerschnitt für Druckmedium zwischen der Kugel (90) und den Führungsmitteln (58).
11. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem einen Anschluß (4) und dem Kugelraum (30) durch eine oder mehrere Bohrungen (62, 63) erfolgt, die über entsprechende Verbindungsmittel in der Form eines Ringkanals (61) und Öffnungen (60) in den Kugelführ- und Sitzmitteln (57) mit dem Kugelraum (30) in Verbindung stehen.
12. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges aus Kunststoff bestehendes Teil Kugelführungs-Sitz- und Magnettragmittel (71) bildet, um so einen dem ersten Sitz (20) gegenüberliegenden Sitz (83) zu bilden, eine Kugelführung (Hülsenteil 79) vorzusehen, und die Erregerspule (11) zu tragen, wobei gleichzeitig durch dieses Teil (71) eine Anschlußbuchse oder Anschlußstutzen (77) gebildet ist.
13. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein deckelartiges Gehäuse (72) vorgesehen ist, welches den Teil (71) fixiert, wobei das deckelartige Teil (73) einen Polschuh (75) bildet, der neben der magnetischen Leitfunktion für die Kugel (90) auch eine Zentrierungs- und Führungsfunktion für das Teil (71) aufweist.
14. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Kugelführsitz- und Anschlußstutzenmittel bezeichnetes Teil als eine magnetisch nicht leitende Einheit, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, vorgesehen ist.
15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (91) an einer Polscheibe (96) des Elektromagneten (92) befestigt ist und daß das Teil (91) Führungsstege oder Arme (108, 109, 110, 113) bildet, welche die Durch­ trittsquerschnitte (Bohrungen 97) der Polscheibe (96) teilweise ausfüllen, wobei der Druckabfall von A über den Kugelraum nach B vorzugsweise durch die vorhandene Querschnittsvergrößerung minimiert wird, dadurch daß partielle Aussparungen (304) im Anschlußstutzen vorgesehen werden.
16. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Druckmedium Öl ist.
17. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Druckmedium Luft ist.
18. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil im Chopperbetrieb gemäß DE-OS 37 11 961 betrieben wird.
19. Proportionalventil-System mit einem eine Erregerspule aufweisenden Ventil, einem mit der Erregerspule (11) verbundenen pulsdauermodulierten Chopperverstärker (52) und einer vom Ventil gesteuerten druckmittelbetätigten Stelleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Wegeschaltventil mit federbelastetem Kugelelement (9) (Kugelschaltventil) ist, daß die Kugel bei Erregerstrom gegen die Feder arbeitet, wobei die Anschlußbelegung des Ventils wahlweise ist, und daß das Kugelschaltventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
20. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein 3/2- oder ein 2/2-Ventil ist.
21. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise aus Weicheisen bestehende Gehäuse (92) ein gesondertes Polstück (96) umgreift, ein Kugelführungs-Sitz- und Anschlußstutzenteil (91) umgebördelt umfaßt, daß der zweite Sitz (100), die Kugelführungsmittel (Führungsabschnitt 98) und der Anschlußabschnitt (Anschlußstutzen) 99 eine aus Kunststoff gefertigte Einheit bilden, daß die Kanäle (105 und 106) durch einen Ringkanal 301 verbunden sind, der nierenartige Abschnitte (310) bildende Stege (302) und einen "freien" rundum verlaufenden Kanal 303 aufweist, daß die Stege (302) einstückig mit dem übrigen Teil (91) ausgeformt sind, daß radial nach innen gegenüber dem "freien" Kanal (303) Aussparungen (304) im Führungsabschnitt (98) vorgesehen sind, daß der Führungsabschnitt (98) Arme (108, 109, 110, 113) bildet, die jeweils sphärische Führungsflächen (305) für die Kugel 90 besitzen, und daß im Polstück (96) Einfräsungen ausgebildet sind, welche die Verbindung zu Kanälen (105, 106) im Anschlußabschnitt (99) herstellen.
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