DE4414583A1 - Ventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Elektroma
gnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 42 21 988 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden, dessen
Ventilgehäuse in einer Stufenbohrung des Ventilaufnahmekör
pers abgedichtet befestigt ist. Die Befestigung des Ventil
gehäuses in der Stufenbohrung des Ventilaufnahmekörpers ge
schieht mittels zwei am Umfang des Ventilgehäuses nutförmig
umlaufende Ausnehmungen, in die während des Einpreßvorganges
das Werkstoffvolumen des Ventilaufnahmekörpers verdrängt
wird. Durch das geringe Passungsspiel des hülsenförmigen
Ventilgehäuses in der Stufenbohrung des Ventilaufnahmekör
pers und die während des Umformvorganges hervorgerufene Ver
drängerwirkung des Werkstoffsvolumens der Stufenbohrung in
die nutförmige Ausnehmung am Ventilgehäuse, ist ein Loslösen
von Oberflächenpartikeln im Bereich der Umformstelle nicht
auszuschließen, so daß abgelöste Oberflächenpartikel mit in
den flüssigkeitsumspülten Hohlraum des Ventilgehäuses ein
dringen können, die zu einer Verschmutzung des Fluides bei
tragen, womit die Funktionsfähigkeit der angeschlossenen
Anlage sowie des Ventils beeinträchtigt werden können.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Ventil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, daß et
waige durch den Einstemmvorgang gelöste Oberflächenpartikel
von dem im nachfolgenden Betrieb der Anlage flüssigkeitsum
spülten Hohlraum fernhält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wo
nach die Verstemmstelle von wenigstens einem Druckmittel
führenden Hohlraum und einem vom Druckmittelmedium getrenn
ten weiteren Hohlraum begrenzt ist, wobei der weitere Hohl
raum die durch das Einfügen und das plastische Verdrängen
von Werkstoffvolumen in die Ausnehmung entstandenen Festkör
perpartikel aufzufangen vermag. Hierdurch ist gewährleistet,
daß der vom Druckmittelmedium getrennte weitere Hohlraum
einen Auffangraum für Oberflächenpartikel bildet, so daß ein
Verschleppen und Einschwemmen des Verstemmabriebes in den
Druckmittelkreis ausgeschlossen ist.
Damit ist ein möglichst kompaktes Ventil geschaffen, daß
sich durch eine besonders einfache und betriebssichere An
ordnung und Abdichtung im Ventilaufnahmekörper auszeichnet.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkei
ten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnungen gemäß der Fig. 1 und 2. Dabei bilden alle
beschriebenen oder bildlich dargestellten Merkmale für sich
oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand
der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch ein
in der Grundstellung elektromagnetisch geöffnetes Ventil
mit der erfindungsgemäßen Befestigung des Ventilgehäuses 1
im Ventilaufnahmekörper 2 in einer erheblich vergrößerten
Darstellung. Das Ventilgehäuse 1 ist ein im wesentlichen
hülsenförmiges, nur wenige Millimeter abmessendes Teil, wel
ches vorzugsweise aus kaltgezogenem und aus einem relativ
zum Ventilaufnahmekörper 2 härteren Werkstoffgefüge be
steht.
Der vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gefertigte
Ventilaufnahmekörper 2 ist dementsprechend weniger hart als
das beispielsweise aus Automatenstahl hergestellte Ventilge
häuse 1. Dieser Härteunterschied ist letztlich auch aus
schlaggebend für die im wesentlichen kraftschlüssige Befe
stigung des Ventilgehäuses 1 im Ventilaufnahmekörper 2. Als
konstruktiv zweckdienliche Maßnahme erweist sich die als
umlaufende Ringnuten ausgeführten Ausnehmungen 3 am Ventil
gehäuse 1, die nährungsweise hohlkehlenförmig jeweils an der
im Durchmesser abgestuften Mantelfläche des Ventilgehäuses 1
angeordnet sind. Hierdurch kann das relativ weiche Werk
stoffvolumen des Ventilaufnahmekörpers 2 während des Ein
stemmvorganges jeweils als umlaufende Nase in die Ausnehmun
gen 3 plastisch verformt einfließen und verdichtet werden.
Damit übernimmt das Ventilgehäuse 1 - infolge seiner in
Fügerichtung abnehmenden Abstufung des Durchmessers - die
Funktion eines Verstemmstempels, dem die Stufenbohrung des
Ventilaufnahmekörpers 2 im Durchmesser angepaßt ist. Die
ursprüngliche Tiefe der jeweiligen Bohrungsstufe im Venti
laufnahmekörper 2 ist um das in Fügerichtung in die Ausneh
mung 3 zu verdrängende Volumen entsprechend kleiner bemessen
als der erforderlichen Verstemmhub des Verstemmstempels bzw.
des Ventilgehäuses 1.
Wie aus der Darstellung hervorgeht, nimmt das hülsenförmige
Ventilgehäuse 1 die vom Ventilstößel 9 zu steuernde Druck
mitteldurchgangsbohrungen 11, 12, den Magnetkern 8, die
Ventilhülse 10, den Ventilsitz 13 und einen Plattenfilter 16
auf. Ein Ringfilter 17 befindet sich am Außenumfang des
Ventilgehäuses 1 auf Höhe der Druckmitteldurchgangsbohrung
12, die in den druckmittelführenden Hohlraum 5 einmündet.
Das Ringfilterelement 17 übernimmt nicht nur die Funktion
des Ausfilterns von Druckmittel-Verunreinigungen, sondern
ist in seinem Außendurchmesser, in der Funktion eines Dicht
elementes derart bemessen, daß gleichzeitig eine Abdichtung
mittels einer radial sich erstreckenden Dichtkante 14 zwi
schen der Stufenbohrung und der oberhalb des Ringfilters 17
gelegenen Verstemmstelle 4 vorhanden ist.
Hierdurch ergibt sich zwischen der beispielhaft als Dicht
lippe (Dichtkante 14) gezeigten Trennstelle des druckmittel
führenden Hohlraums 5 und der Verstemmstelle 4 ein weite
rer, vom Druckmittelmedium getrennter Hohlraum 6, der evtl.
anfallende Oberflächenpartikel der Verstemmstelle 4 auf
nimmt. Der als Partikelauffangraum wirksame weitere Hohlraum
6 übernimmt somit die Funktion einer Schmutzfalle. Gleich
falls befindet sich unterhalb der zweiten Verstemmstelle 4
eine Festkörper- und Schmutzpartikel aufnehmender weiterer
Hohlraum 6, der gleichfalls über eine am Plattenfilter 6
umlaufende Dichtlippe (Dichtkante 14) das Eindringen von
Festkörperpartikeln in den Druckmittel führenden Hohlraum 5
in Richtung der Druckmitteldurchgangsbohrung 11 verhindert.
Zur Ausbildung des als Mediumtrenner wirksamen weiteren
Hohlraums 6 ist jeweils ein stufenförmig am Ventilgehäuse 1
umlaufender Absatz 15 vorgesehen, der von der Verstemmstel
le 4, der Wandung des Ventilaufnahmekörpers 2 und der Dicht
lippe (Dichtkante 14) am Ringfilter 17 bzw. Plattenfilter
16 begrenzt ist. Durch die gewählte Form der Dichtlippe
(Dichtkante 14) ist selbst bei einem Eindringen von Druck
mittel aus dem flüssigkeitsgefüllten Hohlraum 5 in den wei
teren, die Festkörperpartikel aufnehmenden Hohlraum 6 ein
Entweichen und Verschmutzen der Druckmittel
durchgangsbohrungen 11, 12 infolge der Rückschlagwirkung
der Dichtkante 14 ausgeschlossen. Etwaiges in den die Ab
riebpartikel aufnehmenden Hohlraum 6 einströmendes Druckmit
tel unterstützt die Sperrwirkung der Dichtlippe (Dichtkante 14),
so daß allenfalls ein Druckausgleich vor und hinter
der Dichtlippe (Dichtkante 14) entstehen kann.
Die sichere Abdichtung des Ventilgehäuses 1 im Ventilauf
nahmekörper 2 ist jeweils durch die abbildungsgemäß ober
halb und unterhalb zur Druckmitteldurchgangsbohrung 12 an
geordnete Verstemmstelle 4 gewährleistet, so daß einerseits
bei einem geschlossenen Ventilstößel 9 ein Kurzschlußstrom
und somit ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckmit
teldurchgangsbohrungen 11, 12 verhindert ist, andererseits
bei geöffneten Ventilstößel 9 das unter hohem Druck stehen
de Fluid nicht in Richtung der abbildungsgemäßen oberen Ver
stemmstelle 4 an die Oberfläche der Ventilaufnahmekörpers 2
durchdringen kann. Folglich erzeugen die Verstemmstellen 4
nicht nur die Haltekraft zur Befestigung des Magnetventils
im Ventilaufnahmekörper 2, sondern bewirken im entscheiden
dem Maße die Abdichtung der hydraulisch beaufschlagten Ven
tilkomponenten im Ventilaufnahmekörper 2. Bei entsprechen
der Wahl und Anordnung von Dichtkanten 14 zwischen der Stu
fenbohrung des Ventilaufnahmekörpers 2 und dem Ventilgehäu
se 1, ist eine völlige Trennung des druckmittelführenden
Hohlraums 5 vom weiteren, die Festkörperpartikel aufnehmen
den Hohlraum 6 möglich, so daß eine zusätzliche Dichtwir
kung zwischen den beiden Teilen 1,2 zustande kommt.
Ergänzend wird deshalb zu den vorherigen Erläuterungen auf
die alternative Anordnung von separat von den Filtern am
Ventilgehäuse 1 angebrachten elastischen Dichtkanten 14 in
Form von Ringdichtungen hingewiesen, die in ihrem Außen
durchmesser an den Innendurchmesser der Stufenbohrung ange
paßt sind, so daß durch den gewählten Absatz 15 am Ventil
gehäuse 1 ein Festkörperpartikel aufnehmender Hohlraum 6
verbleibt, der von der jeweiligen Verstemmstelle 4 und dem
Dichtelement begrenzt ist. Wesentlich für die Erfindung ist,
daß in Fügerichtung des Ventilgehäuses 1 in die Stufenboh
rung des Ventilaufnahmekörpers 2 ein der Ausnehmung 3 am
Ventilgehäuse 1 vorgelagerter Hohlraum 6 zum Auffangen von
Abrieb vorhanden ist, der jeweils von einem entsprechend
zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Stufenbohrung anliegen
den Dichtelement vom druckmittelführenden Hohlraum 5 ge
trennt ist. Hierbei ist es von untergeordneter Bedeutung, ob
das Dichtelement an der Stufenbohrung oder am Ventilgehäuse
1 befestigt ist.
Die Fig. 2 zeigt im Detail abweichend von Fig. 1 zur Bil
dung des Schmutzpartikel aufnehmenden Hohlraums 6, eine
hohlkehlen- bzw. nutförmige Ausnehmung am Umfang des Ventil
gehäuses 1, die oberhalb des Ringfilters 17 und der Druck
mittelbohrung 12 gelegen ist. Die metallische Abdichtung
zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Ventilaufnahmekörper 2
ist dabei durch die als Dichtkante 14 wirksame Flanke der
Ausnehmung für den Hohlraum 6 gewährleistet. Die metalli
sche Abdichtung des Hohlraums 6 kann gleichfalls durch Hin
tereinanderreihung mehrerer Dichtkanten 14 geschehen, mit
dem Vorteil, daß jeweils einer Dichtkante 14 wiederum ein
als Schmutzfalle nachgeschalteter Hohlraum 6 folgt, womit
sich einerseits hinsichtlich der Abdichtungsmaßnahme mit
einer Labyrinthabdichtung vergleichbare Vorteile erzielen
lassen, andererseits die Vervielfachung der Hohlräume 6 zu
einer Erhöhung der Partikel-Volumenaufnahme beiträgt. Dies
ist beispielhaft in Fig. 2 im Bereich oberhalb des Platten
filters 16 durch Anordnung von redundanten Hohlräumen 6 und
Dichtkanten 14 verdeutlicht.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Ventile im Venti
laufnahmekörper 2 zu verstemmen, ohne Verschmutzungen von
funktionsrelevanten Bauteilen in Kauf nehmen zu müssen, so
daß besondere Spül- und Reinigungsvorgänge der hydraulischen
Kanäle entfallen.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind für alle
Ventile mittels einer Selbstverstemmung in einem Gehäuse
befestigten Funktionselemente gegeben, die hinsichtlich ih
rer Paßgenauigkeit und Gestaltung der Kanäle besonderer In
nensauberkeit unterliegen. Dies trifft insbesondere für alle
Druck- und Stromregelventile, Überdruckventile sowie Rück
schlagventile, Blenden und Drosseleinrichtungen zu, unabhän
gig davon, ob es sich bei den Ventilen um Sitz- oder Schie
berventile handelt.
Bezugszeichenliste
1 Ventilgehäuse
2 Ventilaufnahmekörper
3 Ausnehmung
4 Verstemmstelle
5 Hohlraum
6 Hohlraum
8 Magnetkern
9 Ventilstößel
10 Ventilhülse
11 Druckmitteldurchgangsbohrung
12 Druckmitteldurchgangsbohrung
13 Ventilsitz
14 Dichtkante
15 Absatz
16 Plattenfilter
17 Ringfilter
2 Ventilaufnahmekörper
3 Ausnehmung
4 Verstemmstelle
5 Hohlraum
6 Hohlraum
8 Magnetkern
9 Ventilstößel
10 Ventilhülse
11 Druckmitteldurchgangsbohrung
12 Druckmitteldurchgangsbohrung
13 Ventilsitz
14 Dichtkante
15 Absatz
16 Plattenfilter
17 Ringfilter
Claims (7)
1. Ventil, insbesondere Elektromagnetventil, mit einem
Ventilgehäuse, das mehrere die Funktionen des Ventils
bestimmte Ventilbauteile, wie Ventilschließglied, Ven
tilsitz, aufweist mit an Umfang des Ventilgehäuses vor
gesehenen Dichtflächen, die mit einem das Ventilgehäuse
tragenden Ventilaufnahmekörper korrespondieren und eine
Verstemmstelle bilden, die durch plastische Verdrängung
des am Umfang des einen Teils (Ventilaufnahmekörper)
befindlichen Werkstoffvolumens in eine am Umfang be
findliche Ausnehmung des weiteren Teils (Ventilgehäuse)
gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstemm
stelle (4) von wenigstens einem Druckmittel führenden
Hohlraum (5) und einem vom Druckmittel getrennten wei
teren Hohlraum (6) begrenzt ist, wobei der weitere
Hohlraum (6) die durch das plastische Verdrängen von
Werkstoffvolumen in die Ausnehmungen (3) entstandenen
Festkörperpartikel aufzufangen vermag.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Hohlräume (5, 6) durch eine an den beiden
Teilen (1, 2) anliegende Dichtkante (14) vonein
ander getrennt sind.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Hohlräume (5, 6) durch stufenförmige Ab
sätze (15) an wenigstens einem der beiden Teile (1, 2)
begrenzt sind.
4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtkante (14) an einem der beiden Teile (1, 2) ange
bracht ist.
5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtkante (14) eine Dichtlippe aufweist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtlippe eine in Richtung des weiteren Hohlraums (6)
wirksame Rückschlagventilfunktion inne hat.
7. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtkante (14) Bestandteil eines im ersten Hohlraum
(5) eingesetzten Filterelements (16, 17) ist.
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