DE69813858T2

DE69813858T2 - Niedrigdruck-magnetventil

Info

Publication number: DE69813858T2
Application number: DE1998613858
Authority: DE
Inventors: Jia Wang; N. John TACKES; Dan Alexander
Original assignee: Vickers Inc
Current assignee: Vickers Inc
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: WO1999018380A1; DE69813858D1; EP1021671B1; US5918635A; EP1021671A1

Description

Niederdruck-Magnetventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Niederdruck-Magnetventil, das eine integrale Magnetspule mit einer integralen Anschlussanordnung sowie eine einstückige Kern-Spulen-Einheit aufweist.
STAND DER TECHNIK
Magnetventile wurden für eine große Vielzahl von Zwecken benutzt. US-Patent 5,497,975 offenbart ein pneumatisches Zweiwege-Magnetventil, das druckausgeglichen ist und das entsprechend einer Ausführungsform eine Spule und einen Kern aufweist, die als einheitliches Bauteil ausgebildet sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Magnetventil, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Das Niederdruck-Magnetventil der vorliegenden Erfindung ist ein Dreiwege-Niederdruck-Magnetventil mit einer einstückigen Kern-Spulen-Einheit sowie mit einer integralen Magnetspule und einem integralen Anschlussbauteil. Aufgrund einer solchen integrierten Konstruktion kann das Magnetventil der vorliegenden Erfindung in einem Prozess montiert werden, der im Vergleich zu dem für konventionelle Magnetventile erforderlichen Montageprozess stark vereinfacht ist. Das Merkmal, dass es sich bei dem Kern und der Spule um ein einstückiges Bauteil handelt, trägt ferner zu der Vereinfachung der Montage bei und erlaubt es, dass das Ventil aus einer kleinen Anzahl von Bauteilen besteht. Das Ventil lässt sich in ein Fluid-Strömungs-System leicht einbauen, ohne dass die Magnetspule selbst demontiert werden muss.
ZEICHNUNGEN
1 ist eine Aufriss-Schnittansicht des Ventils der vorliegenden Erfindung in der entregten Position.
2 ist eine Ansicht ähnlich 1, die das Ventil in der erregten Position zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosions-Darstellung eines Teils des in 1 veranschaulichten Ventils.
4 ist eine vergrößerte Teilansicht des in 1 eingekreisten Bereichs und zeigt eine Anschlagsanordnung zum Begrenzen der Bewegung der Kern-Spulen-Einheit in Richtung auf das freie Ende des Käfigs.
5 ist eine Teilschnitt-Ansicht für eine modifizierte Ausführungsform.
6 ist eine Teilschnitt-Ansicht, die eine weitere Ausführungsform zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In den 1 und 2 ist ein Niederdruck-Magnetventil V mit einem Aufnahmekörper 50 dargestellt, der sich entlang einer Achse A von einem ersten Ende 51 zu einem zweiten Ende 52 erstreckt. Der Aufnahmekörper 50 weist eine erste, nach innen weisende zylindrische Wandfläche 53 und eine zweite, größere, nach innen weisende zylindrische Wandfläche 54 auf, die sich beide parallel zu der Achse A erstrecken. Benachbart dem ersten Ende 51 befindet sich eine noch größere dritte nach innen weisende Wandfläche 66, die sich von dem ersten Ende 51 zu einem Absatz 67 erstreckt, der in Radialrichtung zu der zweiten nach innen weisenden Wandfläche 54 reicht.
Der Aufnahmekörper 50 weist zwischen der ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 53 und der zweiten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 54 eine Abstufung auf, zu der eine sich von der ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 54 nach außen erstreckende erste radiale Schulter 55 und eine zweite radiale Schulter 56 gehören, die sich von der zweiten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 54 nach innen erstreckt, wobei die beiden Schultern durch eine axial verlaufende Abstufung 57 miteinander verbunden sind.
Ein Außengewinde 69 ist benachbart dem zweiten Ende 52 vorgesehen, um für eine Anschlussanordnung an ein Fluidströmungssystem zu sorgen. Benachbart dem zweiten Ende 52 befindet sich ferner ein Innengewinde 58. Eine benachbart dem Gewinde 58 angeordnete dritte radiale Schulter 59 erstreckt sich von der ersten nach innen weisenden Wandfläche 53 nach außen.
In Abstand von dem Außengewinde 69 befindet sich eine erste äußere radiale Schulter 60, die eine Seite einer Ringnut 61 bildet, in der ein O-Ring 62 angeordnet ist. Von der äußeren radialen Schulter 60 geht in Axialrichtung eine äußere Abstufung 63 aus, von der sich eine zweite äußere radiale Schulter 64 weg erstreckt. In dem Bereich zwischen dem ersten Ende 51 und der zweiten äußeren radialen Schulter 64 befindet sich eine Gruppe von Schlüsselabflachungen 77, die im Querschnitt ein Sechseck bilden (siehe 3).
Mit dem Innengewinde 58 des Aufnahmekörpers 50 ist ein Käfig 40 verschraubt, der eine Ringwand 41 aufweist, die einen sich entlang der Achse A erstreckenden Durchlass 42 bestimmt. Die Ringwand 41 erstreckt sich von einem ersten Ende 43, das für einen Eingriff mit der dritten radialen Schulter 59 des Aufnahmekörpers 50 bemessen ist, zu einem zweiten Ende 44, das für einen Eingriff mit dem (nicht dargestellten) Fluidstörmungssystem bestimmt ist. Das erste Ende 43 hat eine solche radiale Erstreckung nach außen, dass es mit der radialen Schulter 59 in Eingriff kommt, und es erstreckt sich radial nach innen bis zu einer Position, die weiter innen als die erste nach innen weisende zylindrische Wandfläche 53 des Aufnahmekörpers 50 liegt. Eine Fase 68 verläuft zwischen dem ersten Ende 43 und der Außenfläche der Wand 41 (siehe 4).
Der Käfig 40 ist mit einer ersten Gruppe von Öffnungen 45, vorzugsweise acht solchen Öffnungen, versehen, die sich durch die Wand 41 hindurcherstrecken, und er weist eine zweite Gruppe von Öffnungen 46, vorzugsweise acht solcher Öffnungen, auf, die durch die Wand 41 hindurchreichen und die axial zwischen der ersten Gruppe der Öffnungen 45 und dem zweiten Ende 44 angeordnet sind. Außen ist der Käfig 40 benachbart dem zweiten Ende mit einem ersten größeren Bereich versehen, in dem eine Ringnut 47 ausgebildet ist, die einen O-Ring aufnimmt; der Käfig 40 weist ferner einen zweiten größeren Bereich auf, in dem eine zweite Ringnut 48 ausgebildet ist, in welcher ein weiterer O-Ring angeordnet ist.
In dem ersten Ende 51 des Aufnahmekörpers 50 ist eine Hülse 70 angeordnet, die sich von einem an dem Absatz 67 anliegenden ersten Ende von dem ersten Ende 51 des Aufnahmekörpers nach außen zu einem freien Ende 72 erstreckt. Der benachbart dem ersten Ende 51 befindliche Teil der Hülse 70 ist an dem Aufnahmekörper 50 an der dritten nach innen weisenden Wandfläche 66 befestigt, beispielsweise durch Hartlöten. Die Hülse 70 weist eine nach innen weisende Wandfläche 71 auf, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie die zweite nach innen weisende zylindrische Wandfläche 54 des Aufnahmekörpers 50.
Wie am besten in 3 zu sehen ist, weist die Hülse 70 zwei Ausnehmungen 73 auf, die sich von dem freien Ende 72 axial nach innen erstrecken und die um 180° gegeneinander versetzt sind, um Nasen einer im folgenden erläuterten Scheibe aufzunehmen. Von dem freien Ende 72 der Hülse 70 reichen ferner zwei Schlitze 74 axial nach innen, die gegeneinander um 180° und bezüglich der Ausnehmungen 73 um 90° versetzt sind. Jeder der Schlitze ist mit abgeschrägten Segmenten 75 versehen, die sich von dem freien Ende 72 aus aufeinander zu erstrecken.
In der Hülse 70 und dem Aufnahmekörper 50 sitzt eine Magnetspule 10, deren Außenfläche mit der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 71 der Hülse und der zweiten nach innen weisenden Wandfläche 54 des Aufnahmekörpers 50 in Eingriff steht. Die Magnetspule 10 weist einen Spulenkörper 12 mit einer Wicklung 13 auf, die in einem Kunststoff Außengehäuse 11 gekapselt ist, das um die Wicklung 13 herum ausgeformt ist. Das Außengehäuse 11 und der Spulenkörper 12 sind beide aus Kunststoff geformt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoff für das der Kapselung dienende Außengehäuse 11 um ein als DuPont Rynite 415HP auf den Markt gebrachtes thermoplastisches Harz aus schwarzem Polyethylenterephthalat (PET) mit 15% Glasverstärkung, sowie für den Spulenkörper 12 um Rynite 530. Der Spulenkörper 12 hat eine nach innen weisende zylindrische Wandfläche 14, eine untere, sich radial nach außen erstreckende Wand 15 und zwei obere, radial nach außen reichende Wände 16 und 17, wobei die Wand 17 den axial am weitesten außen liegenden Teil der Magnetspule 10 bildet. Die Außenfläche des Außengehäuses 11 ist so bemessen, dass die montierte Magnetspule 10 in die Hülse 70 und den Aufnahmekörper 50 in Eingriff mit der nach innen weisenden zylindrischen Wand 71 und der zweiten nach innen weisenden zylindrischen Wand 54 des Aufnahmekörpers 50 eingesetzt werden kann.
Von der unteren, radial nach außen weisenden Wand 15 erstreckt sich ein Schenkel 18 nach unten; der Schenkel wird in dem Bereich des Aufnahmekörpers zwischen der axialen Abstufung 57 und der ersten radialen Schulter 55 aufgenommen. Der Schenkel 18 ist ausgespart, um einen Raum zwischen ihm und der axialen Abstufung 57 bereitzustellen, in dem ein O-Ring 19 sitzt. Anschlussdrähte 76 für die Stromzufuhr zu der Magnetspule 10 sind mit der Wicklung 13 verbunden und erstrecken sich durch die oberen, radial nach außen weisenden Wände 16 und 17 des Spulenkörpers 12 hindurch nach außen; sie befinden sich an Ort und Stelle, wenn das Außengehäuse 11 spritzgegossen wird.
Vorzugsweise ist zwischen der unteren Wand 15 des Spulenkörpers. 12 und der zweiten radialen Schulter 56 ein Spalt vorgesehen.
Am oberen Ende der Magnetspule 10 sitzt eine Metallscheibe 90 mit einer zentralen Öffnung 92 und zwei nach außen gerichteten Nasen 91, die so bemessen sind, dass sie in die Ausnehmungen 73 der Hülse passen. Die Dicke der Scheibe 90 ist kleiner als die Tiefe der Ausnehmungen 73, so dass sich die zwischen den Ausnehmungen 73 liegenden Teile der Hülse 70 über die Scheibe 90 hinaus axial nach außen erstrecken und über die Scheibe 90 gekrimt werden können, um die Scheibe und damit zusammengebaute Teile in Position zu halten. Die Schlitze 74 und die abgeschrägten Segmente 75 sorgen für Entlastungszonen, die ein solches Krimpen zulassen. Die Scheibe 90 ist ferner mit zwei Ausnehmungen 93 versehen, die gegenüber den Nasen 91 um 90° versetzt sind und durch die sich die Anschlussdrähte 76 hindurcherstrecken können.
Wenn das Kunststoff Außengehäuse 11 durch Spritzgießen mit dem Spulenkörper 12 verbunden wird, um die Wicklung 13 zu kapseln, befindet sich die Scheibe 90 in einer solchen Stellung, dass sie die Oberseite der Formkammer bildet, in welche das PET-Harz eingespritzt wird. Die Scheibe 90 wird dadurch zum Anhaften an dem Kunststoff Außengehäuse 11 gebracht.
In das obere offene Ende der Magnetspule 10 erstreckt sich ein Stopfen 80, der über näherungsweise die Hälfte der axialen Länge der Magnetspule reicht. Der Stopfen 80 weist einen zylindrischen Seitenwandabschnitt 81 auf, der so bemessen ist, dass er in die nach innen weisende zylindrische Wandfläche 14 des Spulenkörpers 12 passt; dieser Seitenwandabschnitt ist mit zwei Ringnuten versehen, von denen jede einen O-Ring 82 aufnimmt, der mit der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 14 in Dichteingriff steht. Das untere Ende des Stopfens 80 weist einen Hohlraum 83 auf, der von einer konischen Wandfläche 84 und einer zentralen ebenen Wandfläche 85 bestimmt ist, die in rechtem Winkel zu der Achse steht. Das obere Ende des Stopfens 80 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 87 von verringertem Durchmesser versehen, der von einer Schulter 88 aus axial nach oben reicht. Der zylindrische Abschnitt 87 von verringerter Größe sitzt mit Press-Sitz in der zentralen Öffnung 92, wobei die Schulter 88 sich gegen die Unterseite der Scheibe 90 anlegt.
In dem Durchlass, der von der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 14 bestimmt ist, befindet sich eine einstückige Kern-Spulen-Einheit 20. Die Kern-Spulen-Einheit 20 ist von einer vorderen entregten Position (1) in eine zurückgezogene Position (2) axial verstellbar, wenn die Magnetspule 10 mit Strom beaufschlagt wird. Die Kern-Spulen-Einheit 20 erstreckt sich von einem oberen Ende 21 zu einem unteren Ende 22, das eine Einlassöffnung bildet. In der vorderen entregten Position befindet sich das obere Ende 21 in geringem Abstand von der konischen Wandfläche 84 und der ebenen Wandfläche 85 des Stopfens 80. Die Kern-Spulen-Einheit 20 reicht durch den Aufnahmekörper 50 hindurch und in den Käfig 40 hinein bis zu dem eine Einlassöff nung bestimmenden unteren Ende 22. Die Kern-Spulen-Einheit 20 weist einen axialen Durchlass 23 auf, der sich durch diese Einheit hindurch erstreckt und einen vergrößerten Bereich 24 aufweist, der von dem unteren Ende 22 nach innen zu einer schräg verlaufenden Schulter 25 reicht, die axial in dem Verbindungsbereich zwischen dem Aufnahmekörper 50 und dem Käfig 40 angeordnet ist. Eine Tasche 26 ist in der Kern-Spulen-Einheit 20 ausgebildet und erstreckt sich nach innen von dem oberen Ende 21 in Richtung auf das untere Ende 22. Die Tasche 26 steht mit dem Durchlass 23 an ihrem unteren Ende in Verbindung, das durch eine sich radial nach innen erstreckende ringförmige Schulter 27 gebildet wird.
Die Kern-Spulen-Einheit 20 ist in dem Aufnahmekörper 50, dem Käfig 40 und der Magnetspule 10 axial verstellbar und wird durch eine in der Tasche 26 sitzende Druckfeder 30 nachgiebig in Richtung auf das zweite Ende 44 des Käfigs 40 gedrückt. Ein Ende der Feder 30 liegt an der radialen Schulter 27 an, während das andere Federende an der ebenen Fläche 85 des Stopfens 80 anliegt.
Die Kern-Spulen-Einheit 20 ist außen mit einer nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 versehen, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 14 des Spulenkörpers 12 und geringfügig kleiner als die erste nach innen weisende zylindrische Wandfläche 53 des Aufnahmekörpers 50 ist, so dass zwischen dieser nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 und den benachbarten Teilen der Magnetspule 10 und des Aufnahmekörpers 50 ein Spalt vorhanden ist. Hydraulikfluid kann in diesen Spalt über den Durchlass 23 und die Tasche 26 einströmen.
Unterhalb der nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 befindet sich eine zylindrische Wandfläche 29 von geringerem Durchmesser, die an ihrem oberen Ende von einer oberen radialen Schulter 31 und an ihrem unteren Ende von einer unteren radialen Schulter 32 begrenzt ist. Der Durchmesser der nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 ist größer als der Durchmesser der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 41 des Käfigs 40. Infolgedessen wird eine nach unten gerichtete Bewegung der Kern-Spulen-Einheit 20 in Richtung auf das zweite Ende 44 des Käfigs 40 durch einen gegenseitigen Kontakt zwischen der Außenkante der Schulter 31 und er Innenkante des ersten Käfigendes 43 begrenzt (siehe 1 und 4). Wie aus diesen FIGUREN hervorgeht, ist die Kontaktfläche zwischen dem Außenrand der Schulter 31 und dem Innenrand des ersten Endes 43 sehr klein. Der Vorteil einer kleinen Kontaktfläche zwischen der Kern-Spulen-Einheit 20 und dem Käfig 40 besteht darin, dass zwischen der Kern-Spulen-Einheit 20 und dem Käfig 40 eine geringere Magnetkraft auftritt, als dies der Fall wäre, wenn die Kontaktfläche bei einem solchen gegenseitigen Eingriff größer wäre.
Zwischen der unteren Schulter 32 und dem unteren Ende 22 ist die Kern-Spulen-Einheit 20 mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche 33 versehen, die so bemessen ist, dass es zu einem Gleiteingriff mit der Innenfläche der Wand 41 des Käfigs 40 kommt. Mehrere ringförmige Dichtnuten 34 sind in der zylindrischen Fläche 33 ausgebildet. Außerdem ist die Kern-Spulen-Einheit 20 mit einem Wandabschnitt 35 von verringertem Durchmesser versehen, der von einem oberen radialen Absatz 36 und einem unteren radialen Absatz 37 begrenzt ist, der in Abstand von dem unteren Ende 22 liegt. Die Wand 35 mit verringertem Durchmesser wirkt mit der Innenfläche der Wand 41 des Käfigs 40 zusammen, um einen ringförmigen Durchlass 38 zu bilden. Mehrere, vorzugsweise vier, Öffnungen 39 sind in dem Wandabschnitt 35 mit verringertem Durchmesser ausgebildet, um für eine Fluidstromverbindung zwischen dem vergrößerten Bereich 24 und dem ringförmigen Durchlass 38 zu sorgen.
Der axiale Abstand zwischen dem oberen radialen Absatz 36 und dem unteren radialen Absatz 37 ist etwas größer als der axiale Abstand zwischen den untersten Teilen der ersten Gruppe von Öffnungen 45 und den obersten Teilen der zweiten Gruppe von Öffnungen 46 des Käfigs 40. Wenn das Ventil V entregt ist, nimmt die Kern-Spulen-Einheit 20 die in 1 gezeigte Axialposition ein, und die erste Gruppe von Öffnungen 45 ist gegenüber dem Fluidstrom vollständig geschlossen. In einer solchen Position ist die zweite Gruppe von Öffnungen 46 offen, um den Strom von Fluid zu dem ringförmigen Durchlass 38, den Öffnungen 39 und dem vergrößerten Bereich 24 zu erlauben, was darauf zurückzuführen ist, dass der untere radiale Absatz 37 unterhalb der axial am weitesten oben liegenden Teile der zweiten Gruppe von Öffnungen 46 steht. Wenn die Kern-Spulen-Einheit 20 entgegen der Vorspannwirkung der Feder 30 durch Erregen der Magnetspule 10 nach oben verstellt wird, wird der obere radiale Absatz 36 in eine solche Position bewegt, dass die erste Gruppe von Öffnungen 45 offen wird, und der untere Absatz 37 wird axial in eine Stellung gebracht, in welcher die zweite Gruppe von Öffnungen 46 verschlossen ist. Weil jedoch der Axialabstand zwischen dem oberen radialen Absatz 36 und dem unteren radialen Absatz 37 größer ist als der axiale Abstand zwischen den untersten Teilen der ersten Gruppe von Öffnungen 45 und den obersten Teilen der zweiten Gruppe von Öffnungen 46, liegt ein kurzes Intervall vor, während dessen sowohl die erste Gruppe von Öffnungen 45 wie die zweite Gruppe von Öffnungen 46 mit dem ringförmigen Durchlass 38 in Verbindung steht; dies hat zur Folge, dass Fluid gleichzeitig sowohl durch die obere Gruppe von Öffnungen 45 wie die untere Gruppe von Öffnungen 46 strömen kann. Dieses Merkmal verhindert einen übermäßigen Druckaufbau, wenn das Ventil erregt wird und die Kern-Spulen-Einheit 20 von einer Position, die den Strom von Fluid zwischen nur dem unteren Ende und der zweiten Gruppe von Öffnungen 46 entsprechend 1 gestattet, in eine Position bewegt wird, die den Strom von Fluid nur zwischen dem unteren Ende 22 und der ersten Gruppe von Öffnungen 45 gemäß 2 erlaubt.
Wie ersichtlich steht, wenn sich das Ventil V in dem entregten Modus gemäß 1 befindet, die obere radiale Schulter 31 der Kern-Spulen-Einheit 20 mit dem ersten Ende 43 des Käfigs 40 in Kontakt, und wenn die Kern-Spulen-Einheit in einer solchen Position steht, ist der von dem unteren radialen Absatz 37 bestimmte unterste Teil des ringförmigen Durchlasses 38 nicht mit einer Ebene axial ausgerichtet, die von den untersten Teilen der zweiten Gruppe von Öffnungen 46 (d. h. den Teilen der Öffnungen 46, die dem zweiten Ende 44 am nächsten liegen) bestimmt wird; vielmehr befindet er sich nahe einer Ausrichtung mit einer Ebene, die von den Zentren der Öffnungen 46 der zweiten Gruppe bestimmt ist. Infolgedessen ist nur etwa die Hälfte jeder der Öffnungen 46 der zweiten Gruppe für den Fluidstrom offen, wenn sich die Kern-Spulen-Einheit 20 in der in 1 dargestellten maximal ausgefahrenen Stellung befindet.
Wie aus 2 hervorgeht nähert sich, wenn die Kern-Spulen-Einheit 20 durch Erregen der Magnetspule 10 zurückgezogen wird, ihr oberes Ende 21 der konischen Fläche 84 des Stopfens 80, was zur Folge hat, dass die Feder 30 zusammengedrückt wird. Das obere Ende 21 der Kern-Spulen-Einheit 20 hat eine konische Oberfläche, die in einem Winkel in der Größenordnung von 44° zu einer Ebene verläuft, die senkrecht zu der Achse A steht. Im Gegensatz dazu liegt die konische Oberfläche 84 des Stopfens 80 in einem Winkel in der Größenordnung von 46° zu einer Ebene, die senkrecht zu der Achse A steht. Weil die konische Oberfläche 84 des Stopfens 80 zu einer solchen Ebene in einem größeren Winkel angeordnet ist als die konische Oberfläche des oberen Endes 21 der Kern-Spulen-Einheit, kommt die Kern-Spulen-Einheit 20 nicht in Kontakt mit der ebenen Fläche 85 des Stopfens; auch kommt es zu keinem extensiven Oberflächen/Oberflächen-Kontakt zwischen den betreffenden konischen Flächen, wenn sich die Kern-Spulen-Einheit in der maximal zurückgezogenen Position befindet. Vielmehr kontaktiert in einer solchen maximal zurückgezogenen Position die konische Oberfläche des oberen Endes 21 an ihrem radial außen liegenden Ende die konische Oberfläche 84 mit einem Minimum an Oberflächen/Oberflächen-Kontakt. Weil sowohl der Stopfen 80 wie die Kern-Spulen-Einheit 20 in einer senkrecht zu der Achse A stehenden Ebene einen kreisförmigen Querschnitt haben, bildet die Oberflächen/Oberflächen-Kontaktfläche einen Kreis mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 ist. Der minimale Oberflächen/Oberflächen-Kontakt minimiert jede Tendenz der Kern-Spulen-Einheit 20 an dem Stopfen 80 entweder aufgrund von Magnetkräften oder wegen des Vorhandenseins von Ö1 oder anderem Schmiermittel in diesem Bereich anzuhaften. In einer solchen in 2 veranschaulichten maximal zurückgezogenen Position ist der obere radiale Absatz 36 nicht mit einer Ebene ausgerichtet, die von den obersten Teilen der Öffnungen 45 der ersten Gruppe (d. h. den Teilen der Öffnungen 45, die von dem zweiten Ende 44 am weitesten abliegen) bestimmt wird; vielmehr befindet er sich nahe einer Ausrichtung mit einer Ebene, die von den Zentren der Öffnungen 45 der ersten Gruppe bestimmt ist. Infolgedessen wird die erste Gruppe von Öffnungen 45 nur etwa zur Hälfte gegenüber dem Fluidstrom geöffnet, selbst wenn sich die Kern-Spulen-Einheit 20 in ihrer maximal zurückgezogenen Position befindet.
Bei der Montage des Ventils V gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hülse 70 mit dem Aufnahmekörper 50 hart verlötet, wobei ihr unteres Ende an dem Absatz 67 des Aufnahmekörpers anliegt und ihre Außenfläche in Flächenkontakt mit der dritten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 66 des Aufnahmekörpers 50 steht.
Die Wicklung 13 wird auf den Spulenkörper 12 gewickelt, und der bewickelte Spulenkörper wird in eine Spritzgießform eingebracht, deren Hohlraum dem von dem Außengehäuse 11 eingenommenen Raum entspricht. Der Stopfen 80 und die Scheibe 90 werden in Presspassung miteinander gebracht, wobei der zylindrische Abschnitt 87 mit verringertem Durchmesser in die Öffnung 92 eingepresst wird. Bevor der bewickelte Spulenkörper 12 in die Spritzgießform eingebracht wird, wird der Spulenkörper mit dem Stopfen 80 und der damit verbundenen Scheibe in Eingriff gebracht, wobei der Stopfen 80 in den Spulenkörper 12 hineinreicht und die O-Ringe 82 in Dichteingriff mit der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 14 kommen, während die Unterseite der Scheibe 90 an dem äußersten Teil der radial nach außen gerichteten Wand 17 anliegt. In einer solchen Position übernimmt die Scheibe 90 die Aufgabe, die Spritzgießkammer zu verschließen, und PET-Kunstharz kann dann spritzvergossen werden, um die Wicklung 13 und den Spulenkörper 12 zu kapseln und die Scheibe 90 an dem oberen Ende des Außengehäuses 11 anhaften zu lassen, wodurch die Scheibe an dem Außengehäuse befestigt wird.
Die aus der Magnetspule 10, dem Stopfen 80 und der Scheibe 90 bestehende Teilbaugruppe kann dann in die Hülse 70 und den Aufnahmekörper 50 eingesetzt werden, wobei sich die Nasen 91 der Scheibe gegen die Unterkanten der Ausnehmungen 73 anlegen. Bei einer solchen Positionierung liegt, wie aus den 1 und 2 zu erkennen ist, ein Spalt zwischen der unteren nach außen reichenden Radialwand 15 des Spulenkörpers 12 und der zweiten radiale Schulter 56 des Aufnahmekörpers 50 vor. Bei so positionierter Teilbaugruppe aus Magnetspule, Stopfen und Scheibe können die Teile der Hülse 70, die axial über die Oberseite der Scheibe 90 hinausstehen, gegen die Oberseite der Scheibe gekrimpt werden, um die Scheibe 90, die Magnetspule 10 und den Stopfen 80 in der Hülse 70 und dem Aufnahmekörper 50 zu halten. Das Vorhandensein des Spalts im Bereich der unteren radial nach außen reichenden Schulter 15 hat den Zweck, ein Zusammendrücken der Magnetspule 10 beim Krimpen der Hülse 70 zu verhindern.
Danach kann die Kern-Spulen-Einheit 20 mit in der Tasche 26 befindlicher Feder 30 in das zweite Ende 52 des Aufnahmekörpers 50 und den Käfig 40 eingesetzt werden, worauf die Einheit mit dem Aufnahmekörper 50 verschraubt wird.
5 zeigt eine modifizierte Ausführungsform zum Begrenzen der Bewegung der Kern-Spulen-Einheit in die ausgefahrene Position. Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist eine Kern-Spulen-Einheit 120 mit einer nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 128 vorgesehen, deren Durchmesser kleiner als derjenige der ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 53 des Aufnahmekörpers 50 ist und die von der Wandfläche 53 in Abstand gehalten ist. Die Kern-Spulen-Einheit 120 weist einen axialen Durchlass 123 mit vergrößerter Fläche 124 auf.
Ein Käfig 140 ist mit dem Aufnahmekörper 50 verschraubt und weist eine Wand 141 auf, deren Innenfläche einen Durchlass bestimmt. Die Kern-Spulen-Einheit 120 weist eine nach außen weisende zylindrische Wandfläche 129 von vermindertem Durchmesser auf, die so bemessen ist, dass sie in flächigem Gleitkontakt mit der Innenfläche der Wand 141 steht. In Axialrichtung zwischen der nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 128 und der zylindrischen Wandfläche 129 von vermindertem Durchmesser befindet sich eine ringförmige Ausnehmung 127, wobei eine Ringnut 121 zwischen der ringförmigen Ausnehmung 127 und der nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 129 von vermindertem Durchmesser angeordnet ist. Ein Federring 95, der sich in Umfangsrichtung über einen Winkel in der Größenordnung von 230° bis 240° erstreckt, sitzt in der Ringnut 121. Der Außendurchmesser des Federrings 95 ist, wenn der Federring in der Ringnut 121 sitzt, kleiner als der Durchmesser der ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 53 des Aufnahmekörpers 50, so dass die Kern-Spulen-Einheit 120, wenn sie in ihre zurückgezogene Position bewegt wird, mit der ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 53 axial ausgerichtet werden kann, ohne dass es zu einem Anstoßen kommt.
Der Käfig 140 ist an der Innenfläche seines ersten Endes 143 mit einer Ausnehmung 144 versehen. Wie aus 5 zu erkennen ist, wird eine Axialbewegung der Kern-Spulen-Einheit 120 in Richtung auf ihre ausgefahrene Position unter dem Einfluss der Druckfeder 50 bei Entregen des Ventils V dadurch begrenzt, dass der Federring 95 mit der ringförmigen Ausnehmung 144 des Käfigs 140 in Eingriff kommt.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die ähnlich wie die Ausführungsform der 1 und 2 mit der Ausnahme ist, dass zwischen dem ersten Ende 43 des Käfigs 40 und der dritten radialen Schulter 59 des Aufnahmekörpers 50 eine Anschlagscheibe 99 angeordnet ist. Die Anschlagscheibe 99 weist eine von einer nach innen weisenden Ringwand 98 bestimmte Öffnung auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der nach außen weisenden zylindrischen Wandfläche 28 der Kern-Spulen-Einheit 20. Infolgedessen wird eine Axialbewegung der Kern-Spulen-Einheit 20 in Richtung auf das zweite Ende 44 des Käfigs 40 dadurch begrenzt, dass die Schulter 31 mit der Oberseite der Anschlagscheibe 99 in Kontakt kommt.
Die Anschlagscheibe 99 ist aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt, beispielsweise rostfreiem Stahl vom Typ 302, 303 oder 304, und sie dient dazu, eine magnetische Anziehung zwischen der Kern-Spulen-Einheit 20 und dem Käfig 40 zu minimieren.
Im Betrieb fließt, wenn sich das Ventil V in der in 1 veranschaulichten entregten Position befindet, Hydraulikfluid von dem Hydraulikfluidstromsystem in den Durchlass 42, durch die von dem offenen unteren Ende 22 bestimmte Öffnung hindurch, in den vergrößerten Durchlass 24 der Kern-Spulen-Einheit 20 hinein, aus den Öffnungen 39 heraus zu dem ringförmigen Durchlass 38 und aus den Öffnungen 46 heraus zu einem Aufnahmebehälter. Wenn die Magnetspule 10 erregt wird, wird die Kern-Spulen-Einheit 20 in die in 2 gezeigte Position angehoben, wodurch die Öffnungen 46 gegenüber einer Verbindung mit dem ringförmigen Durchlass 38 verschlossen werden und die erste Gruppe von Öffnungen 45 geöffnet wird, so dass Fluid unter Druck durch die Öffnungen 45 hindurch in den ringförmigen Durchlass 38, durch die Öffnungen 39 der Kern-Spulen-Einheit 20 hindurch und aus dem zweiten Ende 44 des Ventils V heraus in das Hydraulikfluidstromsystem strömen kann, mit dem das Ventil V verbunden ist.
Das Ventil der vorliegenden Erfindung ist in so fern wirtschaftlich, als es wenige Einzelteile umfasst und leicht montiert werden kann. Im montierten Zustand kann es mit einem Fluidstromsystem einfach verbunden werden, ohne dass irgendein Teil des Ventils V selbst demontiert werden muss.

Claims

Magnetventil (V) mit einer Magnetspule (10), die sich entlang einer Achse (A) von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und die einen sich von dem ersten Ende in Richtung auf das zweite Ende entlang der Achse erstreckenden Durchlass aufweist, einer Anordnung (80), die den Magnetspulendurchlass in der Nähe des zweiten Magnetspulenendes blockiert, sowie einem Käfig (40, 140), der sich entlang der Achse erstreckt und eine Wand (41) mit einer Innenfläche aufweist, die einen Durchlass (42) bestimmt, der sich von einem Eingriffsende (43, 143) zu einem Fluidaufnahmeende (44) erstreckt, wobei die Innenfläche einen vorbestimmten Durchmesser an dem Eingriffsende hat, wobei das Ventil versehen ist mit (a) einem dem Käfigeingriffsende (43, 143) zugeordneten Anschlag, der eine Anschlagsfläche aufweist, und (b) einer kombinierten Kern-Spulen-Einheit (20, 120), die sich entlang der Achse von einem ersten, innerhalb des Käfigs angeordneten Ende (22) zu einem zweiten, innerhalb der Magnetspule angeordneten Ende (21) erstreckt, wobei die Kern-Spulen-Einheit von einer deaktivierten, ausgefahrenen Position in eine zurückgezogene Position bei Betätigung der Spule axial bewegbar ist, wobei die Kern-Spulen-Einheit eine erste nach außen weisende zylindrische Fläche (33) aufweist, die in Gleiteingriff mit der Innenfläche des Käfigs steht, wobei eine Eingriffsanordnung (31, 95) auf der Kern-Spulen-Einheit zwischen der ersten nach außen weisenden zylindrischen Fläche und dem zweiten Ende vorgesehen ist, und wobei die Eingriffsanordnung mit der Anschlagsfläche in Eingriff bringbar ist, um die axiale Bewegung der Kern-Spulen-Einheit in Richtung auf das Fluidaufnahmeende des Käfigs zu begrenzen.
Magnetventil nach Anspruch 1, bei welchem die Eingriffsanordnung eine radiale Schulter (31) aufweist, die größer ist als die erste nach außen weisende zylindrische Wandfläche (33).
Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Anschlagsfläche das Käfigeingriffsende (43) aufweist.
Magnetventil nach Anspruch 2, bei welchem die Magnetspule eine ringförmige Wandfläche (14) beinhaltet, die den Durchlass bestimmt.
Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Anschlag (99) aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist.
Magnetventil nach Anspruch 1, bei welchem die Kern-Spulen-Einheit (120) eine Ringnut (121) aufweist und die Eingriffsanordnung einen in der Ringnut angeordneten Ring (95) umfasst, dessen Außengröße größer als die Größe der Innenfläche des Käfigs am Eingrifsende (143) ist, und wobei die Anschlagsfläche das Käfigeingriffsende aufweist.
Magnetventil nach Anspruch 1, bei welchem die Anordnung zum Blockieren des Magnetspulendurchlasses einen Stopfen (80) mit einem inneren Ende innerhalb dieses Durchlasses und einem äußeren Ende aufweist, wobei das innere Ende die axiale Bewegung der Kern-Spulen-Einheit in Richtung auf das zweite Magnetspulenende begrenzt.
Magnetventil nach Anspruch 7, bei welchem das innere Ende des Stopfens eine konische Fläche (84) beinhaltet, die unter einem vorbestimmten Winkel mit Bezug auf eine zu der Achse senkrechte Ebene angeordnet ist, und wobei das zweite Ende (21) der Kern-Spulen-Einheit eine konische Fläche aufweist, die unter einem Winkel mit Bezug auf eine zu der Achse senkrechte Ebene verläuft, der kleiner als der vorbestimmte Winkel ist.
Magnetventil nach Anspruch 8, bei welchem bei einem Zurückziehen der Kern-Spulen-Einheit, das zweite Ende (21) der Kern-Spulen-Einheit einen kleineren Teil der konischen Oberfläche (84) des Stopfens berührt, wobei der in Berührung stehende kleinere Teil im wesentlichen einen Kreis beschreibt.
Magnetventil (V) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 9, versehen mit: (a) einem sich entlang der Achse (A) von einem ersten Ende (51) zu einem zweiten Ende (52) erstreckenden Aufnahmekörper (50) mit einem axial durch diesen verlaufenden Durchlass, der zum Teil von einer ersten nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche (53) gebildet wird; (b) einer Anordnung (30), welche die Kern-Spulen-Einheit nachgebend in Richtung auf die ausgefahrene Position drängt; wobei die Magnetspule (10) so an dem Aufnahmekörper befestigt ist, dass sich die Magnetspule entlang der Achse von ihrem ersten innerhalb des Aufnahmekörpers angeordneten Ende zu ihrem zweiten sich axial nach außen von dem ersten Ende des Aufnahmekörpers erstreckenden Ende erstreckt; wobei das Eingriffsende des Käfigs (40, 140) mit dem zweiten Ende des Aufnahmekörpers in Eingriff steht und sich der Käfig nach außen von dem zweiten Aufnahmekörperende zu dessen Fluidaufnahmeende erstreckt, wobei die Anschlagsfläche des Anschlags sich in den Durchlassbereich erstreckt, der von der ersten nach innen weisenden zylindrischen Fläche des Aufnahmekörpers bestimmt ist, wobei der Käfig einen ersten Satz radialer Öffnungen (45), die sich in Abstand von dem Fluidaufnahmeende befinden, und einen zweiten Satz radialer Öffnungen (46) bestimmt, die axial zwischen dem ersten Satz von Öffnungen und dem Eingriffsende angeordnet sind; und wobei die erste nach außen weisende zylindrische Fläche (33) der Kern-Spulen-Einheit (20, 120) eine ringförmige Ausnehmung (35) aufweist, die sich zwischen einem ersten Vorsprung (36) und einem zweiten Vorsprung (37) erstreckt, wobei der erste Vorsprung axial in einem solchen Abstand von dem zweiten Vorsprung angeordnet ist, der es der ringförmigen Ausnehmung erlaubt, mit dem ersten (45) und/oder zweiten (46) Satz von Öffnungen zu kommunizieren, wobei die Kern-Spulen-Einheit eine zweite nach außen weisende zylindrische Fläche (28) aufweist, die größer als die erste nach außen weisende zylindrische Fläche (33) ist, sowie eine radiale Schulter (31) zwischen der ersten nach außen weisenden zylindrischen Fläche und der zweiten nach außen weisenden zylindrischen Fläche, wobei die Schulter mit der Anschlagsfläche des Anschlags in Eingriff bringbar ist, um die axiale Bewegung der Kern-Spulen-Einheit in Richtung auf das Fluidaufnahmeende (44) des Käfigs zu begrenzen und wobei eine Mehrzahl von Öffnungen (39) sich durch die Wand erstreckt und mit der ringförmigen Ausnehmung in Verbindung steht.
Magnetventil nach Anspruch 10, bei welchem der erste Vorsprung (36) in einem solchen Abstand von dem zweiten Vorsprung (37) angeordnet ist, dass es der ringförmigen Ausnehmung (35) möglich ist, simultan mit dem ersten Satz von Öffnungen (45) und dem zweiten Satz von Öffnungen (46) zu kommunizieren.
Magnetventil nach Anspruch 11, bei welchem der Abstand so gewählt ist, dass wenn die ringförmige Ausnehmung simultan kommuniziert, sowohl der erste Satz von Öffnungen als auch der zweite Satz von Öffnungen nur teilweise geöffnet ist. 13 Magnetventil nach Anspruch 10, ferner versehen mit einer Hülse (70), die mit dem Aufnahmekörper in Eingriff steht und einen Teil der Magnetspule umgibt.
Magnetventil nach Anspruch 10, bei welchem der Aufnahmekörper (50) eine radiale Schulter (56) benachbart dem inneren Ende der Magnetspule aufweist und bei dem ferner vorgesehen sind: (a) eine mit dem Aufnahmekörper in Eingriff stehende und einen Teil der Magnetspule umgebenden Hülse (70), die sich axial über das äußere Ende der Magnetspule zu einem freien Ende (72) hin erstreckt und an dem freien Ende axial einwärts verlaufende Ausnehmungen (73) aufweist, sowie (b) eine an dem äußeren Ende der Magnetspule befestigte Scheibe (90), die an den Ausnehmungen der Hülse abgestützt ist und das innere Ende der Magnetspule in Abstand zu der radialen Schulter (56) des Aufnahmekörper hält.
Magnetventil nach Anspruch 14, bei welchem die Scheibe eine zentrale Öffnung (92) aufweist und das äußere Ende des Stopfens in der Öffnung gehalten wird.
Magnetventil nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem die Hülse (70) Bereiche zwischen den Ausnehmungen aufweist, die sich axial über das äußere Ende der Magnetspule hinaus erstrecken und die über die Scheibe gekrimpt sind, um die Scheibe, den Stopfen und die Magnetspule an dem Aufnahmekörper zu halten.
Magnetventil nach Anspruch 10, bei welchem die Anordnung zum nachgebenden Drängen der Kern-Spulen-Einheit eine Druckfeder (30) ist.
Magnetventil nach Anspruch 13, bei welchem die Magnetspule ein äußeres Kunststoffgehäuse (11) in Kontakt mit der Hülse aufweist.
Magnetventil nach Anspruch 10, bei welchem der Anschlag eine Scheibe (99) umfasst, die zwischen dem Eingriffsende (43) des Käfigs und dem Aufnahmekörper (50) angeordnet ist.
Magnetventil nach Anspruch 4, bei welchem die Kern-Spulen-Einheit ferner eine zweite zylindrische Fläche (28) aufweist, die größer als die erste zylindrische Fläche ist und die in Abstand von der ringförmigen Magnetspulenwandfläche angeordnet ist, wobei die Eingriffsanordnung auf der Kern-Spulen-Einheit zwischen der ersten nach außen weisenden zylindrischen Fläche und der zweiten zylindrischen Fläche angeordnet ist, wobei die Kern-Spulen-Einheit einen axialen Durchlass (23) aufweist, durch den der Fluidstrom durch die Länge der Kern-Spulen-Einheit und in den Raum zwischen der Kern-Spulen-Einheit und der ringförmigen Magnetspulenwandfläche gelangen kann.
Magnetventil nach Anspruch 20, bei welchem die zweite nach außen weisende zylindrische Fläche der Kern-Spulen-Einheit in Abstand von der ringförmigen Magnetspulenwandfläche angeordnet ist und ein axialer Durchlass vorgesehen ist, der den Fluidstrom durch die Länge der Kern-Spulen-Einheit und in den Raum zwischen der Kern-Spulen-Einheit und der ringförmigen Magnetspulenwandfläche zulässt.