HUT55104A

HUT55104A - Magnetic valve

Info

Publication number: HUT55104A
Application number: HU906014A
Authority: HU
Inventors: Armin Theiss; Otto Vollmer
Original assignee: Knorr Bremse Ag
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1991-04-29
Also published as: EP0418502B1; HU906014D0; EP0418502A2; ATE103682T1; ES2050893T3; DE3931742A1; EP0418502A3; DE59005173D1

Description

A találmány tárgya mágnesszelep, különösen elektropneumatikus vezérlő- és szabályozószelepként alkalmazva· A mágnesszelep legalább három csatlakozást - befolyócsatornát, kifolyóésátoráét és légtelenitési csatlakozást - vezérel. Ezek közül kettő egy cséve által

- 2 körülvett, hengeres tétben egymástól bizonyos távközben, egymással szemben helyezkedik el. A két csatlakozás között van egy horgonyrendszer, amit a mágneses erők rugóerő ellenében axiálisan eltolhatnak. A horgonyrendszer két homlokfelülete a két csatlakozás nyílásaival együtt váltakozva működtethető szelepeket képez és a légtelenités elzárásakor a be folyó csatornát a kifolyócsatornával, illetve a befolyócsatorna elzárásakor a kifolyócsatornát a légtelenitővezetékkel köti össze.

Azoknak a mágnesszelepeknek, amelyek különösen elektropneumatikus vezérlő- és szabályozószelepként - például jármüvek elektronikusan befolyásolt fékrendszereiben - alkalmazhatóak, állandó a keresztmetszetük, illetve a névleges átmérőjük, amelyen át egy vezérlő vagy fogyasztói térfogatot levegővel feltöltenek· Az ilyen mágnesszelepek időbeli viselkedéséhez, vagyis levegővel való gyors feltöltéséhez - nagy jel - kínálkozik a megfelelően nagy névleges átmérő alkalmazása. Ennek az a következménye, hogy kis nyomásfokozatokban csak rendkívül rövid kapcsolási időket lehet elérni. A probléma tehát az ilyen mágnesszelepeknél az, hogy csak egy adott névleges átmérő áll rendelkezésre és meghatározott kapcsolási időknél rövidebb kapcsolási időket technikailag nem lehet elérni. A vezérlő vagy fogyasztói térfogat gyors feltöltésére képes mágnesszelepek így csak kevéssé alkalmasak kis nyomásfokozatok - kis jel - előállítására, illetve a jó felbontásra és a nyomásviszonyok adagolására. Ha a mágnesszelep névleges átmérőjét úgy választják meg,

- 5 hogy még éppen biztosítsa a kielégítő időbeli viselkedést nagy jel esetén, akkor az elérhető felbontást a mágnes lehető legkisebb kapcsolási ideje határozza meg. Nem lehet azonban kielégítően teljesíteni azokat a követelményeket, amelyeket például az elektronikusan befolyásolt fékrendszerekben alkalmazott elektro-pneumatikus átalakítók iránt támasztanak.

Találmányunk célja ezért olyan mágnesszelep kialakítása, amelynek egyszerű a felépítése és mind nagy, mind kis jelek esetén megfelelően viselkedik és ennyiben alkalmazható például elektronikusan befolyásolt fékrendszerekben.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a mágnesszelep horgonyrendszere egy hengeres térben axiálisan mozgathatóan vezetett külső horgonyból és egy, a külső horgonyban ugyancsak axiálisan mozgathatóén vezetett, belső horgonyból áll. A belső horgony és a külső horgony a mágnesszelep gerjesztésétől függően egyedül vagy együtt mozog és így elérhető a fogyawztó levegővel való nagykeresztmetszetü vagy kiskeresztmetszetü levegőfeltöltése a kifolyócsatornán át.

A találmány szerinti mágnesszelepnél a nagyobb összeépítés! ráfordítás és nagyobb szerkezeti térfogat hátrányát, valamint egy járulékos mágnesszelep eddig szükséges kivezérlésének hátrányát azzal küszöböljük ki, hogy a két egymásba helyezett horgonyt váltakozva csak egy csérének eltérő nagyságú áram által történő gerjesztésével, egymástól függetlenül húzzuk be. A belső horgony előnyös módon

- 4 körülbelül fél áramerősséggel egy kis keresztmetszetet tesz szabaddá /kis jel/, mig a külső horgony körülbelül a teljes áramerősséggel egy nagy keresztmetszetet tesz szabaddá /nagy jel/· Ez lehetővé teszi a levegővel való gyors feltoltést, valamint járulékosan lehetővé teszi kis nyomáslépcsők létrehozását egyetlen mágnesszelep alkalmazásával.

A találmány szerinti mágnesszelep egyik előnyös kiviteli alakjánál a horgonyrendszer külső horgonya üreges és egy visszaállító rugó révén a befolyócsatorna és a kifolyócsatorna közötti összeköttetést elzáró helyzetbe feszítheti, mig a külső horgony belsejében lévő belső horgonyt egy másik visszaállító rugó ellenében lehet mozgatni. ;

A külső horgony egyik vége előnyös módon nyitott és a belső horgonyt ezen a nyitott végen át lehet mozgatni.

A külső horgony másik végén előnyös módon van egy axiális csatorna, amelynek az átmérője kisebb, mint a belső horgony átmérője. Ez a csatorna belső oldalán a belső horgony itt lévő homlokfelülete által, rugóerő hatására zárható.

A külső horgonynak a csatorna nyílásával áttört; homlokfelülete előnyös módon a második koaxiális csatlakozás, a befolyócsatorna nyílására csatlakozhat és azt zárja vagy nyitja úgy, hogy zárt helyzetben szabad összeköttetés van a csatornába a külső horgony rugóerő ellenében megemelt helyzetében és a csatorna zárt állapoté5 bán szabad összeköttetés van a befolyócsatorna és a kifolyócsat oma között·

A külső horgony belső kerülete és a belső horgony külső kerülete közötti tér mindig szabad összeköttetésben van a harmadik csatlakozással» a kifolyócsatornával úgy» hogy az első csatlakozás, vagyis a légtelenítő vezeték zárásakor a belső horgonyon és a nyitott csatornán át szabad összeköttetés van a második csatlakozás» vagyis a befolyócsatorna, a két horgony közötti tér és a harmadik csatlakozás, vagyis a kifolyócsatorna között·

A találmány szerinti mágnesszelep egy további előnyös kiviteli alakjánál a csévének kis áramerősséggel történő gerjesztésekor a belső horgonyt- a külső horgonytól függetlenül - a csatornát záró helyzetéből rugóerő ellenében az első csatlakozást, vagyis a légtelenítő vezetéket záró helyzetbe tolhatja el·

Találmányunkat annak példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül:

- az 1. ábra a találmány szerinti mágnesszelep részmetszete, alaphelyzetben;

- a 2, ábra a találmány szerinti mágnesszelep részmetszete, körülbelül fél áramerősséggel gerjesztve;

- a J. ábra a találmány szerinti mágnesszelep részmetszete, teljes áramerősséggel gerjesztve;

- a 4. ábra egy kapcsolási elrendezés a találmány szerinti két mágnesszelep alkalmazásával, amelynél a légtelenítés nagy jel és kis jel működési lépcsőkben

is lehetséges.

Az 1.-5. ábrán különböző működési helyzetekben látható mágnesszelepnek van egy 1 cséveháza. Az 1 cséveházba van beágyazva egy 3 cséve. A 3 csévét egy - nem ábrázolt - összeköttetés kapcsolja össze egy áramforrással. A 3 cséve belsejében van ismert módon egy hengeres 5 tér, amelyben a később leírandó horgonyrendszer axiáli^ide-odamozgathatóan van vezetve. Az 5 tér felső végét az ábrázolás szerint egy 7 mag határolja. Az 5 térbe torkollik a légtelenítő 9 vezeték. A hengeres 5 teret egy külső horgonyvezető 11 cső veszi körül, amelynek az alsó vége a 13 szelepházhoz képest tömitve van. Az 5 tér meghosszabbításában lévő 15 kamrába torkollik a levegőforrásra csatlakoztatott 17 befolyócsatorna. A 15 kamrából egy 19 kifolyócsatorna ágazik el, ami egy fogyasztóhoz vezet.

Az 5 tér belsejében axiálisan mozgathatóan vezetett horgonyrendszer lényegében egy külső, 21 horgonyból és egy belső, 23 horgonyból áll. A külső, 21 horgonyhoz és a belső, 23 horgonyhoz visszaállító 25, illetve 27 rugók asatlakoznak. A visszaállító rugók mindig a horgony kiinduló, nem működtetett helyzetét határozzák meg. A belső, 23 horgony a külső, 21 hoqgony belsejében axiálisan mozgathatóan van vezetve. A belső és külső horgony között van egy mágnestér-szigetelő 29 réteg. A belső, 23 horgonyt a külső, 21 horgonyhoz képest eltolhatóan tetszőleges vezetékben lehet rögzíteni. A belső, 23 horgony homlokoldalain van egyegy, 31, illetve 33 szelepelem. Az ábrán alsó, 31 szelepelem a külső, 21 horgony alsó végén

·· ·· ·· · ’ ·· ·· ·· ··· lévő 37 csatorna 35 szelepülésével működik együtt. A 37 csatorna a külső horgony egyik, 39 szelepelemébe torkollik· A 39 szelepelem helyzetfüggőén a levegőforrásra csatlakozó 17 befolyócsatorna nyílásán lévő 41 szelepüléssel működik együtt. Az ábrázolt helyzetben mind a 17 befolyócsatorna és a 19 kifolyócsatorna közötti Összeköttetés, mind a 17 befolyócsatorna és a légtelenítő 9 vezeték közötti összeköttetés zárt, mig a 19 kifolyócsatorna és a légtelenítő 9 vezeték között szabad összeköttetés van a horgonyvezető 11 cső belső fala és a külső, 23 horgony külső kerülete közötti térben.

erősen gerjeszthető, hogy a belső és a külső horgony a későbbiekben le irt módon működjön és igy lehetővé váljék mind egy vezérlő vagy fogyasztói térfogat levegővel való gyors feltöltése /nagy jel/, mind a levegővel való feltöltés kis lépcsős adagolása /kis jel/·

A rendszer, amelynek elemeit előzőleg leírtuk, a következőképpen működik.

Ha a mágnesszelep 1. ábra szerinti nyugalmi helyzetéből kiindulva a 3 csévét körülbelül fél áramerősséggel gerjesztjük, akkor a belső, 23 horgony felemelkedik és a homlokoldalán lévő 33 szelepelemmel a 2. ábrán látható módon zárja a légtelenítő 9 vezetéket. A belső, 23 horgony ezzel egyidejűleg a visszaállító 27 rugó előfeszitése ellenében elemeli a 31 szelepelemet a 35 szelepülésről. így kiskeresztmetszetü összeköttetés jön létre a levegőforrásra csatlakozó 17 befolyócsatoma és a ·»··

- 8 belső horgony külső kerülete s a 29 réteg belső kerülete közötti 4? tér között és eszerint szabad az összeköttetés a 19 kifolyócsatorcával, minthogy a külső, 21 horgony felső oldalán lévő tér összeköttetésben van a horgonyvezető 11 cső belső kerülete és a 21 horgony közötti közbenső térrel· Ha a fogyasztó a 19 kifolyócsatornán át ilymódon kap levegőt, akkor jó felbontás” érhető el, vagyis a kis keresztmetszet révén jól adagolható levegőellátás, kis nyomáslépcsők - kis jel - létrehozása mellett. Az adagolást” a kapcsolási idők változtatása és/vagy a névleges átmérők változtatása teszi lehetővé· így például a 37 csatornában lehet egy cserélhető betét különböző névleges átmérőkre·

Ha az 1. ábra szerinti helyzetből kiindulva teljes áramerősséget adunk a 3 csévére, akkor a külső, 21 horgony felfelé mozogva felütközik a 7 magra, amint ez a 3· ábrán látható. Eközben a belső, 23 horgonyt a kölcsönös felfekvés következtében a visszaállító 27 rugó és egyidejűleg a reá ható mágneses erők felfelé mozdítják el és igy a belső, 23 horgony tömitve felfekszik a légtelenítő 9 vezeték nyílására. Ez is a 3« ábrán látható. Ebben a helyzetben a 39 szelepelem elemelkedett a 41 szelepülésről és igy nagykeresztmetszetű összeköttetés áll fenn a 17 befolyócsatorna és a 19 kifolyócsatorna között /nagy jel/. A légtelenítő 9 vezeték a korábban ismertetett módon ekkor zárva van. A 3· ábra szerinti helyzet úgy is elérhető, hogy a külső, 21 horgony a 2. ábra szerinti helyzetből továbbhalad, vagyis fél áramerősségről átkapcsolunk

9999·· • 9 99 •99 • 9 99 9 *« ··

999· ···· • · ·· ··· teljes áramerősségre. Ibből a szempontból a kéthorgonyos mágnesszelep elektromágneses rendszerének kialakítása mel^x lett mérvadó a visszaállító 25 és 27 rugó erőinek összehangolása.

A 4. ábrán látható kiviteli alaknál a találmány szerinti két, 45 és 47 mágnesszelepet alkalmazunk, amelyek funkcióinális kapcsolatban vannak egymással· A két mágnesszelep révén nagy jelű, és kisjelű üzemmódban elvégezhető a levegővel való feltöltés és a légtelenités. Az egyik helyzetben lehetséges továbbá a nyomástartás.

A 45 és 47 mágne^szelep belső felépítése lényegében megegyezik a találmány szerinti, a fentiekben ismertetett mágnesszelep felépítésével· Az eltérés az, hogy a 47 mágnesszelepnél a 59 szelepelem 57 csatorna nélkül van kialakítva és a 55 szelepülés helyett egy ütköző van benne· A 45 mágnesszelep hozzávezetései és elvezetései megegyeznek az ismertetett mágnesszeleppel. A jobboldali, 47 mágnesszelepnél van egy légtelenítő 49 kifolyócsatorna, amely az alább ismertetett módon összeköthető egy kiskeresztmetszetü 51 csatornaszakasszal. Az 51 csatornaszakasz egy 55 csatornán és az 55 és 57 elágazásokon át mindenkor össze van kötve a 45 mágnesszelep légtelenítő 9 vezetékével, illetve a 47 mágnesszelep légtelenítő 9 vezetékével. Az ábrázolt elrendezés révén el lehet végezni a levegővel való feltöltést és a légtelenitést nagyjelű és kisjelű üzemmódban úgy, hogy mindig csak a két mágnesszelep egyik tekercsét kell gerjeszteni. A szelepelrendezés a következőképpen működik.

Ha mindkét, 45 és 47 mágnesszelep ősévéje árammentes, akkor a két mágnesszelep a hozzávezetésekhez és elvezetésekhez képest a 4. ábra szerinti helyzetben van. Eszerint a fogyasztó a 19 kifolyócsatornán át és a külső, 21 horgony külső kerületén lévő összeköttetésen át a légtelenítő 9 vezetékkel van összeköttetésben. Ugyanakkor a légtelenítő 9 vezeték az 55 elágazáson, az 57 elágazáson, a 47 mágnesszelep légtelenítő 9 vezetéken és a külső, 21 horgony külső kerületén fennálló, nyitott összeköttetésen át a légtelenítő 49 kifolyócsatornához csatlakozik· Ekkor a fogyasztó nagykeresztmetszetü légtelenítése áll fenn /nagy jel/.

Ha a 47 mágnesszelepet, illetve annak ősévéjét teljes áramerősséggel gerjesztjük, míg a 45 mágnesszelep ősévé je árammentes marad., akkor a 47 mágnesszelep horgonyrendszere együtt felemelkedik, vagyis a légtelenítő 9 vezeték záródik és a kiskeresztmetszetü 51 csatornaszakasz a légtelenítő 49 kifolyócsatorna felé nyílik. A fogyasztó igy a 19 kifolyócsatornán, az 5 téren, a légtelenítő 9 vezetéken, az 55 elágazáson, az 53 csatornán és a kiskeresztmetszetü 51 csatornaszakaszon át összeköttetésben van a légtelenítő 49 kifolyócsatornával. így tehát kisjelű üzemmódban fennálló légtelenités következik be·

A harmadik kapcsolási helyzetben a 45 mágnesszelepet gerjesztjük, mégpedig teljes áramerősséggel, míg a 47 mágnesszelep nincs gerjesztve· Ez azt jelenti, hogy a 47 mágnesszelep a 4· ábra szerinti helyzetben, a 45 mágnesszelep pedig a 3. ábra szerinti helyzetben van. Ebben a helyzetben a légtelenítő 9 vezetéket a belső, 25 horgony zárja, míg a levegőforrásra csatlakoztatott 17 befolyócsatorna között szabad, nagykeresztmetszetü összeköttetés áll fenn· így levegővel való feltöltés következik be nagyjelü üzemmódban.

A negyedik kapcsolási helyzetben ismét a 47 mágnesszelepnek nincs gerjesztése és a 4· ábra szerinti helyzetben van, mig a 45 mágnesszelepet fél áramerősséggel gerjesztjük· Ennek következtében a 45 mágnesszelep részei egymáshoz képest a 2. ábra szerinti helyzetbe kerülnek, vagyis a légtelenítő 9 vezeték zárva van és ezzel egyidejűleg a nagykeresztmetszetű összeköttetés a 17 befolyócsatorna és a 19 kifolyócsatorna között zárva marad· Minthogy a belső, 25 horgony elemelkedett a 55 szelepülésről, ezért kiskeresztmetszetü összeköttetés áll fenn a 17 befolyócsatorna, a belső 25 horgony és a külső 21 horgony közötti 45 tér, a külső 21 horgonyon kívüli tér és a fogyasztóhoz csatlakozó 19 kifolyócsatoma között. Ekkor levegővel való feltöltés megy végbe kisjelű üzemmódban, vagy kis keresztmetszettel és ennek megfelelően jól adagolható kis térfogattal.

A két mágnesszelep ötödik kapcsolási helyzete a nyomástartási helyzetnek felel meg· Ekkor a 45 mágnesszelep árammentes, mig a 47 mágnesszelepet fél áramerősséggel gerjesztjük. Ekkor a 47 mágnesszdep olyan helyzetet foglal el, melyben a belső, 25 horgony zárja a légtelenítő 9 vezetéket és a zárás az 51 csatornaszakasz és a légtelenítő 49 kifolyócsatorna között -PanTwarad.

l ···· ·· ·· ···? 5*** * · · · · * · ······ ·♦· • · · · · ·· · * ·· · · ·· ·· ··*

- 12 Minthogy a 45 mágnesszelepnél a 17 befolyócsatorna és a 19 kifolyócsatorna közötti összeköttetés ugyancsak meg van szakítva, ezért nem következhet be nyomásnövekedés vagy nyomáscsökkenés· A nyomás tehát fennmarad·

Az előző működési leírások alapján látható, hogy a két mágnesszelep közül, illetve ezek tekercsei közül mindig csak az egyik kap gerjesztést, mégpedig fél vagy teljes áramerősséggel. így nincs szükség a két mágnesszelep egyidejű gerjesztésére.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Mágnesszelep, különösen elektropneurnátikus vezérlő- és szabályozószelepként való alkalmazásra, legalább három, a mágnesszelep által vezérelt csatlakozással, amelyek a befolyócsatorna, a kifolyócsatorna és a légtelenítő vezeték és ezek közül a csatlakozások közül két csatlakozás egy cséve által körülvett, hengeres térben, egymástól bizonyos távközben, egymással szemben helyezkedik el, a két csatlakozás között van egy horgonyrendszer, amelyet a mágneses erők rugóerő ellenében axíálísan eltolhatnak és a horgonyrendszer két homlokfelülete a két csatlakozás nyílásaival együtt váltakozva működtethető sze-

- lepeket képez és így a légtelenités elzárásakor a befolyócsatornát a kifolyócsatornával, illetve a befolyócsatorna elzárásakor a kifolyócsatornát a légtelenítő vezetékkel köti össze, azzal jellemezve, hogy a szeleprendszer egy hengeres térben /5/ axíálísan mozgathatóan vezetett, külső horgonyból /21/ és egy, a külső horgonyban /21/ ugyancsak axíálísan mozgathatóan vezetett belső horgonyból /23/ áll és a belső horgony /23/ és a külső horgony /21/ a mágnesszelep csévéjének /3/ gerjesztésétől függően egyedül vagy együtt mozog és így elérhető a fogyasztó levegővel való nagykeresztmetszetü vagy kiskeresztmetszetü feltöltése a kifolyócsatornán /19/ át.
2. Az 1. igénypont szerinti mágnesszelep, azzal jellemezve, hogy a horgonyrendszer külső horgonya /21/ üreges és egy, a mágaesszelep házára támaszkodó visszaállító rugó /25/ révén a befolyócsator14 • •·· ♦

·· na /17/ és a kifolyócsatorna /19/ között összeköttetést elzáró helyzetbe feszíthető, iáig a belső horgony /23/ a külső horgony /21/ belsejében a külső horgonyra /23/ támaszkodó visszaállító rugó /27/ ellenében mozgatható; a külső horgony /21/ egyik vége nyitott és a belső horgony ezen a nyitott végen át mozgatható és homlokfelület· a két, koaxiális csatlakozás közül az elsőre, a légtelenítő vezetékre /9/ hat és azt zárja vagy nyitjaj a külső horgonynak a nyitott végével ellentett, másik végén van egy axiális csatorna /37/, amelynek az átmérője kisebb, mint a belső horgony /23/ átmérője és ezt a csatornát /37/ a belső oldalán a belső horgony /23/ itt lévő homlokfelülete rugóerő hatására zárhatja; a külső horgonynak /21/ a csatorna /37/ nyílásával áttört homlokfelülete a második koaxiális csatlakozás, a befolyócsatorna /17/ nyílására fekhet fel és azt zárja vagy nyitja úgy, hogy zárt helyzetben szabad összeköttetés van a csatornába /37/» a külső horgony /21/ rugóerő ellenében megemelt helyzetében éa a csatorna /37/ zárt állapotában szabad összeköttetés van a második csatlakozás, azaz a befolyócsatorna /17/ és a harmadik csatlakozás, azaz a kifolyócsatoma /19/ között és a külső horgony /21/ belső kerülete és a belső horgony /23/ külső kerülete közötti tér állandóan szabad, összeköttetésben van a harmadik csatlakozással, azaz a kifolyócsatornávaX /19/ úgy, hogy az első csatlakozás, azaz a légtelenítő vezeték /9/ zárásakor a belső horgonyon /23/ és a nyitott csatornán /37/ át szabad, öszszeköttetés van a második csatlakozás, vagyis a befolyó15 csatorna /17/, a belső horgony /23/ és a külső horgony közötti tér és a harmadik csatlakozás, vagyis a kifolyócsatorna /19/ között.
3. Az előző igénypontok egyike szerinti mág,nesszelep, azzal jellemezve, hogy a belső horgony /23/ a csévének /3/ kis áramerősséggel történő gerjesztésekor a külső horgonytól /21/ függetlenül a csatornát /37/ záró helyzetéből rugóerő ellenében az első csatlakozást, azaz a légtelenítő vezetéket /9/ záró helyzetbe tolható el úgy, hogy a csatorna /37/ keresztmetszetén át bekövetkezik a harmadik csatlakozás, azaz a kifolyócsatoma /19/ levegővel való feltöltése a második csatlakozáson, azaz a befolyócsatornán /17/ át és hogy a belső horgonyt /23/ hordozó külső horgony /21/ a cséve /3/ erősebb gerjesztésekor rugóerő ellenében elemelkedik a második csatlakozást, azaz a befolyócsatomát /17/ záró helyzetéből úgy, hogy a harmadik csatlakozás, azaz a kifolyócsatorna /19/ levegővel feltöltődik a második csatlakozás, azaz a befolyócsatorna /17/ nagy keresztmetszetén át.