WO1999039106A1 - Hydraulisches ventil, insbesondere hydraulisches wege-sitzventil - Google Patents

Hydraulisches ventil, insbesondere hydraulisches wege-sitzventil Download PDF

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WO1999039106A1
WO1999039106A1 PCT/EP1998/008296 EP9808296W WO9939106A1 WO 1999039106 A1 WO1999039106 A1 WO 1999039106A1 EP 9808296 W EP9808296 W EP 9808296W WO 9939106 A1 WO9939106 A1 WO 9939106A1
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WO
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electromagnet
switching position
valve
valve body
switching
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PCT/EP1998/008296
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Walter Otter
Matthias Stitz
Horst Rott
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Mannesmann Rexroth Ag
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor

Definitions

  • Hydraulic valve in particular hydraulic We ⁇ e- seat valve
  • a directional seat valve with these features is known, for example, from DE 43 17 706 C2.
  • this directional seat valve there is a movable valve body in the valve bore of a valve housing, into which different stationary inserts, including two disk-like valve seats, are introduced, between which a ball used as a movable valve body can switch back and forth.
  • the closing ball assumes a first switching position under the action of a return spring, which acts on the ball via a first thrust body and which is supported on a screw plug for the valve bore, in which it rests on the one valve seat .
  • the closing ball can be moved from the first switching position to a second switching position by means of an electromagnet which is attached to the valve housing in the axis of the valve bore on the side opposite the locking screw and whose magnetic armature acts on the closing ball via a magnetic plunger and a second thrust body in which it sits on the second valve seat. If the electromagnet is disconnected from the voltage source, the return spring returns the closing ball from the second switching position to the first switching position. This happens within a relatively short period of time in the range of 10 ms, this time of course depending on the biasing force of the return spring.
  • the time passes when the electromagnet is energized until the time when the Valve body sits on the other valve seat, a much longer period, which also depends on the operating conditions, in particular on the temperature of the electromagnet. There can be 40 to 70 ms between the two times.
  • the delay is essentially due to the fact that the magnetic force, which is dependent on the electrical current flowing through the winding of the electromagnet, rises only slowly according to the current and only reaches a high value after a certain period of time , which is sufficient to counteract the valve body against a counter force, which results from frictional forces
  • the aim of the invention is therefore to develop a hydraulic valve with the features from the preamble of claim 1 in such a way that the switching time can be shortened.
  • the valve should be suitable for being able to be operated with a very high switching frequency.
  • the hydraulic valve with the features from the preamble is additionally equipped with the features from the characterizing part of claim 1.
  • What is essential is the presence of a second electromagnet, from which the valve body can be acted upon in the sense of a switchover from the second switching position to the first switching position. Whether with or without a return spring, the valve body now assumes its first switching position when the second electromagnet first and after a certain time delay in which the second electromagnet has energized, only the first electromagnet in voltage is placed. In the first switching position of the valve body, the radial air gap between the magnet armature and a pole piece of the second electromagnet is minimal, while the radial air gap in the first electromagnet is maximum.
  • the first electromagnet is preferably switched off.
  • the embodiment according to claim 3 is particularly preferred, according to which the first electromagnet is actuated again immediately after the valve body has reached the first switching position when switching from the second to the first switching position, and the second electromagnet is energized at a time is that after the activation of the first electromagnet there is an excess of force on the valve body in the direction of the first switching position.
  • particularly short switching cycles can be obtained, since between the Time at which the valve body is brought from the second switching position into the first switching position and the time at which the valve body is switched back in the opposite direction only has to be the time for the rise of the by the first electromagnet flowing current is required up to a value generating a sufficiently large magnetic force.
  • the valve body By actuating the second electromagnet, the valve body initially remains securely in its first switching position despite the actuation of the first electromagnet. Only when the second electromagnet is disconnected from the voltage source is the valve body switched back from the first switching position to the second switching position.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the first embodiment, which has a return spring
  • Figure 2 shows the switching symbol of the first embodiment
  • Figure 3 shows the switching symbol of the second embodiment, which has no return spring.
  • a ball 35 as a movable valve body, which is seated on the valve seat 21 in a first switching position, so that the tank connection is connected to the consumer connection through the valve seat 23 the pressure connection is blocked.
  • the ball 35 In the second switching position, which is reached after a certain valve stroke, the ball 35 is seated on the valve seat 23, so that the consumer connection is separated from the tank connection and is connected to the pressure connection.
  • the first switching position is a rest position, which the ball 35 assumes under the action of a return spring 36 which surrounds the plunger 18 of the electromagnet 40 and between a thrust member 37 abutting against the ball 35 and the 8th
  • the electromagnet 40 is switched off, so that the electromagnet 14 can bring the ball 35 into the second switching position. Then the electromagnet 40 is switched on again, which does not change the position of the ball 35. Only when the electromagnet 14 is switched off can the electromagnet 40 bring the ball back into the first switching position. This completes a switching cycle.

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Abstract

Es wird das Ziel verfolgt, ein hydraulisches Ventil so zu gestalten, daß von der Signalgabe von außen bis zur Vollendung der Umschaltung des Ventilkörpers (35) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung nur eine sehr kurze Zeit vergeht. Dies wird dadurch erreicht, daß ein zweiter Elektromagnet (40) vorhanden ist, von dem der Ventilkörper (35) im Sinne einer Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung beaufschlagbar ist, daß bei angesteuertem zweiten Elektromagnet (40) und Einnahme der ersten Schaltstellung durch den Ventilkörper (35) dieser die erste Schaltstellung beibehält, wenn auch der erste Elektromagnet (14) angesteuert wird, und daß zur Umschaltung des Ventilkörpers (35) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung der zweite Elektromagnet (40) ausgeschaltet wird, während der erste Elektromagnet (14) angesteuert bleibt.

Description

Beschreibung
Hydraulisches Ventil, insbesondere hydraulisches Weαe- Sitzventil
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventil, insbesondere ein hydraulisches Wege-Sitzventil, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.
Ein Wege-Sitzventil mit diesen Merkmalen ist z.B. aus der DE 43 17 706 C2 bekannt. Bei diesem Wege-Sitzventil befindet sich ein beweglicher Ventilkörper in der Ventilbohrung eines Ventilgehäuses, in die außerdem unterschiedliche ortsfeste Einsätze, u.a. auch zwei scheibenartige Ventilsitze eingebracht sind, zwischen denen eine als beweglicher Ventilkörper verwendete Kugel hin und her wechseln kann. Bei dem bekannten Wege- Sitzventil nimmt die Schließkugel unter der Wirkung einer Rückstellfeder, die über einen ersten Schubkörper auf die Kugel wirkt und die sich an einer Verschlußschraube für die Ventil- bohrung abstützt, eine erste Schaltstellung ein, in der sie auf dem einen Ventilsitz aufsitzt. Die Schließkugel kann mithilfe eines Elektromagneten, der in der Achse der Ventilbohrung auf der der Verschlußschraube gegenüberliegenden Seite an das Ventilgehäuse angebaut ist und dessen Magnetanker über einen Ma- gnetstößel und einen zweiten Schubkörper auf die Schließkugel wirkt, von der ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der sie auf dem zweiten Ventilsitz aufsitzt. Wird der Elektromagnet von der Spannungsquelle getrennt, so bringt die Rückstellfeder die Schließkugel wieder von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung zurück. Dies geschieht innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums im Bereich von 10 ms, wobei diese Zeit natürlich von der Vorspannkraft der Rückstellfeder abhängt. Bei der Umschaltung des Ventilkörpers von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung vergeht von dem Zeitpunkt, in dem der Elektromagnet an Spannung gelegt wird, bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Ventilkorper auf dem anderen Ventilsitz aufsitzt, ein wesentlich längerer Zeitraum, der auch noch von den Betriebsbedingungen, insbesondere von der Temperatur des Elektromagneten abhangt. Zwischen den zwei Zeitpunkten können 40 bis 70 ms lie- gen. Die Verzögerung ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die von dem durch die Wicklung des Elektromagneten fließenden elektrischen Strom abhangige Magnetkraft entsprechend dem Strom nur langsam ansteigt und erst nach einer gewissen Zeitdauer eine Große erreicht, die genügt, um den Ventilkorper ge- gen eine Gegenkraft, die sich aus Reibungskräften, einer
Schwerkraft und der Federkraft zusammensetzen kann, zu bewegen. In vielen Fallen wird jedoch eine äußerst kurze Schaltzeit gewünscht. Nachteilig ist die lange Schaltzeit insbesondere auch beim Einsatz des Ventils an zyklisch arbeitenden Maschinen, z.B. an Nibbel- oder Stanzpressen, weil die Schaltzeit Einfluß auf die pro Zeiteinheit möglichen Schaltzyklen des Ventils und damit auf die Frequenz hat, mit der eine zyklisch arbeitende Maschine betrieben werden kann.
Ziel der Erfindung ist es also, ein hydraulisches Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzu- entwickeln, daß eine Verkürzung der Schaltzeit möglich ist. Insbesondere soll das Ventil geeignet sein, mit einer sehr hohen Schaltfrequenz betrieben werden zu können.
Dieses Ziel wird prinzipiell dadurch erreicht, daß das hydraulische Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff zusatzlich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgestattet wird. Wesentlich ist also das Vorhandensein eines zweiten Elektromagneten, von dem der Ventilkorper im Sinne einer Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung beaufschlagbar ist. Ob mit oder ohne Ruckstellfeder nimmt nun der Ventilkorper seine erste Schaltstellung ein, wenn zuerst der zweite Elektromagnet und nach einer gewis- sen zeitlichen Verzögerung, in der der zweite Elektromagnet sicher angezogen hat, erst der erste Elektromagnet an Spannung gelegt wird. In der ersten Schaltstellung des Ventilkorpers ist nämlich der radiale Luftspalt zwischen dem Magnetanker und einem Polschuh des zweiten Elektromagneten minimal, wahrend der radiale Luftspalt im ersten Elektromagneten maximal ist. Es be- steht deshalb auch ohne Ruckstellfeder ein Kraftuberschuß in Richtung erste Schaltstellung des Ventilkorpers. Zur Umschaltung des Ventilkorpers von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung wird nun der zweite Elektromagnet von der Spannungsquelle getrennt, wahrend der erste Elektromagnet ange- steuert wird. Der durch den zweiten Elektromagneten fließende Strom und damit auch die vom zweiten Elektromagneten ausgeübte Kraft auf den Ventilkorper sinken sehr rasch ab, wahrend am ersten Elektromagneten ohne eine durch einen Stromanstieg bedingte Verzögerung gleich eine hohe Magnetkraft zur Verfugung steht. Der Ventilkorper gelangt deshalb sehr rasch von seiner ersten Schaltstellung in seine zweite Schaltstellung. In Versuchen wurden unter Verwendung gangiger Bauteile und bei üblichen Betriebsdrucken Schaltzeiten im Bereich zwischen 5 ms und 10 ms ermittelt .
Vorteilhafte Ausgetaltungen eines erfindungsgemaßen hydraulischen Ventils kann man den Unteranspruchen entnehmen.
Vorzugsweise wird zum Umschalten des Ventilkorpers von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung der erste Elektromagnet ausgeschaltet.
Besonders bevorzugt wird dabei die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3, nach der der erste Elektromagnet unmittelbar, nachdem der Ventilkorper bei einer Umschaltung von der zweiten in die erste Schaltstellung die erste Schaltstellung erreicht hat, wieder angesteuert wird und der zweite Elektromagnet dabei zu einem Zeitpunkt an Spannung gelegt wird, daß nach der Ansteuerung des ersten Elektromagneten ein Kraftuberschuß am Ventilkorper in Richtung erste Schaltstellung besteht. Auf diese Weise können besonders kurze Schaltzyklen erhalten werden, da zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilkörper von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung gebracht wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilkörper wieder in die umgekehrte Richtung geschaltet wird, nur die Zeit liegen muß, die für den An- stieg des durch den ersten Elektromagneten fließenden Stromes bis auf einen eine genügend große Magnetkraft erzeugenden Wert benötigt wird. Durch die Ansteuerung des zweiten Elektromagneten verbleibt der Ventilkörper trotz der Ansteuerung des ersten Elektromagneten zunächst sicher in seiner ersten Schaltstel- lung. Erst wenn der zweite Elektromagnet von der Spannungsquelle getrennt wird, wird der Ventilkörper wieder von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung umgeschaltet.
Die Zeitdauer zwischen dem Aus- und Einschalten des ersten Elektromagneten muß so groß sein, daß der Ventilkörper sicher von seiner zweiten Schaltstellung in seine erste Schaltstellung gelangt ist. Sie kann experimentell ermittelt und um einen Sicherheitszuschlag verlängert werden. Sehr kurz kann sie gehalten werden, wenn gemäß Anspruch 4 durch einen Sensor ein Signal abgegeben wird, wenn der Ventilkörper bei einer Umschaltung von der zweiten in die erste Schaltstellung die erste Schaltstellung erreicht hat, und wenn der erste Elektromagnet unmittelbar nach Abgabe des Signals wieder angesteuert wird.
Vom Prinzip wird bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Ventil keine Rückstellfeder benötigt. Ein Schaltzyklus des hydraulischen Ventils läuft dann, wenn man davon ausgeht, daß sich der Ventilkörper in seiner ersten Schaltstellung befindet und beide Elektromagneten angesteuert sind, vorzugsweise folgender- maßen ab. Der zweite Elektromagnet wird von der Spannungsquelle getrennt, so daß der erste Elektromagnet den Ventilkörper rasch von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bringt. Dann wird der zweite Elektromagnet wieder mit Spannung versorgt. Da sein Luftspalt viel größer als der Luftspalt des ersten Elektromagneten ist, hat dies keinerlei Einfluß auf die Position des Ventilkörpers. Nach einer vorgegebenen Zeit, in der der durch die Wicklung des zweiten Elektromagneten fließende Strom auf einen Mindestwert angestiegen ist, wird der erste Elektromagnet abgeschaltet, so daß der zweite Elektromagnet den Ventilkörper schnell von der zweiten Schaltstellung in die er- ste Schaltstellung bringen kann.
Auf die dargelegte Weise können die beiden Elektromagneten auch dann angesteuert werden, wenn gemäß Anspruch 7 der Ventilkörper im Sinne einer Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung von einer Rückstellfeder belastet ist. Allerdings ist es dann für die Erzielung kurzer Schaltzyklen nicht unbedingt notwendig, daß der zweite Elektromagnet unmittelbar, nachdem der Ventilkörper seine zweite Schaltstellung erreicht hat, wieder eingeschaltet wird. Denn beim Ausschalten des ersten Elektromagneten wird nun der Ventilkörper von der Rückstellfeder rasch in seine erste Schaltstellung auch dann gebracht, wenn die unterstützende Kraft des zweiten Elektromagneten nur gering ist oder gänzlich fehlt. Der zweite Elektromagnet hat dann im wesentlichen nur die Aufgabe, dafür zu sor- gen, daß das Einschalten des ersten Elektromagneten nicht zum Umschalten des Ventilkörpers von seiner ersten Schaltstellung in seine zweite Schaltstellung führt. Wird jedoch gemäß Anspruch 8 der zweite Elektromagnet schon vor dem Ausschalten des ersten Elektromagneten wieder eingeschaltet, so kann er die Fe- der bei der Umschaltung des Ventilkörpers unterstützen.
Dabei ist eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 vorteilhaft, da dann nicht schon allein durch das Einschalten des zweiten Elektromagneten nach einer nicht genau festlegbaren Stromanstiegs- zeit ein Umschalten des Ventilkörpers von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung erfolgt, sondern diese Umschaltung erst durch das Ausschalten des ersten Elektromagneten bestimmt wird.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wege- Sitzventils sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Fi- guren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel, das eine Rückstellfeder aufweist, Figur 2 das Schaltsymbol des ersten Ausführungsbeispiels und Figur 3 das Schaltsymbol des zweiten Ausführungsbeispiels, das keine Rückstellfeder besitzt.
Das in Figur 1 gezeigte Wege-Sitzventil ist ein 3/2-Wegeventil und besitzt ein Ventilgehäuse 10, durch das von einer Seitenfläche 11 zu einer gegenüberliegenden Seitenfläche 12 eine Ventilbohrung 13 hindurchgeht und an dem sich die drei Außenan- Schlüsse, nämlich ein Druckanschluß, ein Tankanschluß und ein Verbraucheranschluß befinden. An der Seitenfläche 12 ist ein erster Elektromagnet 14 mit einem Gewindefortsatz 15 an einem Polkern 16 bis zum Anschlag an der Seitenfläche in die Ventilbohrung 13 eingeschraubt . Die Achse des Elektromagneten 14 fällt mit der Achse der Ventilbohrung 13 zusammen. Der Elektromagnet ist in sogenannter nasser Bauweise ausgeführt. Das bedeutet, daß sein Magnetanker 17, an dem ein in die Ventilbohrung 13 hineinragender Stößel 18 befestigt ist, von Hydraulikflüssigkeit umspült wird, die unter dem im Druckanschluß des Ventils herrschenden Druck steht.
Am Gewindefortsatz 15 des Polkerns 16 liegt ein Distanzring 19 an, der mit einseitig axial offenen Schlitzen versehen ist, so daß von seinem Inneren nach außen in einen mit dem Druckan- Schluß des Ventils verbundenen Ringkanal 20 eine Verbindung besteht. Dem Distanzring 19 folgt ein scheibenartiger Ventilsitz 21, dem ein Distanzring 22 und dem ein weiterer scheibenförmiger Ventilsitz 23. Der Distanzring 22 ist einerseits mit Ausnehmungen, die axial zum Ventilsitz 21 hin offen sind und ande- rerseits mit peripheral zu den ersteren Ausnehmungen versetzten weiteren Ausnehmungen versehen, die zum Ventilsitz 23 hin offen 7
sind, so daß immer eine Verbindung nach außen in einen Ringkanal 32 besteht. Dem Ventilsitz 23 folgt wiederum ein Distanz- ring 24, der gleich wie der Distanzring 19 ausgebildet, jedoch um 180 Grad gedreht in die Ventilbohrung 13 eingesetzt ist. Ein Ringkanal 25 außen am Distanzring 24 ist mit dem Tankanschluß des Ventils verbunden. Dem Distanzring 24 folgt schließlich eine Fuhrungsbuchse 26. An der dem ersten Elektromagneten 14 gegenüberliegenden Seite 11 des Ventilgehauses 10 ist mit einem Gewindefortsatz 41 an einem Polkern 42 ein zweiter Elektroma- gnet 40 in die Ventilbohrung 13 so weit eingeschraubt, daß die Einsätze 19, 21, 22, 23, 24 und 26 gegen den Gewindefortsatz 15 des Elektromagneten 14 gespannt sind. Im Bereich der einander zugewandten Stirnseiten der Fuhrungsbuchse 26 und des Gewindefortsatzes 41 ist außerhalb von diesen ein Ringkanal 28 in der Ventilbohrung 13 ausgebildet, der über einen nur gestrichelt angedeuteten Kanal 29 im Ventilgehause 10 mit dem Ringkanal 20, also mit dem Druckanschluß des Ventils, verbunden ist und von dem im Bereich der einander zugewandten Stirnseiten auch eine Verbindung nach innen zu einer zentralen Sackbohrung 30 im Ge- windefortsatz 41 und zu einer zentralen Bohrung 31 in der Fuhrungsbuchse 26 besteht. Die beiden Elektromagnete 14 und 40 sind gleich ausgebildet.
Innerhalb des Distanzrings 22 und zwischen den beiden Ventil- sitzen 21 und 23 befindet sich als beweglicher Ventilkorper eine Kugel 35, die in einer ersten Schaltstellung auf dem Ventilsitz 21 aufsitzt, so daß durch den Ventilsitz 23 hindurch der Tankanschluß mit dem Verbraucheranschluß verbunden ist, wahrend der Druckanschluß abgesperrt ist. In der zweiten Schaltstel- lung, die nach einem bestimmten Ventilhub erreicht wird, sitzt die Kugel 35 auf dem Ventilsitz 23 auf, so daß der Verbraucheranschluß vom Tankanschluß getrennt und mit dem Druckanschluß verbunden ist. Die erste Schaltstellung ist eine Ruhestellung, die die Kugel 35 unter der Wirkung einer Ruckstellfeder 36 ein- nimmt, die den Stößel 18 des Elektromagneten 40 umgibt und zwischen einem gegen die Kugel 35 stoßenden Schubkorper 37 und dem 8
Boden der Sackbohrung 30 im Polkern 42 des Elektromagneten 40 einspannt ist. Der Schubkörper 37 ist in der Führungsbuchse 26 geführt und greift von dieser Führungsbuchse aus durch den Distanzring 24 und den Ventilsitz 23 bis zur Kugel 35 hindurch. An einer der Anschlagstelle des Schubkörpers 37 an der Kugel 35 diametral gegenüberliegenden Stelle wird die Kugel von einem weiteren Schubkörper 38 beaufschlagt, der am Stößel 18 des Elektromagneten 14 geführt ist .
Der Elektromagnet 40 taucht mit seinem Stößel 18 in eine Sackbohrung 43 des Schubkörpers 37 ein. Dabei ist durch die Abmes¬ sungen sichergestellt, daß sich der Magnetanker 17 des Elektromagneten 40 beim Anziehen so weit bewegen kann, daß in der gezeigten ersten Schaltstellung der Kugel 35 der Stößel 18 am Bo- den der Sackbohrung 43 anliegt. Klar ist, daß in der zweiten Schaltstellung der Kugel 35 und angezogenem Magnetanker 17 des Elektromagneten 14 dessen Stößel 18 am Boden einer Sackbohrung 44 im Schubkörper 38 anliegt.
Der mit dem Tankanschluß verbundene Ringraum 25 ist über eine Dichtanordnung außen am Ventilsitz 23 zum Ringkanal 32 sowie über eine Dichtanordnung außen an der Führungsbuchse 26 und eine weitere Dichtanordnung zwischen der Fuhrungsbuchse 26 und dem Schubkörper 37 gegen den Druckanschluß abgedichtet. Eine Dichtanordnung außen am Ventilsitz 21 sorgt für eine Abdichtung zwischen dem Druckanschluß und dem Ringkanal 32.
Wenn beide Elektromagneten 14 und 40 ausgeschaltet sind, sitzt die Kugel 35 unter der Wirkung der Rückstellfeder 36 auf dem Ventilsitz 21 auf und sperrt den zwischen dem Distanzring 22 und der Ventilbohrung 13 gebildeten und mit dem Verbraucheranschluß des Ventils verbundenen Ringkanal 32 zum Ringkanal 20 und damit zum Druckanschluß ab. Der Verbraucheranschluß ist mit dem Tankanschluß verbunden. Bei Betriebsbeginn wird nun zu- nächst der Elektromagnet 40 an Spannung gelegt, so daß dessen Magnetanker 17 in die in Figur 1 gezeigte Position mit klein- stem axialen Luftspalt gelangt, in der sein Stößel 18 am Boden der Sackbohrung 36 des Schubkörpers 37 anliegt.
Nun wird auch der erste Elektromagnet 14 an die Spannungsquelle angeschlossen. Dies bleibt ohne Auswirkungen auf die Schaltstellung der Kugel 35, da der Elektromagnet 14, zwischen dessen Magnetanker 17 und Polschuh 16 im Moment ein großer Luftspalt besteht, nur eine Magnetkraft erzeugt, die schon kleiner als die Magnetkraft des Elektromagneten 40 und erst recht kleiner als die Summe aus der Magnetkraft des Elektromagneten 40 plus der Kraft der Rückstellfeder 36 ist. Zum Umschalten des Ventils wird der Elektromagnet 40 z.B. durch Abfallen des Kontaktes eines Relais von der Spannungsquelle getrennt. Die Magnetkraft des Elektromagneten 40 fällt sehr schnell ab. Der Elektromagnet 14 drückt sofort mit der bei dem gegebenen axialen Luftspalt maximalen Magnetkraft gegen die Kugel 35 und bringt diese gegen die Kraft der Rückstellfeder 36 innerhalb sehr kurzer Zeit in die zweite Schaltstellung, in der sie auf dem Ventilsitz 23 aufsitzt. Nun ist der Verbraucheranschluß mit dem Druckanschluß des Ventils verbunden. Wenn die Kugel 35 ihre zweite Schaltstellung erreicht hat, ist der axiale Luftspalt am Elektromagneten 40 groß. Der Elektromagnet 40 kann sofort wieder eingeschaltet werden, da die Magnetkraft des Elektromagneten 14 bei minimalem axialem Luftspalt größer ist als die Summe aus der Magnetkraft des Elektromagneten 40 bei maximalem axialem
Luftspalt und der Kraft der Rückstellfeder 36. Erst wenn der Elektromagnet 14 wieder von der Spannungsquelle getrennt wird, bringen die Rückstellfeder 36 und der Elektromagnet 40 die Kugel 35 gemeinsam von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung. Dann kann sofort wieder der erste Elektromagnet 14 eingeschaltet werden. Dann wird wieder der zweite Elektromagnet ausgeschaltet und, nachdem die Kugel 35 die zweite Schaltstellung erreicht hat, wieder eingeschaltet, usw.
Kommt es nur auf einen kurzen Zeitraum zwischen Signalgabe und Umschalten der Kugel 35 von der ersten Schaltstellung in die 10
zweite Schaltstellung, nicht jedoch so sehr auf einen kurzen Schaltzyklus an, so ist es möglich, den Elektromagneten 40 auch dann erst wieder einzuschalten, wenn nach dem Ausschalten des Elektromagneten 14 die Kugel 35 durch die Rückstellfeder 36 schon wieder in ihre erste Schaltstellung gebracht worden ist.
In dem in Figur 2 gezeigten Schaltsymbol des hydraulischen Ventils nach Figur 1 sind der Druckanschluß mit P, der Tankanschluß mit T und der Verbraucheranschluß mit A bezeichnet.
Durch die Rückstellfeder 36 wird erreicht, daß die Kugel 35 dann, wenn beide Elektromagneten 14 und 40 ausgeschaltet sind oder ausfallen, die Kugel 35 eine definierte Schaltstellung einnimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 besteht dann eine Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß und dem Tankanschluß. Bei einer anderen Ausführung kann die Rückstellfeder 36 auch zwischen dem Schubkörper 38 und dem Polschuh 16 des Elektromagneten 14 eingespannt sein. In der Ruhestellung wäre dann der Verbraucheranschluß mit dem Druckanschluß verbunden. Die Rollen der beiden Elektromagnete 14 und 40 wären vertauscht .
In Figur 3 ist das Schaltsymbol eines Ventils gezeichnet, das bis auf die Rückstellfeder 36 gleich dem Ventil aus Figur 1 sein kann. Bei diesem Ventil nimmt die Kugel 35 eine Undefinierte Position ein, wenn beide Elektromagnete 14 und 40 ausgeschaltet sind. Je nachdem, ob bei Betriebsbeginn zuerst der Elektromagnet 14 oder der Elektromagnet 40 an Spannung gelegt wird, wird die zweite Schaltstellung oder die erste Schaltstel- lung zu einer definierten Ausgangsstellung der Kugel 35 gemacht. Nimmt man an, daß zunächst der Elektromagnet 40 mit Spannung versorgt wird, so nimmt die Kugel 35 die erste Schaltstellung ein. Wird dann auch der Elektromagnet 14 eingeschaltet, so ändert dies an der Position der Kugel 35 nichts. Die Kraft des Elektromagneten 40 ist nämlich wegen des kleineren axialen Luftspaltes größer als die Kraft des Elektromagneten 11
14. Zum Umschalten der Kugel 35 wird der Elektromagnet 40 ausgeschaltet, so daß der Elektromagnet 14 die Kugel 35 in die zweite Schaltstellung bringen kann. Dann wird der Elektromagnet 40 wieder eingeschaltet, was an der Position der Kugel 35 nichts ändert. Erst wenn der Elektromagnet 14 ausgeschaltet wird, kann der Elektromagnet 40 die Kugel wieder in die erste Schaltstellung bringen. Damit ist ein Schaltzyklus beendet.
Zum Schutz eines elektromechanischen- oder Halbleiterschalters im Stromkreis jedes Elektromagneten 14 oder 40 kann eine Überspannungssicherung z.B. in Form einer bidirektionalen Zener- diode vorgesehen sein, durch die Spannungsspitzen beim Abschalten eines Elektromagneten auf einen für die Schalter unschädlichen Wert begrenzt werden. Die bidirektionale Zenerdiode würde parallel zur Spule geschaltet sein. Es kann aber auch eine
Zenerdiode parallel zum Leistungsschalter liegen. Beim Vorhandensein einer Überspannungssicherung erhöhen sich die Schaltzeiten des Ventils gegenüber einer Lösung ohne Überspannungssicherung geringfügig, z.B. um einen Faktor 1,3.

Claims

12Patentansprüche
1. Hydraulisches Ventil, insbesondere hydraulisches Wege- Sitzventil, mit einem Ventilgehäuse (10), in dem eine Ventilbohrung (13) vorgesehen ist, mit einem Ventilkörper (35), der sich in der Ventilbohrung (13) befindet, und mit einem Elektromagneten (14), von dem der Ventilkörper (35) aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Elektromagnet (40) vorhanden ist, von dem der Ventilkörper (35) im Sinne einer Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung beaufschlagbar ist, daß bei angesteuertem zweiten Elektromagnet (40) und Einnahme der ersten Schaltstellung durch den Ventilkörper (35) dieser die erste Schaltstellung beibehält, wenn auch der erste Elektromagnet (14) angesteuert wird, und daß zur Umschaltung des Ventilkörpers (35) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung der zweite Elektromagnet (40) ausgeschaltet wird, während der erste Elektromagnet (14) angesteuert bleibt.
2. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß der Ventilkörper (35) erst nach Ausschalten des ersten Elektromagneten (14) von seiner zweiten Schaltstellung in seine erste Schaltstellung umschaltbar ist.
3. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, daß der erste Elektromagnet (14) unmittelbar, nachdem der Ventilkörper (35) bei einer Umschaltung von der zweiten in die erste Schaltstellung die erste Schaltstellung erreicht hat, wieder angesteuert wird und daß der zweite Elektromagnet (40) dabei zu einem Zeitpunkt an Spannung gelegt wird, daß nach der Ansteuerung des ersten Elektromagneten (14) ein Kraftüberschuß am Ventilkörper (35) in Richtung erste Schaltstellung besteht. 13
4. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Sensor ein Signal abgegeben wird, wenn der Ventilkörper bei einer Umschaltung von der zweiten in die erste Schaltstellung die erste Schaltstellung erreicht hat, und daß der erste Elektromagnet unmittelbar nach Abgabe des Signals wieder angesteuert wird.
5. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromagneten (14, 40) zwei gleiche Elektromagneten sind.
6. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch einen im Hinblick auf die beiden Schalt- Stellungen symmetrischen Aufbau der Kraftglieder (14, 40) , von denen der Ventilkörper (35) beaufschlagbar ist.
7. Hydraulisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (35) im Sinne ei- ner Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung von mindestens einer Feder (36) belastet ist.
8. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Umschaltung des Ventilkörpers (35) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung der zweite Elektromagnet (40) vor dem Ausschalten des ersten Elektromagneten (14) wieder eingeschaltet wird.
9. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, daß die Kraft, die vom eingeschalteten ersten Elektromagneten (14) bei minimalem Luftspalt auf den sich in der zweiten Schaltstellung befindenden Ventilkörper (35) ausübbar ist, größer ist als Summe aus der Kraft der Feder (36) und der Kraft, die vom eingeschalteten zweiten Elektromagneten (40) bei maxi- malem Luftspalt auf den sich in der zweiten Schaltstellung be- 14
findenden Ventilkörper (35) ausübbar ist.
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