WO2010118808A1

WO2010118808A1 - Ventileinrichtung

Info

Publication number: WO2010118808A1
Application number: PCT/EP2010/001624
Authority: WO
Inventors: Michael Berner; Rolf Berger
Original assignee: Festo Ag & Co. Kg
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-10-21
Also published as: DE102009017878A1; EP2419648B1; EP2419648A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Fluidversorgung fluidischer Verbraucher, mit mehreren in einer Stapelrichtung (3) aneinandergereihten Ventilmodulen (2); die Ventilmodule (2) umfassen jeweils einen plattenförmigen Kanalkörper (11) mit einer Speisekanalausnehmung (35) und/oder einer Entlüftungskanalausnehmung (36) und vier 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46), die jeweils einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss (47, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 56) aufweisen, wobei die vier 2 /2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) der Ventilmodule (2) in einer Vollbrückenanordnung miteinander verschaltet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die 2 /2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) als Ventileinheiten (12) ausgebildet sind, bei denen das Betätigungsmittel (76) mit einem Ventilabschnitt (77) eine kompakte Einheit bildet, die auf die Bestückungsfläche (18) des Kanalkörpers (11) aufgesetzt ist.

Description

Ventileinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Fluidver- sorgung fluidischer Verbraucher, mit mehreren in einer Stapelrichtung aneinandergereihten Ventilmodulen; die Ventilmodule umfassen jeweils einen plattenförmigen Kanalkörper, der eine zur Verbindung mit einer Fluidquelle ausgebildete Speisekanalausnehmung, zwei zur Ankopplung fluidischer Verbraucher vorgesehene Arbeitskanäle und eine zur Entlüftung von fluidischen Verbrauchern dienende Entlüftungskanalausnehmung sowie zwei zueinander parallele, einander entgegengesetzte Fügeflächen und senkrecht zu den Fügeflächen ausgerichtete Außenflächen aufweist, wobei die Fügeflächen die Stapelrichtung bestimmen und zur Anlage an Fügeflächen benachbarter Kanalkörper ausgebildet sind; und vier 2/2-Wegeventile, die jeweils einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss und ein bewegliches Ventilglied für die Einstellung eines freien Fluidkanalquerschnitts zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss aufweisen, wobei die vier 2 /2 -Wegeventile der Ventilmodule in einer Vollbrückenanordnung miteinander verschaltet sind, bei der die ersten Fluidanschlüsse des ersten und des zweiten 2 /2 -Wegeventils mit der Speisekanalausnehmung verbunden sind, der zweite Fluidanschluss des ersten 2/2- Wegeventils und der erste Fluidanschluss des vierten 2/2- Wegeventils mit einem ersten Arbeitskanal verbunden sind, der zweite Fluidanschluss des zweiten 2 /2 -Wegeventils und der erste Fluidanschluss des vierten 2/2 -Wegeventils mit einem zweiten Arbeitskanal verbunden sind und die zweiten Fluidan- schlüsse des dritten und des vierten 2/2 -Wegeventils mit der Entlüftungskanalausnehmung verbunden sind, und wobei jedes 2/2 -Wegeventil ein elektrisch ansteuerbares Betätigungsmittel s umfasst, das auf eine als Bestückungsfläche dienende Außenfläche des Kanalkörpers aufgesetzt ist und das zur Umschal - tung des jeweils zugeordneten Ventilglieds zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung ausgebildet ist.

Aus der DE 102 08 390 Al ist ein Mehrwegeventil mit frei lo konfigurierbarer Ventilfunktion bekannt, das mehrere an einem Ventilkörper angeordnete Druckmittelanschlüsse sowie eine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit zur Betätigung einer im Ventilkörper untergebrachten Ventilmechanik umfasst. Die Ventilmechanik besteht aus zumindest vier einzelnen, in Reihe i5 geschalteten 2/2 -Wege-Hauptventilen mit dazwischen angeordneten Druckmittelanschlüssen. Jedem einzelnen Hauptventil ist ein elektrisches Antriebselement zugeordnet, das mit einer gemeinsamen elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist. Mit dem Mehrwegeventil können unterschiedliche Wegefunktionen 20 frei wählbar realisiert werden.

Aus der DE 103 15 460 B4 ist eine Ventilanordnung für gasförmige und flüssige Medien bekannt . Diese umfasst mindestens vier zu einer Mehrwegeventileinheit in Vollbrückenanordnung verknüpfte 2 /2 -Wegeventile, denen eine elektrische Steuerein- 25 heit mit mindestens einem Busanschluss, mindestens einem Sen- soranschluss und mindestens einer Pulsweitenmodulation zugeordnet ist. Die Wegeventile sind als schnellschaltende Plat- tenankerventile ausgebildet, deren Schaltzeit kleiner als 5 Millisekunden ist.

30 Die EP 0 391 269 Bl offenbart eine Magnetventilbatterie mit einer auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordneten Mehrzahl von Magnetventilen, die eingangsseitig über einen in die Grundplatte integrierten Kanal gemeinsam mit Druckluft versorgbar sind. Der Kanal ist mit einer Stichleitung verbunden, die an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen der Grundplatte ausmündet .

Die DE 102 42 726 Al offenbart eine Ventilplatte mit darin integrierten Sitzventilen, die durch vorgeschaltete Steuerventile und zugehörige Steuerkanäle geschaltet werden können, wobei die Steuerkanäle durch zwei einander gegenüberliegende Kanalplatten begrenzt werden, von denen eine austauschbar ausgebildet ist, um unterschiedliche Verschaltungen der Steuerkanäle und damit unterschiedliche Schaltfunktionen für die Sitzventile zu ermöglichen.

Aus der EP 1 748 238 Bl ist ein Magnetventil bekannt, das ei- nen von Ventilkanälen durchsetzten Grundkörper und einen eine Elektromagneteinrichtung aufweisenden Magnetkopf aufweist . Zwischen dem Magnetkopf und dem Grundkörper, die in Richtung einer Hauptachse aufeinanderfolgend angeordnet sind, ist eine mit mehreren Ventilkanälen kommunizierende Ventilkammer ange- ordnet. Die Ventilkammer enthält einen als Ventilglied dienenden, plattenförmigen Magnetanker, der von einer ortsfesten Magnetkernanordnung der Elektromagneteinrichtung angezogen werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinrich- tung mit einem vereinfachten Aufbau und einer verbesserten Wartungsfreundlichkeit bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die 2 /2 -Wegeventile als Ventileinheiten ausgebildet sind, bei denen das Betätigungsmittel mit einem Ventilabschnitt eine kompakte Einheit bildet, die auf die Bestückungsfläche des Kanalkörpers aufgesetzt ist, wobei der Ventilabschnitt den ersten und den zweiten Fluidanschluss sowie einen Ventilsitz umfasst, gegenüber dem das Ventilglied beweglich angeordnet ist, um den freien Fluidkanalquerschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung zu beeinflussen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die 2/2- Wegeventile vollständig außerhalb des Kanalkörpers ausgebildet und sind als kompakte Einheiten auf die Bestückungsfläche des Kanalkörpers aufgesetzt . Hierdurch wird einerseits der Aufbau des Kanalkörpers vereinfacht, da keine Vorkehrungen zur Ausbildung eines Ventilsitzes oder zur Aufnahme und Lagerung von Ventilelementen getroffen werden müssen. Andererseits wird hierdurch eine vorteilhafte Auswechselbarkeit der 2/2 -Wegeventile im Schadensfall gewährleistet, da die Ventileinheiten als Gesamtbaugruppe abmontiert und ersetzt werden können .

Die 2/2 -Wegeventile umfassen neben dem elektrisch ansteuerbaren Betätigungsmittel den Ventilabschnitt, der der Fluid- führung dient . Der Ventilabschnitt weist einen Fluidkanal auf, der an einer Außenoberfläche in zwei voneinander beab- standete Fluidanschlüsse ausmündet. Im Fluidkanal ist ein Ventilsitz ausgebildet, der eine abdichtende Anlage des Ventilglieds zur Sperrung des freien Querschnitts des Fluidka- nals ermöglicht. Das Ventilglied kann durch eine vom Betätigungsmittel ausgehende Krafteinwirkung aus einer abdichtenden Anlage am Ventilsitz in eine Freigabestellung bewegt werden, in der der Ventilsitz und somit der Fluidkanalquerschnitt freigegeben sind. Das Betätigungsmittel kann also das Ventil- glied derart beeinflussen, dass dieses entweder die Sperrstellung oder die Freigabestellung einnimmt .

Alternativ kann das Betätigungsmittel derart eingerichtet sein, dass es eine freie Einstellung der Position des Ventil- glieds zwischen der abdichtenden Sperrstellung und der Freigabestellung ermöglicht. Somit ermöglicht das 2 /2 -Wegeventil eine frei wählbare Einstellung des zur Verfügung stehenden Fluidkanalquerschnitts zwischen den Fluidanschlüssen in der Art eines Stetigventils oder eines Proportionalventils.

Die Außenoberfläche des Ventilabschnitts, in der die Fluidan- schlüsse ausmünden, ist zur flächigen, abdichtenden Anlage an der Bestückungsfläche des Kanalkörpers vorgesehen. Die Fluid- anschlüsse sind für kommunizierende Verbindungen mit Fluidka- nälen im Kanalkörper vorgesehen.

Die vier Ventileinheiten des Ventilmoduls sind alle in identischer Weise aufgebaut und sind jeweils mit diskreten, beispielsweise als Schrauben ausgebildeten, Befestigungsmitteln am Kanalkörper befestigt. Durch den identischen Aufbau der Ventileinheiten und die individuelle Befestigung am Kanalkö- per wird ein Austausch einzelner Ventileinheiten im Schadensfall erleichtert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zweckmäßig ist es, wenn die 2/2 -Wegeventile in einer zur Be- stückungsfläche parallelen Querschnittsebene einen länglichen Querschnitt aufweisen, dessen Querschnittshaupterstreckung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichtet ist und dass die Querschnittshaupterstreckungen der 2/2 -Wegeventile eines Ventilmoduls koaxial zueinander ausge- richtet sind. Dadurch ist gewährleistet, dass die 2/2- Wegeventile in Stapelrichtung eine geringe Ausdehnung aufweisen. Somit kann eine Vielzahl von Ventilmodulen zu einer kompakten Ventileinrichtung zusammengefügt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die 2/2- Wegeventile in der zur Bestückungsfläche parallelen Querschnittsebene eine Dickenerstreckung in Stapelrichtung aufweisen, die einen Bruchteil, vorzugsweise weniger als 50 Prozent, besonders bevorzugt weniger als 35 Prozent, insbesonde- re weniger als 25 Prozent, der Querschnittshaupterstreckung beträgt .

Vorteilhaft ist es, wenn die 2 /2 -Wegeventile im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und parallel zu den Fügeflächen ausgerichtete Oberflächen der 2/2 -Wegeventile in einer ge- meinsamen Ebene angeordnet sind. In Kombination mit den plat- tenförmigen Kanalkörpern der Ventilmodule wird durch die quaderförmige Gestaltung der 2/2 -Wegeventile eine besonders gute Raumausnutzung gewährleistet. Zudem begünstigt die quaderförmige Gestaltung der 2/2 -Wegeventile eine separate Auswechsel- barkeit jedes der 2/2 -Wegeventile, ohne dass eine Demontage benachbarter Ventilmodule erforderlich ist.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungsmittel eine, vorzugsweise U- förmige, Rückschlusseinrichtung mit mehreren Schenkeln aufweisen, die an einem Ende mittels eines Verbindungsstegs miteinander verbunden sind, jeweils abschnittsweise von Spulenmitteln umfasst sind und senkrecht zur Bestückungsfläche ausgerichtet sind. Die zur Betätigung des Ventilglieds notwendige Betätigungs- kraft wird von den wenigstens zwei Spulenmitteln, bei denen es sich jeweils um elektrisch ansteuerbare Magnetspulen handelt, bereitgestellt. Durch die Verwendung von wenigstens zwei Magnetspulen, deren Spulenachsen parallel zueinander ausgerichtet sind und die die benachbarten Schenkel der Rückschlusseinrichtung umgeben, wird eine besonders kompakte Gestaltung der Betätigungseinrichtung des 2/2 -Wegeventils ermöglicht.

Zweckmäßig ist es, wenn die Speisekanalausnehmung und/oder die Entlüftungskanalausnehmung den Kanalkörper zwischen den Fügeflächen in Stapelrichtung durchsetzen und an den Fügeflächen ausmünden, so dass die mit den Fügeflächen aneinander anliegenden Kanalkörper einen durchgehenden Speisekanal und/oder einen durchgehenden Entlüftungskanal begrenzen.

Die Speisekanalausnehmung und/oder die Entlüftungskanalausnehmung sind in dem Kanalkörper der Ventileinrichtung derart angeordnet, dass sie bei Anordnung der Kanalkörper in der Stapelrichtung zumindest bereichsweise, vorzugsweise voll- ständig, mit den Speisekanalausnehmungen und/oder den Entlüf- tungskanalausnehmungen benachbarter Kanalkörper in Überdeckung gebracht werden können. Vorzugsweise sind die Speisekanalausnehmung und/oder die Entlüftungskanalausnehmung in jedem der Kanalkörper der Ventileinrichtung an der gleichen Po- sition angeordnet. Dadurch wird eine Zufuhr von Fluid in die Ventileinrichtung und/oder eine Abfuhr von Fluid aus der Ventileinrichtung erleichtert. Auf separate Speise- und/oder Entlüftungsanschlüsse für jede der Kanalplatten kann verzichtet werden. Zudem können die längs der Stapelrichtung er- streckten Speise- und/oder Entlüftungskanäle mit erheblich größeren freien Querschnitten ausgebildet werden, als dies für einzeln an den jeweiligen Kanalkörpern vorgesehene Speise- und/oder Entlüftungskanäle der Fall ist. Hierdurch können bei gegebenem Fluidspeisedruck aufgrund des geringeren Strö- mungswiderstands in den erfindungsgemäßen Speise- und/oder

Entlüftungskanälen große Fluidvolumenströme für das strömende Fluid erreicht werden. Zweckmäßig ist es, wenn der Kanalkörper einstückig ausgebildet ist . Dadurch werden aufwändige Dichtmaßnahmen zwischen den einzelnen 2/2 -Wegeventilen und den ihnen zugeordneten Fluidkanälen reduziert bzw. gänzlich vermieden. Der Kanalkör- per kann beispielsweise aus Metall, insbesondere als Fräs- teil, Druckgussteil oder Feingussteil hergestellt sein. Alternativ kann der Kanalkörper als Kunststoffteil, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein.

Vorteilhaft ist es, wenn der Kanalkδrper genau eine Speiseka- nalausnehmung und/oder genau eine Entlüftungskanalausnehmung aufweist. Dadurch lässt sich ein günstiges Verhältnis zwischen einem freien Querschnitt der Speisekanalausnehmung bzw. der Entlüftungskanalausnehmung und der jeweiligen Wandfläche, die die Speisekanalausnehmung bzw. die Entlüftungskanalaus - nehmung im Kanalkörper begrenzt, erzielen. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Wandreibung für das Fluid in der jeweiligen Ausnehmung von Bedeutung. Die Wandreibung hat einen erheblichen Einfluss auf den Fluidvolumenstrom, der bei vorgegebenem Fluiddruck durch die jeweilige Ausnehmung strömen kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das 2 /2 -Wegeventil zwei erste Fluidanschlüs- se und einen zweiten Fluidanschluss aufweist, und dass die zwei ersten Fluidanschlüsse achssymmetrisch zu einer vom zweiten Fluidanschluss bestimmten Längsachse angeordnet sind. Durch diese konstruktive Gestaltung des 2/2 -Wegeventils liegt eine vorteilhafte Gestaltungsfreiheit für die Anordnung der Verbindungsbohrungen im Kanalkörper vor, die für eine kommunizierende Verbindung der Speisekanalausnehmung und/oder der Entlüftungskanalausnehmung vorzusehen sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

Figur l eine perspektivische Darstellung einer Ventileinrichtung,

5 Figur 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung gemäß Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Ventilmoduls aus der Ventileinrichtung gemäß den Figuren 1 und 2,

Figur 4 eine perspektivische Schnittdarstellung des Ventil- lo moduls gemäß der Figur 3,

Figur 5 eine ebene Schnittdarstellung des Ventilmoduls gemäß der Figur 3 und

Figur 6 eine Schnittdarstellung einer Ventileinheit .

Eine in der Figur 1 dargestellte Ventileinrichtung 1 ist zur i5 fluidischen Versorgung mehrerer, nicht dargestellter fluidischer Verbraucher, beispielsweise pneumatischer Arbeitszylinder, vorgesehen. Die Ventileinrichtung 1 dient zur Steuerung und/oder Regelung einer Vielzahl von Fluidströmen, die von einer nicht dargestellten Fluidquelle an die jeweili- 20 gen fluidischen Verbraucher bereitgestellt werden sollen.

Die Ventileinrichtung 1 umfasst mehrere, exemplarisch scheibenartig ausgebildete, Ventilmodule 2, die in einer Stapelrichtung 3 aneinander aufgereiht sind. Die Ventilmodule 2 sind zwischen einem Basiselement 4 und einer Abschlussplatte 2s 5 angeordnet, die die Ventileinrichtung 1 längs der Stapelrichtung 3 jeweils endseitig begrenzen. Einigen der Ventilmodule 2 sind Zusatzmodule 6, 7 zugeordnet, die beispielsweise als Ventilelemente oder Sensorelemente ausgebildet sind. Die Zusatzmodule 6, 7 sind, wie dies aus der Figur l hervorgeht, in einer Montagerichtung 92 orthogo- 5 nal zur Stapelrichtung 3 aneinander anreihbar und ermöglichen bei Bedarf die Erweiterung des Funktionsumfangs der Ventilmodule 2. Die Ventilmodule 2 der Ventileinrichtung 1 sind jedoch auch ohne die zugeordneten Zusatzmodule 6, 7 einsetzbar.

Das Basiselement 4 ist vorliegend quaderförmig ausgebildet lo und weist an einer Stirnfläche 8 eine Speiseöffnung 9 zum An- schluss eines nicht dargestellten Fluidleiters und eine Entlüftungsöffnung 10 für den Austritt für Fluid, das bereits die Ventileinrichtung l und die nicht dargestellten fluidischen Verbraucher durchströmt hat, auf.

i5 Bei der dargestellten Ausführungsform der Ventileinrichtung 1 sind an das Basiselement 4 in Stapelrichtung 3 mehrere Ventilmodule 2 aufgereiht, die alle den gleichen, nachstehend näher beschriebenen, Aufbau aufweisen. Den Ventilmodulen 2 kommt die Aufgabe zu, das über das Basiselement 4 bereitge-

20 stellte Fluid in der gewünschten Weise an die nicht dargestellten fluidischen Verbraucher abzugeben und gegebenenfalls von fluidischen Verbrauchern zurückströmendes Fluid wieder zum Basiselement 4 zurückzuführen.

Jedes der in den Figuren 2 bis 5 näher dargestellten Ventil - 25 module 2 umfasst einen plattenförmig ausgebildeten Kanalkörper 11 und auf den Kanalkörper 11 aufgesetzte, gleichförmig ausgebildete Ventileinheiten 12. Die Ventileinheiten 12 des Ventilmoduls 2 sind mit einer Abdeckleiste 13 versehen, die beispielsweise zur Geräuschdämmung und/oder zur Abschirmung 3o der Ventileinheiten 12 vor Umwelteinflüssen, insbesondere

Verschmutzungen, und/oder zur elektrischen Kontaktierung der Ventileinheiten 12 ausgebildet sein kann. Die Ventileinheit 12 des Zusatzmoduls 6 ist mit einer Abdeckhaube 14 versehen, die die gleiche Funktionalität für die einzelne Ventileinheit 12 wie die Abdeckleiste 13 für die mehreren Ventileinheiten 12 des Ventilmoduls 2 verwirklicht .

Der Kanalkörper 11, der beispielsweise eine kubische Außengeometrie aufweisen kann, weist zwei einander entgegengesetzte Fügeflächen 15, 16 auf, deren nicht dargestellte Flächennormalen parallel zur Stapelrichtung 3 ausgerichtet sind. Bei- spielsweise weist die erste Fügefläche 15 in Richtung des Basiselements 4, entsprechend weist die zweite Fügefläche 16 in Richtung der Abschlussplatte 5. Die Fügeflächen 15, 16 bilden bei der dargestellten Ausführungsform des Kanalkörpers 11 dessen größte Oberflächen. Von den zu den Fügeflächen 15, 16 orthogonal ausgerichteten Schmalseiten des Kanalkδrpers 11, deren nicht dargestellte Flächennormalen senkrecht zur Stapelrichtung 3 verlaufen, dient eine kürzere Schmalseite als Anschlussfläche 17 und eine längere Schmalseite als Bestückungsfläche 18.

Bei dem in den Figuren 3 bis 5 näher dargestellten Ventilmodul 2 münden an der Anschlussfläche 17 Anschlussöffnungen 19, 20 der nachfolgend näher beschriebenen Arbeitskanäle 21, 22 aus. An der Bestückungsfläche 18 münden die Anschlussbohrungen 25, 26, 27 und 28 der Arbeitskanäle 21, 22 aus, wie dies aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht. An der Bestückungsfläche 18 münden zudem Verbindungsbohrungen 29, 30, 31, 32 aus, die mit nachfolgend näher beschriebenen Speisekanalabschnitten 35 bzw. Entlüftungskanalabschnitten 36 im Kanalkörper 11 kommunizierend verbunden sind.

Wie den Figuren 2 bis 5 entnommen werden kann, wird der Kanalkörper 11 in Stapelrichtung 3 von zwei Ausnehmungen durch- setzt, die als Speisekanalabschnitt 35 bzw. als Entlüftungskanalabschnitt 36 dienen und die in einer Querschnittsebene, deren Normalenvektor parallel zur Stapelrichtung 3 ausgerichtet ist, eine längliche Erstreckung aufweisen. In den Figuren 4 und 5 sind jeweils eine Querschnittshaupterstreckung 37 des Speisekanalabschnitts 35 und eine Querschnittshaupterstreckung 38 des Entlüftungskanalabschnitts 36 eingezeichnet.

Wie aus der Explosionsdarstellung der Figur 2 entnommen werden kann, bilden die Speisekanalabschnitte 35 und die Entlüf- tungskanalabschnitte 36 der in Stapelrichtung 3 aufgereihten Kanalkörper 11 der Ventilmodule 2 einen sich zwischen dem Basiselement 4 und der Abschlussplatte 5 erstreckenden, durchgängigen Speisekanal, der durch den Pfeil 39 symbolisiert wird, und einen durchgängigen Entlüftungskanal, der durch den Pfeil 40 symbolisiert wird. Dadurch wird eine zentrale Ver- und Entsorgung der Ventilmodule 2 mit bzw. von Fluid ermöglicht.

Wie den Figuren 4 und 5 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Arbeitskanäle 21 und 22 jeweils zwischen den an der An- schlussfläche 17 ausmündenden Anschlussöffnungen 20 bzw. 19 und den an der Bestückungsfläche 18 ausmündenden Anschluss- bohrungen 25 und 28 bzw. 26 und 27.

Der erste Arbeitskanal 21 stellt eine kommunizierende Verbindung zwischen dem an der Anschlussδffnung 20 anschließbaren fluidischen Verbraucher und dem ersten 2/2 -Wegeventil 41 sowie dem vierten 2/2 -Wegeventil 46 bereit. Der zweite Arbeitskanal 22 ist für eine kommunizierende Verbindung zwischen der Anschlussöffnung 19 und dem zweiten 2/2 -Wegeventil 42 sowie dem dritten 2/2 -Wegeventil 45 vorgesehen. Um eine kompakte Anordnung der Arbeitskanäle 21, 22, der Anschlussbohrungen 25, 26, 27, 28 und der Verbindungsbohrungen 29, 30, 31, 32 im Kanalkörper 11 zu ermöglichen, sind Längsachsen der fluidischen Verbindungen im Kanalkörper 11 jeweils s in einer von zwei voneinander beabstandeten, im Wesentlichen parallel zu den Fügeflächen 15, 16 ausgerichteten Fluidkanal- ebenen 33, 34 angeordnet. Dadurch können unerwünschte Überschneidungen zwischen den fluidischen Verbindungen vermieden werden, was eine kompakte Anordnung der fluidischen Verbin- lo düngen ermöglicht.

In der ersten Fügefläche 15 sind nutartige Vertiefungen 61, 62 eingebracht, die jeweils einen Abschnitt des Arbeitskanals 21 bzw. 22 bilden. Die nutartige Vertiefung 61 steht über die beispielsweise als senkrecht zu den Fügeflächen 15, 16 ausge- i5 richteten, als Stichbohrungen ausgeführten Arbeitskanalbohrungen 57, 58 in kommunizierender Verbindung mit der zweiten Anschlussöffnung 20 an der Anschlussfläche 17 und mit den Anschlussbohrungen 25 und 28 an der Bestückungsfläche 18. Die nutartige Vertiefung 62 steht über die zugeordneten Arbeits-

20 kanalbohrungen 59, 60, 63 in kommunizierender Verbindung mit der Anschlussöffnung 19 an der Anschlussfläche 17 und mit den Anschlussbohrungen 26 und 27 an der Bestückungsfläche 18.

Die kreuzungsfreie Anordnung der fluidischen Verbindungen ist in den Figuren 4 und 5 ersichtlich, in denen die nutartigen 25 Vertiefungen 61, 62 gestrichelt dargestellt sind, da sie in der zweiten Fluidkanalebene 34 liegen, die zur dargestellten, mit der ersten Fluidkanalebene 33 identischen Schnittebene beabstandet angeordnet ist, wie dies beispielsweise aus der Figur 3 entnommen werden kann.

30 Nutartige Ausnehmungen 65, 66, 67, 68 sind jeweils umlaufend um den Speisekanalabschnitt 35, um den Entlüftungskanalab- schnitt 36, um die nutartige Vertiefung 61 und um die nutartige Vertiefung 62 angeordnet. Sie dienen zur Aufnahme von nicht dargestellten, beispielsweise als endlose Rundschnur- dichtungen ausgeführten Dichtmitteln.

5 Der Aufbau des in der Figur 6 exemplarisch näher dargestellten 2/2 -Wegeventils 46 ist stellvertretend für sämtliche in den Figuren 1 bis 5 dargestellten 2/2 -Wegeventile 41, 42, 45 46. Das 2/2 -Wegeventil 46 ist als kompakte Ventileinheit 12 im Wesentlichen aus einem elektromagnetischem Betätigungsmit- lo tel 76, einem Ventilabschnitt 77 und einer zwischen Betätigungsmittel 76 und Ventilabschnitt 77 aufgenommenen Distanzplatte 78 aufgebaut.

Das elektromagnetische Betätigungsmittel 76 umfasst einen U- förmigen, aus mehreren Einzelplatten zusammengesetzten Eisen- i5 rückschluss 79, an dessen parallel zueinander ausgerichteten Schenkeln 82, 85 jeweils aus nicht näher dargestellten Drahtwindungen aufgebaute elektromagnetische Spulenkörper 80, 81 angeordnet sind. Die im Wesentlichen zylinderhülsenförmig ausgebildeten Spulenkörper 80, 81 können mittels nicht näher

20 dargestellter elektrischer Verbindungsleitungen mit elektrischer Energie beaufschlagt werden. Die beiden Schenkel 82, 85 des Eisenrückschluss 79 werden durch einen Verbindungssteg 86 miteinander verbunden, der einen magnetischen Fluss zwischen den beiden Schenkeln 82, 85 gestattet.

25 An einer dem Verbindungssteg 86 entgegengesetzten Stirnseite der Schenkel 82, 85 ist ein vorliegend plattenförmig ausgebildetes Ventilglied 87 angeordnet, dessen Dicke geringer gewählt ist als die Dicke der Distanzplatte 78. Dadurch kann das Ventilglied 87 zwischen einer dem Eisenrückschluss 79

30 beabstandeten Sperrstellung, wie sie in der Figur 6 darge- stellt ist, und einer nicht dargestellten, am Eisenrück- schluss 79 anliegenden Freigabestellung bewegt werden.

Eine Bewegung des Ventilglieds 87 aus der in Figur 6 dargestellten Sperrstellung nach oben in die nicht dargestellte Freigabestellung kann stattfinden, wenn die Spulenkörper 80, 81 des elektromagnetischen Betätigungsmittels 76 mit elektrischer Energie beaufschlagt werden. Hierdurch wird in den Spulenkörpern 80, 81 ein Magnetfeld aufgebaut und an die freien Enden der Schenkel 82, 85 des Eisenrückschluss 79 geführt, durch dessen Anziehungskraft das aus magnetisierbarem Material hergestellte Ventilglied 87 in Richtung des Eisenrückschluss 79 bewegt werden kann.

In der Sperrstellung verschließt das Ventilglied 87 einen Durchgang 83 zwischen einer Ventilkammer 88, die von Wandab- schnitten des elektromagnetischen Betätigungsmittels 76, des Ventilabschnitts 77 und der Distanzplatte 78 begrenzt wird und dem zweiten Fluidanschluss 56. Die Ventileinheit 12 ist achssymmetrisch zur Mittelachse der Ausnehmung des zweiten Fluidanschlusses 56 ausgebildet. Dementsprechend steht die Ventilkammer 88 mit den zwei ersten Fluidanschlüssen 55, die symmetrisch zum ersten Fluidanschluss 56 angeordnet sind, in kommunizierender Verbindung.

Sofern am ersten Fluidanschluss 55 und damit auch in der Ventilkammer 88 ein Überdruck gegenüber dem zweiten Fluidan- Schluss 56 vorliegt, wirkt eine resultierende Druckkraft auf das Ventilglied 87, die gemäß der Darstellung der Figur 6 nach unten gerichtet ist. Ohne eine entsprechende, vom elektromagnetischen Betätigungsmittel 76 bereitgestellte und in entgegengesetzter Richtung wirkende magnetische Anziehungs- kraft wird das Ventilglied 87 auf einen im Ventilabschnitt 77 ausgebildeten Ventilsitz 89 gepresst, wodurch der Durchgang 83 zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss 55, 56 verschlossen ist.

Bei Beaufschlagung des elektromagnetischen Betätigungsmittels 76 mit elektrischer Energie übt dieses eine magnetische An- s ziehungskraft auf das Ventilglied 87 aus. Mit der magnetischen Anziehungskraft kann die resultierende Druckkraft auf das Ventilglied 87 überwunden werden, so dass das Ventilglied 87 vom Ventilsitz 89 abgehoben wird und den Durchgang 83 freigibt . Somit kann Fluid zwischen dem ersten Fluidanschluss lo 55 und dem zweiten Fluidanschluss 56 strömen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform eines Ventilmoduls 2 sind sämtliche 2/2 -Wegeventile 41, 42, 45, 46 derart angeordnet, dass sie bei der typischerweise vorgesehenen Überdruckbeaufschlagung des Speisekanalabschnitts 35 jeweils einen i5 Überdruck in der zugeordneten Ventilkammer 88 gegenüber dem ersten Fluidanschluss 47, 49, 51, 55 aufweisen und dadurch in einer normal geschlossenen Position gehalten werden.

Aufgrund der Ausführung des elektromagnetischen Betätigungs- mittels 76 mit zwei durch den Eisenrückschluss 79 magnetisch

20 miteinander gekoppelten Spulenkörpern 80, 81 kann die Ventileinheit 12, die bei dem Ausführungsbeispiel in den 2/2- Wegeventilen 41, 42, 45, 46 verwirklicht ist, eine längliche Gestalt aufweisen. Die Ventileinheit 12 weist hinsichtlich der Ausdehnungen in die drei senkrecht zueinander ausgerich-

25 teten Raumrichtungen Länge, Breite, Höhe deutliche Unterschiede auf. Vorliegend sind die Ventileinheiten 12 derart ausgebildet, dass sie eine geringe Breite aufweisen, die gleich oder geringfügig kleiner als die Stapelrichtung 3 zu messende Breite des Kanalkörpers 11 gewählt ist . Hierdurch

30 ist die Aneinanderreihung der mit den Ventileinheiten 12 versehenen Ventilmodule 2 gemäß der Darstellungen der Figuren 1 und 2 möglich, ohne dass Ventileinheiten 12 benachbarter Ventilmodule 2 miteinander kollidieren.

Eine elektrische Ansteuerunσ der elektromagnetischen Betätigungsmittel 76 der Ventileinheiten 12 kann beispielsweise durch nicht dargestellte Kabel vorgenommen werden, die mit einer ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit verbunden sind. Die Steuereinheit kann für jede der Ventileinheiten 12 ein individuelles Signal zur Beaufschlagung der elektromagnetischen Betätigungsmittel 76 mit elektrischer Energie zur Verfügung stellen.

Claims

Ansprüche

1. Ventileinrichtung zur Fluidversorgung fluidischer Verbraucher, mit mehreren in einer Stapelrichtung (3) aneinandergereihten Ventilmodulen (2) ; die Ventilmodule (2) umfassen jeweils einen plattenförmigen Kanalkörper (11) , der eine zur 5 Verbindung mit einer Fluidquelle ausgebildete Speisekanalaus- nehmung (35) , zwei zur Ankopplung fluidischer Verbraucher vorgesehene Arbeitskanäle (21, 22) und eine zur Entlüftung von fluidischen Verbrauchern dienende Entlüftungskanalausneh- mung (36) sowie zwei zueinander parallele, einander entgegen- lo gesetzte Fügeflächen (15, 16) und senkrecht zu den Fügeflächen (15, 16) ausgerichtete Außenflächen (17, 18) aufweist, wobei die Fügeflächen (15, 16) die Stapelrichtung (3) bestimmen und zur Anlage an Fügeflächen (15, 16) benachbarter Kanalkörper (11) ausgebildet sind; und vier 2/2 -Wegeventile i5 (41, 42, 45, 46), die jeweils einen ersten und einen zweiten Fluidanschluss (47, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 56) und ein bewegliches Ventilglied (87) für die Einstellung eines freien Fluidkanalquerschnitts zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss (47, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 56) aufweisen,

2o wobei die vier 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) der Ventilmodule (2) in einer Vollbrückenanordnung miteinander verschaltet sind, bei der die ersten Fluidanschlüsse (47, 49) des ersten und des zweiten 2/2 -Wegeventils (41, 42) mit der Spei- sekanalausnehmung (35) verbunden sind, der zweite Fluidan-

25 Schluss (48) des ersten 2 /2 -Wegeventils (41) und der erste Fluidanschluss (55) des vierten 2/2 -Wegeventils (46) mit einem ersten Arbeitskanal (21) verbunden sind, der zweite Fluidanschluss (50) des zweiten 2/2 -Wegeventils (42) und der erste Fiuidanschluss (51) des dritten 2 /2 -Wegeventils (45) 5 mit einem zweiten Arbeitskanal (22) verbunden sind und die zweiten Fluidanschlüsse (52, 56) des dritten und des vierten 2/2 -Wegeventils (45, 46) mit der Entlüftungskanalausnehmung (36) verbunden sind, und wobei jedes 2/2 -Wegeventil (41, 42, 45, 46) ein elektrisch ansteuerbares Betätigungsmittel (76) lo umfasst, das auf eine als Bestückungsfläche (18) dienende Außenfläche des Kanalkörpers (11) aufgesetzt ist und das zur Umschaltung des jeweils zugeordneten Ventilglieds (87) zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die 2/2 -Wegeventile i5 (41, 42, 45, 46) als Ventileinheiten (12) ausgebildet sind, bei denen das Betätigungsmittel (76) mit einem Ventilabschnitt (77) eine kompakte Einheit bildet, die auf die Bestückungsfläche (18) des Kanalkörpers (11) aufgesetzt ist, wobei der Ventilabschnitt (77) den ersten und den zweiten Fluidan-

20 Schluss (47, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 56) sowie einen Ventilsitz (89) umfasst, der zur abdichtenden Anlage des Ventilglieds (87) ausgebildet ist, um den freien Fluidkanalquer- schnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss (47, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 56) zwischen einer Sperrstellung

25 und einer Freigabestellung zu beeinflussen.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Betätigungseinrichtung (76) und dem Ventil - abschnitt (77) eine Distanzplatte (78) angeordnet ist, die eine Ausnehmung zur Aufnahme des Ventilglieds (87) aufweist, 30 wobei Wandabschnitte der Ausnehmung zusammen mit Oberflächen der Betätigungseinrichtung (76) und des Ventilabschnitts (77) eine Ventilkammer (88) begrenzen, in der das Ventilglied (87) linearbeweglich aufgenommen ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass die 2 /2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) in einer

5 zur Bestückungsfläche (18) parallelen Querschnittsebene einen länglichen Querschnitt aufweisen, dessen Querschnittshaupter- streckung (91) zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung (3) ausgerichtet ist und dass die Querschnitts- haupterstreckungen (90) der 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) lo eines Ventilmoduls (2) koaxial zueinander ausgerichtet sind.

4. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) in der zur Bestückungsfläche (18) parallelen Querschnittsebene eine Dickenerstreckung in Stapelrichtung (3) i5 aufweisen, die einen Bruchteil, vorzugsweise weniger als 50 Prozent, besonders bevorzugt weniger als 35 Prozent, insbesondere weniger als 25 Prozent, der Querschnittshaupter- streckung (90) beträgt.

5. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 20 dadurch gekennzeichnet, dass die 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45,

46) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und parallel zu den Fügeflächen (15, 16) ausgerichtete Oberflächen (91) der 2/2 -Wegeventile (41, 42, 45, 46) in einer gemeinsamen Ebene (93) angeordnet sind.

25 6. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (76) eine, vorzugsweise U- förmige, Rückschlusseinrichtung (79) mit mehreren Schenkeln (82) aufweisen, die an einem Ende mittels eines Verbindungsstegs (85) miteinander verbunden sind, jeweils abschnittsweise von Spulenmitteln (80, 81) urafasst sind und senkrecht zur Bestückungsfläche (18) ausgerichtet sind.

7. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisekanalausnehmung (35) s und/oder die Entlüftungskanalausnehmung (36) den Kanalkörper (11) zwischen den Fügeflächen (15, 16) in Stapelrichtung (3) durchsetzen und an den Fügeflächen (15, 16) ausmünden, so dass die mit den Fügeflächen (15, 16) aneinander anliegenden Kanalkörper (11) einen durchgehenden Speisekanal (39) lo und/oder einen durchgehenden Entlüftungskanal (40) begrenzen.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalkörper (11) einstückig ausgebildet ist.

9. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge- i5 kennzeichnet, dass der Kanalkörper (11) genau eine Speisekanalausnehmung (35) und/oder genau eine Entlüftungskanalausnehmung (36) aufweist.

10. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2 -Wegeventil (41, 42, 45,

20 46) zwei erste Fluidanschlüsse (47, 49, 51, 55) und einen zweiten Fluidanschluss (48, 50, 52, 56) aufweist, und dass die zwei ersten Fluidanschlüsse (47, 49, 51, 55) achssymmetrisch zu einer vom zweiten Fluidanschluss (48, 50, 52, 56) bestimmten Längsachse angeordnet sind.