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Umschaltbare Drosselvorrichtung für druckinittelbetätigte Geräte
Die Erfindung bezieht sich auf eine umschaltbare Drosselvorrichtung für druckmittelbetätigte
Geräte.
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Bei hydraulischen Regelsystemen ist es häufig erforderlich, zwei Räume
wahlweise über unterschiedliche Drosseiwiderstände miteinander zu verbinden. Als
Beispiel sei der Einbau in die Rückleitung einer druckmittelbetätigten Verstell-
und Regelvorrichtung, wie ein Servokolben oder eine membrangesteuerte Ventilspindel,
genannt. Hier soll im Normalfall ein langsamer Druckausgleich erfolgen, so daß die
Rückbewegung aus einer ersten in eine zweite Stellung allmählich erfolgt. Im Notfall
muß aber eine sehr rasche Bewegung des Stellgliedes, also praktisch ohne Drosselwiderstand,
möglich sein. Da bei solchen Anordnungen in der Regel auch noch Verschlußorgane
notwendig sind, ergibt sich eine komplizierte Montagearbeit mit mehreren Rohranschlußverbindungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselvorrichtung
anzugeben, die auf einfache Art elektrisch umgeschaltet werden kann und die Möglichkeit
bietet, in rationeller Weise mit einem Schließventil vereinigt zu werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Magnetventi mit
axialem Durchgang, bei dem der Anker ein Verschlußstück trägt, das mit einem Ventilsitz
an einem einen Axäalkanal aufweisenden ersten Magnetkernstück zusammenwirkt,tjenseits
des
Verschlußstücks einen Axialkanal aufweist, der sich in einem
Axialkanal eines den Anker führenden zweiten Magnetkernstücks fortsetzt, wobei das
Verschlußstück von einem Ringraum umgeben ist, der über Querbohrungen mit dem Axialkanal
des Ankers in Verbindung steht, sowie durch einen den Ventilsitz umgehenden Drosselkanal.
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Bei dieser Konstruktion wird ein an sich bekanntes Magnetventil, das
in seiner Öffnungsstellung einen ersten, gegebenenfalls sehr kleinen Drosselwiderstand
hat, mit einer weiteren Drossel versehen, die sehr einfach angebracht werden kann
und aus dem Magnetventil eine umschaltbare Drosselvorrichtung macht. Hierbei können
alle für den Bau von Magnetventilen bekannten Erfahrungen in den Bau der umschaltbaren
Drosselvorrichtung einbezogen werden. Vor allen Dingen können in einer Anlage derartige
Umschaltvorrichtungen weitgehend einen gleichen Aufbau haben wie Schließventile,
so daß sich Lagerhaltung, Reparaturmöglichkeiten usw. stark vereinfachen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform überlappt der Ringraum den Ventilsitz
und der Drosselkanal ist zwischen dem Axialkanal des ersten Magnetkernstücks und
dem überlappten Teil des Ringraums vorgesehen. An dieser Stelle läßt sich ein Drosselkanal
in Form einer Öffnung mit einem sehr definierten Drosselwiderstand erzeugen. Durch
Wahl der Anzahl bzw. Größe der Drosselöffnungen läßt sich der Drosselwiderstand
nach Wunsch einstellen.
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Statt dessen kann dafür gesorgt sein, daß der Drosselkanal das Verschlußstück
durchsetzt und den Axialkanal des ersten Magnetkernstückes direkt mit dem Axialkanal
des Ankers verbindet.
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Sehr günstig ist es, wenn mit dem ersten Magnetventil ein zweites
gleichartiges Magnetventil, jedoch ohne Drosselkanal, strömungsmäßig in Reihe liegt.
Man hat dann die Möglichkeit, die Strömung durch beide Magnetventile entweder zu
unterbrechen oder ihr einen großen bzw. einen kleinen Drosseiwiderstand aufzuzwingen.
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Eine große Vereinfachung ergibt sich, wenn das erste Magnetkernstück
des ersten Magnetventils und das zweite Magnetkernstück des zweiten Magnetventils
zu einem einstückigen gemeinsamen Zentralteil vereinigt sind.
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Man kann ferner das Zentralteil mit den Magnetkernstücken der beiden
Magnetventile je über eine Hülse aus nichtmagnetischem Material verbinden. Diese
Baueinheit kann mehrere Funktionen übernehmen.
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Wenn der Außendurchmesser der Magnetkernstücke, des Zentralteils und
der Hülsen gleich dem Innendurchmesser der Magnetspulenträger und der Gehäuse ist,
ergibt sich ein axial durchgehendes Rohr, das zur Führung der beiden Spulenträger
und der äußeren aus Magnetblech bestehenden Gehäuse der Magnetventile dient. Hierdurch
wird die Montage stark vereinfacht.
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Des weiteren kann wenigstens eine Hülse aus nicht magnetischem Material
mit dem einen anschließenden Magnetteil verlötet und mit dem anderen verschraubt
sein. Das erlaubt es, die genannten Teile durch Spulenträger und Magnetventilgehäuse
zu stecken und sie miteinander zu verbinden. Beispielsweise geschieht dies dadurch,
daß das erste Magnetkernstück des einen Magnetventils und das zweite Magnetkernstück
des anderen Magnetventils je einen Flansch aufweisen,durch welche die Gehäuse beider
Magnetventile gegeneinander gespannt sind. Dies kann unter Zwischenschaltung einer
Tellerfeder zwischen die Gehäuse beider Magnetventile geschehen. Die Toleranzen
zwischen den Flanschen können aber auch durch verformbare, aus den Stirnplatten
herausgebogene Lappen aufgenommen werden. Wenn beide Hülsen auf der einen Seite
mit einem Magnetteil verlötet und auf der anderen Seite mit einem Magnetteil verschraubt
sind, gelingt es, mit einer beschränkten Zahl von Teilen wahlweise eine umschaltbare
Drosselvorrichtung, ein Schließventil oder eine Kombination dieser Teile aufzubauen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Anker vorspannungsfrei
gehalten und bei Erregung gegen die Strömungsrichtung bewegbar sein. Sobald die
Spannung fortfällt, öffnen
die Magnetventile unter dem Einfluß des
Drucks, so daß bei Stromausfall die gesteuerte Verstell- und Regelvorrichtung automatisch
in ihre Ruhestellung zurücIdkehrt.
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Das Verschlußstück kann eine elastische Scheibe sein, die von einem
Ringrand des Ankers umgriffen ist und der Ventilsitz kann durch einen Ringrand kleineren
Durchmessers am ersten Magnetkernstück gebildet sein, der von einer in Verlängerung
des Ankerringrandes liegenden Stufe vorsteht. Schon bei Verwendung eines sehr flachen
Ringrandes läßt sich der bei Erregung verbleibende Luftspalt zwischen Anker und
Magnetkernstück sehr klein halten, was die Brummneigung vermindert.
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Eine sehr einfache Ausführungsform ist gegeben, wenn das Verschlußstück
als dünne elastische Scheibe auf eine Stirnwand des Ankers aufgelegt, insbesondere
geklebt ist. Dies empfiehlt sich besonders bei einem das Verschluß stück durchsetzenden
Drosselkanal. Bei geringer Dicke der Scheibe ist die Brummneigung ohnehin gering.
Sie kann aber durch übliche Maßnahmen, wie Doppelweggleichrichtung des Erregerstromes,
noch weiter herabgesetzt werden.
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Sodann können die nach außen ragenden Teile der ersten bzw.
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zweiten Magnetkernstücke je eine Ringnut mit eingelegtem O-Ring aufweisen.
Durch Aufschieben zweier Tüllen an gegeneinanderzuspannenden Platten kann der elektrische
Teil dieser Anordnung völlig vom Druckmittelteil getrennt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine umschaltbare Drosselvorrichtung
mit vorgeschaltetem Schließventil im Längsschnitt und Fig. 2 eine Abwandlung des
Ankers der Drosselvorrichtung.
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Die in Fig. 1 veranschaulichte Anordnung weist ein erstes Magnetventil
1 und ein zweites Magnetventil 2 auf. Das Magnetventil 1 besitzt eine Magnetspule
3 auf einem Träger 4 sowie ein Gehäuse, das aus einem U-förmigen Blech 5 und einer
Platte 6 aus magnetisierbarem Material besteht. Das Magnetventil 2 besitzt eine
Magnetspule 7 auf einem Träger 8 und ein Gehäuse, das aus einem U-förmigen Blech
9 und einer Platte 10 aus magnetisierbarem Material besteht.
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Das Magnetventil 1 weist ferner ein erstes Magnetkernstück 11 mit
einem Axialkanal 12, ein zweites Magnetkernstück 13 mit einem Axialkanal 14 und
einen Anker 15 mit einem Axialkanal 16 auf. Die beiden Magnetkernstücke 11 und 13
sind über eine Hülse 17 miteinander verbunden. Diese Hülse besteht aus einem nicht
magnetisierbaren Material, wie Messing. Die Hülse 17 ist mit dem Magnetkernstück
13 silberverlötet und mit dem Magnetkernstück 11 über ein Gewinde 18 verschraubt,
wobei das Gewinde abgedichtet werden kann, z.B. mit einem handelsüblichen Dichtungsmittel,
wie "Locktite".
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Als Verschlußstück dient eine Scheibe 19 aus elastischem Material,
die von einem Ringrand 20 des Ankers 15 umgeben ist. Der Ventilsitz wird durch einen
Ringrand 21 mit kleinerem Durchmesser als dem Ringrand 20 gebildet. Der Stirnfläche
des Ringrands 20 steht eine Stufe 22 gegenüber. Demzufolge können bei Erregung Magnetlinien
einerseits zwischen der Stirnfläche des Ringrandes 20 und der Stufe 22 übertreten
und wegen der Zusammenpressung der elastischen Scheibe 19 auch zwischen dem Innenumfang
des Ringrandes 20 und dem Außenumfang des Ringrandes 21.
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Der Ventilsitz 21 wird von einem Ringraum 23 umgeben, der einen Fortsatz
24 hat, der den Ventilsitz überlappt. In diesem Uberlappungsbereich befindet sich
ein Drosselkanal 25 in der Form einer Öffnung. Ferner gehen von dem Ringraum 23
Öffnungen 26 aus, die zum Axialkanal 16 des Ankers führen. Der Hub des Ankers ist
durch einen Anschlag 27 am zweiten Magnetkernstück 13 beschränkt.
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Das zweite Magnetventil 2 hat bis auf den Uberlappungsteil 24 des
Ringraums 23 und den Drosselkanal 25 den gleichen Aufbau wie das Magnetventil 1.
Demzufolge ist ein erstes Magnetkernstück 28 mit einem Axialkanal 29, ein zweites
Magnetkernstück 30 mit einem Axialkanal 31, ein Anker 32 mit einem Axialkanal 33
und eine Hülse 34 aus nicht magnetisierbarem Material vorhanden, die mit dem zweiten
Magnetkernstück 30 silberverlötet und mit dem ersten Magnetkernstück 28 über ein
Gewinde 35 verschraubt ist. Es gibt ein Verschlußstück 36 aus elastischem Material
und einen Ventilsitz 37, einen Ringraum 38 und Durchbrüche 39 vom Ringraum zum Axialkanal
33 des Ankers.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Magnetkernstück 11 des
ersten Magnetventils 1 und das zweite Magnetkernstück 30 des zweiten Magnetventils
2 zu einem einstückigen Zentralteil 40 vereinigt. Das erste Magnetkernstück 28 des
zweiten Magnetventils 2 hat einen Flansch 41, das zweite Magnetkernstück 13 des
ersten Magnetventils 1 hat einen Flansch 42. Zwischen die Böden der U-förmigen Bleche
5 und 9 der Magnetventilgehäuse ist eine Tellerfeder 43 gelegt. Ferner sind die
beiden äußeren Magnetkernstücke 28 und 13 je mit einem Innensechskant 44 bzw. 45
versehen.
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Man kann auch auf die Tellerfeder 43 verzichten, beispielsweise wenn
aus den Platten 6 und 10 Lappen gestanzt und herausgebogen werden, die sich zum
Toleranzausgleich verformen. Man kann ferner statt der Innensechskante Außensechskante
verwenden und die Rohranschlüsse innen vornehmen.
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Bei der Montage wird so vorgegangen, daß das zweite Magnetkernstück
13 des ersten Magnetventils 1 mit der angelöteten Hülse 17 mit dem Zentralteil 40,
an welchem bereits die Hülse 34 angelötet ist, verschraubt wird, wobei sich der
Anker 15 bereits an Ort und Stelle befindet. Dann werden von oben her Träger und
Gehäuse des ersten Magnetventils 1, die Tellerfeder 43 sowie Träger und Gehäuse
des Magnetventils 2 aufgeschoben. Alsdann wird der Anker 32 eingesetzt und das erste
Magnetkernstück 28 mit der Hülse 34 über das Gewinde 35 verschraubt, wobei die beiden
Innensechskante
44 und 45 zum Ansetzen der entsprechenden Werkzeuge
dienen.
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Nunmehr ist die gesamte Anordnung betriebsfertig montiert. In Ringnuten-an
den beiden äußeren Magnetkernstücken sind O-Ringe 46 und 47 eingelegt. Durch Uberschieben
von zylindrischen Flanschen 48, 49 an mit Durchbrüchen versehenen Platten 50, 51,
die gegeneinander gespannt werden, kann die Gesamtanordnung festgehalten und gleichzeitig
der elektrische Teil gegen den Druckmittelteil abgedichtet werden.
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Es sei angenommen, daß die dargestellte Anordnung in den Rücklauf
eines durch ein Druckmittel verstellbaren Stellmotors und einen Tank gelegt ist,
wobei die Strömungsrichtung von oben nach unten erfolgt. Sind beide Magnetventile
1 und 2 erregt, ergibt sich der dargestellte Zustand. Die Rückleitung ist abgesperrt.
Wird das zweite Magnetventil 2 entregt, so öffnet es und Druckflüssigkeit kann über
die Drosselöffnung 25 hohen Drosselwiderstandes in den Tank abfließen. Das bedeutet,
daß -solange das Magnetventil 2 entregt ist - das Stellglied allmählich aus seiner
vorgegebenen Lage in Richtung auf die Ruhelage bewegt wird. Wird auch das erste
Magnetventil 1 entregt, so wird der Anker ebenfalls durch das Druckmittel verschoben
und es entsteht eine Drosselöffnung sehr kleinen Widerstandes.
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Demzufolge kann die Druckflüssigkeit sehr rasch vom Stellglied in
den Tank abströmen.
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In Fig. 2 ist eine Abwandlung des Ankers 15 des ersten Magnetventils
1 veranschaulicht. Dieser Anker besitzt eine Stirnfläche 52, auf die ein Verschlußstück
19' in der Form einer dünnen elastischen Scheibe aufgelegt ist. Beispielsweise handelt
es sich um eine Gwnmischeibe mit einer Dicke von 0,2 mm. Diese Scheibe ist auf'die
Stirnfläche 52 aufgeklebt oder aufvulkanisiert. Das Verschlußstück 19' und die Stirnfläche
52 durchsetzt ein Drosselkanal 25', der demnach den Axialkanal 12 des ersten Magnetkernstücks
11 direkt mit dem Axialkanal 16 des Ankers 15 verbindet.