DE2904573C2 - Von einem regelbaren Elektromagneten betätigtes hydraulisches Ventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein von einem regelbaren Elektromagneten betätigtes hydraulisches Ventil, wie Druck-, Strom- und Wegeventil, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In bekannter Weise (Prospektblatt SD 8.1 der Fa. Waterman vom 05.12. !966) ist bei diesen Geräten der Elektromagnet unmittelbar mit dem Gehäuse des jeweiligen hydraulischen Ventiles flüssigkeitsdicht nach außen verbunden, wobei zwischen dem zu betätigenden Element des hydraulischen Ventils und dem Ankerraum des Elektromagneten zur Vermeidung von Dichtungsreibung Flüssigkeilsverbindung besteht.

Der Ankerraum ist deshalb mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Der Ankerstößel wirkt unmittelbar mit dem zu betätigenden Element des hydraulischen Ventiles zusammen, und zwar mit einer von der Stromaufnahme des Elektromagneten abhängigen Magnetkraft Die Magnetkraft bestimmt somit die Einsteilung des zu betätigenden Elementes, wie den Schließkörper bei Druckventilen, die Blende bei Stromventilen und den Steuerkolben oder Ventilkörper von Wegeventilen.

Da der Anker des Elektromagneten und damit auch dessen Stößel die Einstellbewegungen des zu betätigen' den Elementes mitmacht, strömt je nach Ankerbewe- 5s gung die Hydraulikflüssigkeit vom im Magnetinneren liegenden Ankerraum in den außen liegenden Ventilgehäuseraum und umgekehrt Bei der Auszugsbewegung des Ankers verkleinert sich das im Ankerraum befindliche Stößelvolumen. Entsprechend diesem Stö· μ ßelvolumen strömt Hydraulikflüssigkeit vom außen liegenden Ventilgehäuseraum in den Ankerraum ein. Bei der Einzugsbewegung des Ankers vergrößert sich das im Ankerraum befindliche Stößelvolumen, so daß entsprechend diesem Stößelvolumen Hydraulikflüssig- μ keil vom Ankerraum heraus in den außen liegenden Ventilgehäuseraiim strömt. Die von der Hydraulikflüssigkeit mitgeführten Schmutzpartikel setzen sich wäh rend dieser Strömung in dem engen Spalt zwischen Polrohr und Anker fest und bewirken ein mechanisches Verklemmen des Ankers im Polrohr, so daß die Funktion des Elektromagneten beeinträchtigt ist Die Folge davon ist, daß zur Reinigung des Elektromagneten dieser vom hydraulischen Ventil abmontiert werden muß.

Um zu vermeiden, daß Schmutzpartikel in den Ankerraum von elektromagnetbetätigteit Geräten gelangen, ist es bekannt, entweder die gesamte Arbeitsflüssigkeit zu filtern (DE-AS 11 02 513) oder den Anker auf beiden Seiten miitels eines Stößels zu lagern, wobei das dem hydraulischen Ventil abgewandte Stößelende aus dem Ankerraum herausgefühht wird. Hierbei erfolgt im Ankerraum lediglich eine Verschiebung der Hydraulikflüssigkeit von der einen Seite des Ankerraumes in den anderen und umgekehrt, je nach Betätigungsrichtung des Ankers. Eine freie Verbindung des Ankerraumes zum Geräteraum ist bei einer solchen Lagerung des Magneten nicht vorgesehen. Die einzige Verbindung des Ankerraumes mit dem Ventilraum stellt bei dieser Ausführung der Lagerspait des dem hydraulischen Gerät zugewandten Stößelendes dar. Dieser Spalt ist so klein, daß die evtl. über diesen in den Ankerraum eintretenden Schmutzpartikel keine Verstopfung des Ankerraumes bewirken können. Dasselbe gilt bei der Lagerung des Ankers nach der DE-AS 11 10 013. Auch bei dieser vorbekannten Ankerlagerung wird der dem Gerät abgewandte Stößelbereich aus dem Ankerraum nach außen geführt, so daß innerhalb des Ankerraumes bei Betätigung dos Ankers lediglich eine Verschiebung der Hydraulikflüssigkeit von der einen zur anderen Ankerraumseite erfolgt Im Gegensatz dazu ist beim Anmeldungsgegenstand eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Ankerraumes je nach Betätigungsrichtung des Ankers gegeben.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß lediglich das eine dem Ventil zugewandte Stößelende aus dem Ankerraum herausgeführt ist, während sich das andere gegenüberliegende Stößeleade meinem Raum befindet der mit dem Ankerraum eine Raumeinheit bildet.

Durch die Vergrößerunn bzw. Verkleinerung dieser Raumeinheit erfolgt bei jeder Betätigung des Ankers ein Ansaugen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ventilraum in die Raumeinheit bzw. ein Ausstoßen von Hydraulikflüssigkeit aus der Raumeinheit in den Ventilraum. Durch diesen dauernden Austausch von Hydraulikflüssigkeit gelangen die Schmutzpartikel in den Ankerraum und setzen sich dort ab und verstopfen im Laufe der Zeit den Ankerraum.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem druckdicht nach außen abgekapselten etektromagnelbetätigten Ventil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 die Möglichkeit zu schaffen, den Ankerraum weitgehend frei von Schmutzablagerungen zu halten.

Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht

Dadurch, daß der Anker auf einem durchgehenden Stößel befestigt ist, der zu beiden Seiten des Ankers in ortsfesten Lagerkörpern geführt ist, wird der Volumenaustausch zwischen Ankerraum und Ventilgchäuseraum auf ein Kleinstmaß beschränkt und damit auch die gegebenenfalls über das Filter in den Ankerraum eindringenden Schmulzpartikel. so daß ein Klemmen des Ankers im Spaltrohr nicht zu befürchten ist.

Zum anderen werden durch die Bemessung des den Ankerraum mit dem Geräteraum verbindenden Filters

kleine Strömungsgeschwindigkeiten der dem Ankerraum zu- und abströmenden Hydraulikflüssigkeit sicherstellt, so daß die durch das Filter bedingten Strömungsverluste klein zu halten sind.

Durch die Lagerung des Ankers über dessen Stößel mit geringem Lagerspiel zwischen Stößel und Lagerkörper und durch das zwischengeschaltete Filterelement werden die mitgeführ'en Schmutzpartikel vom Ankerraum weitgehend fern gehalten.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch 2.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung weist eine einzige Abbildung auf, die einen Axialschnitt durch den regelbaren Elektromagneten und einen mit diesem wirkungsmäßig verbundenen vorgesteuerten Druckminderventil als hydraulisches Ventil zeigt

In der Abbildung ist mit 1 das Hauptsteuerventil, mit 2 das Vorsteuerventil und mit 3 der regelbare Elektromagnet bezeichnet. Das Gehäuse 4 des Hauptsteuerventils weist die Anschlüsse A und Sauf, wobei der Abschluß B mit der nicht dargestellten Druckmittelquelle in Verbindung steht. Vom mit dem Anschluß B eine Verbindungseinheit bildenden Zuflußventilraum 5 fühht ein Kanal 6 zu einem Stromregelgerät 7 im Gehäuse 8 des Vorsteuerventils 2. Der Ausgang 9 des Stromregelgerätes 7 ist über den Kanal 10 mit dem Steuerraum 11 des Hauptsteuerventils verbunden. Außerdem steht dieser Steuerraum 11 über den Kanal 13 mit dem ringförmigen Zuflußraum 14 des Vorsteuerventils in Verbindung. Der Ventilsitzkörppr 15 des Vorsteuerventils weist eine den Ventilsitz 16 bildende Stufenbohrung 18 auf, die über eine Querbohrung 19 mit dem ringförmigen Zuflußraum 14 verbunden ist. Der J5 kegelförmige Schließkörper 21 des Vorsteuerventils, der in der gezeigten Regelstellung auf den Ventilsitz 16 aufsitzt, weist einen mit Längsnuten 22 versehenen Führungsteil 23 auf, der in einer Gehäusebohrung 24 geführt ist un^ dessen Stirnseite 25 mit der Kugel 26, die -»o in einer Aussparung 27 des Stößelendes 28 gelagert ist, in kraftschlüssiger Verbindung steht. Der den Anker 30 des Elektromagneten 3 tragende Stößel 31 ist zu beiden Seiten des Ankers 30 in ortsfesten Lagerkörpern 32,33 gelagert. Der Lagerkörper 32 ist in einer Ausnehmung 34 des Magnetpols 35 und der Lageri.örper 33 in einer Ausnehmung 36 eines Aufnahmekörpers 37 befestigt. Der Aufnahmekörper 37 weist eine Abslüizfläche 38 für eine Druckfeder 39 auf, die sich mit ihrem Ende 40 an einem mit dem Stößel 31 mittels einer Madenschraube so 42 befestigten Federteller 43 abstützt und damit den Stößel mit Anker 30 in Öffnungsrichlung des Schließkörpers 21 des Vorsteuerventils 2 belastet.

Der von den untereinander verbundenen Einzelräumen 45, 46, 47 und 48 gebildete Ankerraum steht über einen Kanal 50 im Magnetpol 35 sowie das Filterelement 51 mit dem Ventilgehäuseraum 52 des Vorsieuerventils in Verbindung. Der Ventilgehäuseraum 52 steht über den Gehäusekanal 53 und weiter mit Anschluß y mit dem Tank in Verbindung. Das Filterelement 51 ist als kreisförmige runde Scheibe ausgebildet, die in einer entsprechenden Ausnehmung 55 des Magnetpols 35 angeordnet und mittels des Klemmringes 56 befestigt ist. Die Maschenweite des FilltTclemcntcs 51 ist kleiner als der Spalt 57 /wischen der Ankeraußcnfliiche 59 und <'' der Innenfläche 50 d<\a l'olrohrs 61. das die elektrischen Wicklungen 62 des F-;ic!;^|roniagneten vom Ankcrratim 46 trennt. Durch die geringe Maschenweite des Füterelementes wird ein Klemmen des Ankers im Bereich des Polrohres infolge eindringender Schmutzpartikel unterbunden. Die wirksame Filterfläche de;, Filterelementes ist größer als die Querschnittsfläche des Stößelendes 28 im Bereich des Lagerkörpers 32, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Regelflüssigkejt durch das Filterelement klein ist und damit auch die Verschmutzung des Filterelementes durch mitgeführte Schmutzpartikel.

In der gezeigten Ausgangslage des in einer im Gehäuse 4 befestigten Führungshülse 65 geführten Regelkolbens 66 ist über die Ausnehmungen 67 in der Führungshülse 65 und über die Ausnehmungen 68 im Regelkolben 66 der mit dem Anschluß B eine Raumeinheit bildende Zuflußventilraum 5 mit dem mit dem Anschluß A eine Raumeinheit bildenden Abflußventilraum 69 ungedrosselt verbunden, so daß unter Berücksichtigung von geringen Strömungsverlusten im die Verbraucherseite bildenden Abflußventilraum 69 annähernd der gleiche Druck herrscht wie im Zuflußventil 5. Solange der Veritfaucherdruck im Abflußventilraum 69 niedriger ist als der der am Elektromagneten eingestellten Magnetkraft entsprechende Druck, bleibt der Schließkörper 21 ir· der gezeigten Schließlage, und der Regelkolben 66 hält die Verbindung vom Anschluß B nach Anschluß A voll geöffnet Steigt der Verbraucherdruck im Abflußventilraum 69 bis an den am Elektromagneten eingestellten Regeldruck, öffnet der Schließkörper 21 durch Oberwinden der Magnetkraft Jetzt fließt über das Stromregelgerät 7, den Steuerraum 11, ringförmigen Zuflußraum 14, Ventilsitz 16, Längsnuten 22, Ventilgehäuseraum 52, Gehäusekajial 53 und Anschluß ySteuerflüssigkeit in den Tank. Die Steuerflüssigkeit wird am geöffneten Schließkörper 21 so weit abgedrosselt daß ihr Druck dem am Elektromagneten eingestellten Druck entspricht. Dieser Steuerdruck beaufschlagt den Regelkolben 66 in Öffnungsrichtung, während der im Abflußventilraum 69 herrschende Verbraucherdruck den Regelkolben in Schließrichtung beaufschlagt. Steigt der Druck im Anschluß B über den durch die Magnetkraft am Schließkörper 21 eingestellten Regeldruck, bewegt sich der Regelkolben 66 in Schließrichtung.

Die Steuerkante 70 des Regelkolben? 66 drosselt hierbei den Zustrom der Arbeitsflüssigkeit aus dem Zuflußventil 5 zum Abflußventilraum 69 soweit ab, daß der Verbraucherdruck im Abflußventilraum 69 dem am Elektromagneten eingestellten Regeldruck im Steuerraum 11 entspricht, zuzüglich dem geringen Betrag der Druckdifferenz, die uich durch die geringe Kraft der Druckfeder ergibt.

Unabhängig vom Driick im Zuflußvenlil 5 und Stuieivaum 11 regelt das Stromregelgerät 7 einen konstanten Steuerölstrom, dessen Druck im Steuerraum 21 vom Regeldruck des Elektromagneten auf den Schließkörper 21 beliebig nach oben und unten verändert werden kann. Steigt der Druck im Anschluß A über den eingestellten Druck am Schließkörper 21,dann bewegt sich der Regelkolben 66 soweit in Schließrichtiing. bis die Steuerkante 70 die Ausnehmungen 67 in der Fiihrungshülsc 65 schließt und somit der Flüssigkeitsstrom vom Anschluß B nach A unterbrochen ist. In dieser Stellung ist die Steuerkante 72 des Regelkolbcns 66 über ύ.·η Ringk.-nal 73 mit den Bohrungen 74 verbunden, so dal.l sich das eingespannte Ölvoliimen im Anschluß A über die Ausnehmungen 68. den Ringkanal 71. die Steiierkanlc 72. den Ringkanal 7 J. die Bohrungen

74, den Steuerraum II. den Kanal 1.3. den ringförmigen Zuflußraum 14. den Ventilsit/ 16. den Längsnuten 22, den Ventilgehäuseraum 52. den Gehäusekanal 5.3 und den Anschluß y bis auf den am Schließkörper 21 eingestellten Druck entspannt.
Der mit dieser Funktion verbundene Flüssigkeitsaustausch am Elektromagneten zwischen Ankerraum und Ventilgehauseraum 52 ist äußerst gering, so daß nur ein geringer Teil feinster .Schmutzpartikel in den Ankerraum eindringt, ohne die Funktionstüchtigkeit des Elektromagneten beeinträchtigen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Von einem regelbaren Elektromagneten betätigtes hydraulisches Ventil, wie Druck-, Strom- oder Wegeventil, wobei der Ankerraum des Eiektromagneten durch seine unmittelbare Verbindung mit dem Ventilgehäuseraum mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (30) auf einem durchgehenden Stößel (31) befestigt ist, der zu beiden Seiten des Ankers in ortsfesten Lagerkörpern (32,33) gelagert ist, daß der Raum (48), in dem der dem Ventilgehäuseraum (52) abgewandte Lagerkörper (33) sowie das Ende des in diesem Lagerkörper gelagerten Stößels liegen, mit dem Ankerraum eine Raumeinheit (45, 46, 47, 48) ;5 bildet und daß die Flüssigkeitsverbindung des Ankerraumes mit dem Ventilgehäuseraum (52) über ein Filterelement (51) erfolgt, wobei die wirksame Filterfläche des Filterelementes (51) größer ist als die Querschntttsfläche des in den Ventilgehäuseraum (52) nineinragenden Stößelendes (28).

   Z Ventii nach Anspruch i, wobei der Elektromagnet ein Polrohr zum Schutz der elektrischen Wicklungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Filterelementes (51) kleiner als der Spalt (57) zwischen der Ankeraußenfläche (59) und der Innenfläche (60) des Polrohrs (61) ist.