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Magnetventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil mit einem in einer mediumdichten Führungshülse geführten kolbenförmigen Magnetanker, der in Schliessrichtung durch eine Feder beaufschlagt ist und zur Dämpfung der Bewegung mit einem das Volumen der Führungshülse in zwei Räume unterteilenden und in einer Ringnut angeordneten elastischen Führungsring ausgestattet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch Vereinfachung der Dämpfungsmittel des Magnetankers und des damit fest verbundenen Verschlusskörpers ein in seinen Antriebsorganen wesentlich kleineres Magnetventil zu schaffen. Es ist ferner Aufgabe dieser Erfindung, die Steuerung des öffnung-un Schliessvorganges durch einfache und sichere Mittel zu verbessern.
Es sind Magnetventile mit Dämpfung in beiden Endstellungen des Magnetankers bekannt. Damit soll der lautstarke harte Anschlag unterbunden werden. Es sind auch mit Wechselstrom betriebene Magnetventile bekannt, die zum Zwecke der Geräuschdämpfung eine besondere elastische Führung und dämpfende Mittel zur Unterbindung der übertragung von Schwingungen in der einen Endstellung besitzen.
Eine derartige elastische Führung des Magnetankers in der Führungshülse dient jedoch nicht der Dämpfung der Axialbewegung, sondern verhindert nur das frequenzbedingte Anschlagen des Magnetankers an der Führungshülse. Es gibt ferner eine dritte Kategorie der Magnetventile, deren Öffnungs-und/oder Schliessvorgang gedämpft, d. h. verlangsamt, werden soll. Diese Kategorie der Magnetventile wird vorwiegend zur Steuerung der Energiezufuhr zu Gasverbrauchseinrichtungen verwendet, wobei der Öffnungsvorgang durch die Magnetankerbewegung dämpfende Mittel verlangsamt wird. Mit dieser Anordnung wird beim öffnen nicht sofort der volle Querschnitt des Ventildurchganges freigegeben.
Es kann aber auch für den Schliessvorgang eine derartige Dämpfung gefordert werden, womit die schlagartige und noch durch eine Schliessfeder unterstützte Absperrung des Ventildurchganges unterbunden wird.
Es sind auf diesem Gebiet Magnetventile bekannt, deren Magnetanker mit Verschlusskörper durch ein hydraulisches System in der Bewegung gedämpft wird. Auch sind Magnetventile mit einem pneumatischen Bremssystem bekannt. Bei Erregung der Magnetspule wird bei beiden Systemen durch die axiale Bewegung des Magnetankers ein Medium von einem Raum in einen andern Raum gedrückt, wobei dieses Medium direkt durch eine in ihrem Querschnitt der geforderten Dämpfwirkung angepasste Düse oder einen überströmkanal gedrückt wird.
Das Rückströmen des Mediums bei Aufheben der Erregung der Magnetspule und dadurch ausgelöster Rückführung des Magnetankers in die Ausgangsstellung erfolgt bei den bekannten Systemen entweder über dieselbe Düse mit der gleichen dämpfenden Wirkung beim Schliessvorgang des Ventils oder eine in ihrem Querschnitt grösser bemessene zweite Düse oder zweiten überströmkanal, wobei diese Verbindungsdüsen oder-kanäle durch geeignete Mittel jeweils in einer Durchflussrichtung gesperrt sind. Diese Systeme sind ausserhalb des Magnetsystems demselben zugeordnet.
Die mit hydraulischer Dämpfung arbeitenden Magnetventile sind, abgesehen von der temperaturabhängigen Viskosität einer derartigen Flüssigkeit und der damit verbundenen mitunter über einen grösseren Bereich schwankenden Dämpfungswirksamkeit und hinsichtlich der Nichtkomprimierbarkeit der verwendeten Flüssigkeit, mit Membranen ausgerüstet, die die Volumenveränderungen
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aufnehmen müssen, wodurch die Öffnungs- und/oder Schliess zeiten streuen.
Auch in bekannten pneumatischen Dämpfungssystemen werden Membranen als Trennwand zwischen zwei Räumen verwendet, wobei das Medium über eine Düse durch die Magnetankerbewegung von einem Raum in einen andern Raum gedrückt wird. Bei allen bekannten Dämpfungssystemen steuert der Magnetanker über Spindelanordnungen das System einer Dämpfung der Bewegungen. Es ist zwar auch bekannt, das gesamte Magnetsystem in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Gehäuse unterzubringen und den Magnetanker als Verdrängungskolben wirken zu lassen, jedoch sind in diesen Magnetventilen, abgesehen von der temperaturabhängigen Viskosität der Flüssigkeit, die einwandfreie Führung und das Spiel des Magnetankers in der Ankerführungshülse einige der wichtigen Faktoren, die einen grossen Streubereich der Dämpfungswirksamkeit nicht einengen können.
Gemäss der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist deshalb als Mittel zur Dämpfung der Magnetankerbewegung und damit der Bewegung des Ventilverschlusskörpers vorgesehen, dass die im Magnetanker angeordnete zur Aufnahme eines elastischen O-Ringes dienende Ringnut breiter als zur Aufnahme und der Durchmesser eines Teiles dieser Breite kleiner als zur Anpressung des O-Ringes an die Führungshülse erforderlich ist. Mit diesem Merkmal wird mit einfachen Mitteln eine auf die Arbeitsbewegung des Magnetankers bezogene unterschiedliche Dämpfung erreicht.
Die durch die unterschiedlichen Durchmesser der Ringnut entstandene Auflauffläche erhöht den Anpressdruck an die Führungshülse bei der entsprechenden Bewegung durch Auflaufen des O-Ringes auf diese Fläche, wobei in der andern Bewegungsrichtung der O-Ring in die Nut, d. h., von der Auflauffläche heruntergeschoben und/oder gerollt wird und dadurch eine geringere Dämpfung erfolgt.
In Verbindung mit der entsprechenden Ausbildung der Ringnut ist es auch möglich, dass der durch den kleineren Durchmesser des Teiles der Ringnut entstehende Raum über einen Überströmkanal mit dem einen durch den O-Ring unterteilten Raum der Führungshülse in Verbindung steht. Durch diesen überströmkanal ist es möglich, die grössere Undichtheit des O-Ringes bei der Schliessbewegung des Magnetankers vorbestimmbar zu vergrössern und somit den Abschluss zu beschleunigen.
Es ist ein weiteres Merkmal, dass im kolbenförmigen Magnetanker ein weiterer, beide durch den O-Ring getrennten Räume der Führungshülse miteinander verbindender, die Dämpfungswirkung der Bewegung des Magnetankers in einer Dichtung bestimmender überströmkanal angeordnet ist.
Der dieser Erfindung zugrundeliegende Magnetanker wird in der Führungshülse mittels Spindeln zentrisch geführt, wobei eine dieser Spindeln den Ventilverschlusskörper trägt. Die vorzugsweise in Kunststoffbuchsen verhältnismässig gasdicht gelagerten Spindeln besitzen an den Lagerstellen die Gleitfähigkeit verbessernde Oberflächenüberzüge oder sind aus einem derartige Eigenschaften aufweisenden Material gefertigt.
Die gasdichte Führung des Magnetankers in der Führungshülse und der damit erreichbare gasdichte Abschluss des Raumes in der Führungshülse ohne Verwendung einer Membran, schafft die Voraussetzung für eine in engen Grenzen zu haltende Dämpfungswirksamkeit der Magnetankerbewegung gemäss der Erfindung.
In den Zeichnungen sind die Erfindungsmerkmale schematisch dargestellt. Es zeigt : Fig. l einen Magnetteil des Magnetventils mit Ventilverschlusskörper, Fig. 2 einen Magnetanker mit einem Überströmkanal zur Ringnut und Fig. 3 einen Magnetanker mit einem überströmkanal zur Ringnut und einem die Ringnut überbrückenden überströmkanal.
In den Figuren der Zeichnungen werden die gleichen Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Der Magnetteil ist mit die Führungshülse mit-2--, die Magnetspule mit-3--, die innere Führungsbuchse mit--4--und die äussere Führungsbuchse mit --5-- bezeichnet. In der
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--6-- angeordnet,mit --8-- bezeichneten Verschlusskörper trägt.
Der schematisch dargestellte Ventilsitz ist mit-9bezeichnet, die den Verschlusskörper-8-auf den Ventilsitz-9-drückende Schliessfeder mit - -10--. Der Magnetanker --6-- wird durch eine zweite, vorzugsweise mit einer kunststoffbeschichteten Oberfläche--11--versehenen Spindel-12-in der äusseren
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--5-- geführt.O-Ring--14--, der das Volumen innerhalb der Führungshülse--2--in einen unteren Raum - und einen oberen Raum--16--unterteilt. Die Ringnut --13-- ist breiter als zur Aufnahme des O-Ringes--14--erforderlich und ist durch unterschiedliche Durchmesser auf dieser Breite mit einer Auflauffläche-19-für den O-Ring-14-versehen.
Der O-Ring-14-ist mit seinen Durchmessern so gewählt, dass selbst im Bereich des kleineren Durchmessers der Ringnut
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--13-- ein bestimmter, wenn auch geringer, Anpressdruck vorhanden ist. Dieser geringe Anpressdruck genügt um den O-Ring--14--in dieser Stellung bei Beginn der Ankerbewegung--17--zu halten und so ein Auflaufen auf den grösseren Durchmesser (Auflauffläche--19--) der Ringnut --13-- zu erzwingen, reicht aber für eine vollkommene Abdichtung bei rückläufiger Bewegung des Magnetankers --6-- nicht aus, so dass ein zwangsläufiger Ausgleich des Mediums der durch den O-Ring--14-- geteilten Räume-15, 16- der Führungshülse --2-- erfolgen kann. In Verbindung mit der
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Bei Erregung der Magnetspule --3-- wird der Magnetanker --6-- mit dem Verschlusskörper --8-- in Pfeilrichtung --17-- entgegen der Wirkrichtung der Schliessfeder --10-- bewegt. Der O-Ring-14-verharrt zunächst durch seinen geringen Anpressdruck an die Führungshülse--2-- und wird durch die Auflauffläche-19-in der Ringnut-13-stärker angepresst und schliesslich vom Magnetanker --6-- mitgenommen. Das sich im äusseren Raum --16-- befindliche Medium wird an dem nunmehr nur noch eine geringe Undichtheit aufweisenden O-Ring-14-vorbeigezwungen, was zu einer starken Bremsung der Ankerbewegung --17-- führt.
Bei Unterbrechung der Erregung der Magnetspule --3-- wird der Verschlusskörper--8--und der damit verbundene Magnetanker --6-- durch die Kraft der Schliessfeder-10-in die Verschlussstellung zurückgeführt, wobei der O-Ring--14--zunächst von der Auflauffläche --19-- abgezogen, dadurch einen geringeren Anpressdruck und damit verbundene grössere Undichtheit erhält, und dann mitgenommen wird. Durch die grössere Undichtheit erfolgt ein schnellerer Druckausgleich des Mediums der Räume--15, 16-- und somit eine, bezogen auf die Öffnungsbewegung, schnellere Bewegung des Magnetankers--6--.
In der Fig. 2 ist der durch den kleineren Durchmesser des Teiles der Ringnut-13- entstehende Raum über einen überströmkanal --21-- mit dem Raum--16--verbunden. Durch
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Zeit vom Aufhören der Erregung der Magnetspule --3-- bis zum Abschluss des Ventildurchganges --18-- durch den Verschlusskörper --8-- verkürzt werden.
In der Fig. 3 ist ausserdem im Magnetanker --6-- ein die unterschiedliche Dichtung des O-Ringes-14-in beiden Richtungen überbrückender Überströmkanal --20-- angeordnet. Mit
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richtungen vorgegeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetventil mit einem in einer mediumdichten Führungshülse geführten kolbenförmigen Magnetanker, der in Schliessrichtung durch eine Feder beaufschlagt ist und zur Dämpfung der Bewegung mit einem das Volumen der Führungshülse in zwei Räume unterteilenden und in einer Ringnut
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im Magnetanker (6) angeordnete zur Aufnahme eines elastischen O-Ringes (14) dienende Ringnut (13) breiter als zur Aufnahme und der Durchmesser eines Teiles dieser Breite kleiner als zur Anpressung des O-Ringes (14) an die Führungshülse (2) erforderlich ist.
2. Magnetventil mit einem in einer mediumdichten Führungshülse geführten kolbenförmigen