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Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil entsprechend der Patentschrift DE 38 14 765 C2 Ein Merkmal dieses Magnetventils ist, dass die auf den Ventilstössel jeweils in den Endstellungen wirkende Permanentmagnetkraft überwiegend in einer Feder mit Kraftumkehr, z. B in einer Tellerfeder oder seperaten Federn gespeichert wird, wobei die freiwerdenden Federkräfte nach Einschalten des Elektromagneten und Abbau der Permanentmagnetkräfte, die Betätigung unterstützen.
In der Praxis hat sich hierbei gezeigt, dass Tellerfedern eine sehr hohe Hysterese in der Federcharakteristik und grosse Abweichung in der Kennlinie von Feder zu Feder (Reproduzierbarkeit) aufweisen und die Kraftumkehr zwischen den Endlagen, auch bei getrennten Federn, ohne Unterbrechung praktisch nicht realisierbar ist Die Verwendung von Schraubenfedern ist durch die geforderte hohe Federkonstante und begrenzte Baugrösse erschwert Ein Nachteil dieser Bauweise ist, dass die Federkräfte von aussen nicht einstellbar sind.
Weiterhin wird der Forderung der elektrischen Redundanz, vordringlich in der Raumfahrt, in bekannter Weise durch Parallelschaltung der Spulen entsprochen Bei Ausfall einer Spule muss die verbleibende intakte Spule eine geforderte Mindestleistung erbringen. Dies erfordert eine entsprechend grosse Dimensionierung der Spulen Eine Ausführung mit mehreren parallel geschalteten Spulen erhöht die Schaltzeit des Magnetventils unzulässig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die für die Funktion des Magnetventils erforderliche Federkraft mit Kraftumkehr eine geringe Hysterese, reproduzierbare Herstellung und Einstellbarkeit von aussen aufweist Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Ventilschaft einen kugeligen Kopf aufweist, der von zwei Federringen aufgenommen wird, die axial verschiebbar im Federraum des Verschlussteils gelagert sind, wobei sich zwischen dem ersten Federring und einer im Gehäuse gelagerten Hülse eine vorgespannte Schraubenfeder und zwischen dem zweiten Federring und einem Federteller eine zweite vorgespannte Schraubenfeder befindet, wobei der Federteller über die Stellschraube mit dem Verschlussteil verbunden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die redundanten Spulen des Magnetventils der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Leistungsminderung bei Ausfall einer Spule gering ist. Dies wird dadurch erreicht, dass jede der parallel geschalteten Spulen als zwei in Serie geschaltete Spulen ausgeführt, mit Mittelanzapfungen versehen, und diese über eine Brücke verbunden sind
Fällt eine der in Serie geschalteten Spulen aus, wirkt die verbleibende parallel geschaltete Spule in bekannter Weise. Der verbleibende intakte Spulenanteil der ausgefallenen Parallelspule wirkt über die Mittelanzapfung zusätzlich und bewirkt durch die nun gegebene Schaltung einen erhöhten Strom durch alle verbleibenden Spulen
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Magnetantnebes mit einer Anordnung der Schraubenfedern und der Krafteinleitung auf den Anker, der Stellschraube und dem Blockschaltbild der Spulenanordnung.
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung der Schraubenfedern als Ausschnitt.
Fig. 3 das elektrische Blockschaltbild der Spulenanordnung mit Mittelanzapfung.
Fig. 1 zeigt den Magnetantrieb des Magnetventils der eingangs erwähnten Art mit dem Elektromagneten zum Öffnen des Ventils, bestehend aus den parallelen Spulen 4 und 5 und dem Elektromagneten zum Schliessen des Ventils, bestehend aus den parallelen Spulen 6 und 7. Die Magnetkraft des Permanentmagneten 2 wirkt auf den Anker 3 mit dem der Ventilstössel 1 und der Schaft 8 fest verbunden sind.
Fig. 2 die Anordnung der Schraubenfedern im Detail mit den beiden, hintereinander angeordneten Federn 10 und 11. Zwischen diesen ist in Fedemngen 12 und 13 der Schaft 8 mit kugeligem Kopf kraftschlüssig mit dem Anker 3 verbunden. Die Feder 11 ist über Federteller 16 und Stellschraube 17 verstellbar angeordnet.
Fig. 3 zeigt als Beispiel eines bistabilen Magnetantriebes das elektrische Blockschaltbild mit der parallelen Anordnung der Spulen für den Elektromagneten zum Öffnen (a) und den Elektromagneten zum Schliessen (b). Die Spulen 4 und 5 des Elektromagneten zum Öffnen sind jeweils mit einer Mittelanzapfung 19 versehen und diese über eine Brücke 20 miteinander verbunden ; dergestalt, dass der Widerstand der ersten Spulenanteile 4-2/5-2 jeweils etwa gleich gross ist.
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Dadurch wird erreicht, dass im intakten Zustand der Spulen über die Brücke 20 kein Strom fliesst.
Die Funktion des Magnetantriebes ist identisch dem, mit parallelen Spulen ohne Mittelanzapfung.
Der Elektromagnet zum Schliessen ist mit parallelen Spulen 6 und 7 dargestellt. Diese Spulen konnen ebenso wie der Elektromagnet zum Öffnen mit Mittelanzapfung versehen werden.
Im Falle eines Ausfalls einer Spule, beispielsweise Spule 4-1, wird die verbleibende Spule 4-2 über die Mittelanzapfung 19 der Spule 5 mit Strom versorgt. Die verbleibenden 3 Spulen werden mit Strom durchflossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetventil mit zylindrischem Gehäuse, in dem ein Elektromagnet, ein Permanentmagnet und zwei Federn angeordnet sind, und in dem ein Ventilstössel und ein Schaft, die mit einem diese verbindenden Anker verschraubt und axial verschiebbar gelagert sind, wobei das Gehäuse auf der ventilsitz-abgewandten Seite von einem eingeschraubten Ver- schlussteil abgeschlossen wird, der zusammen mit einer Hülse einen Federraum bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (8) einen kugeligen Kopf (9) aufweist, der von zwei Federringen (12, 13) aufgenommen wird, die axial verschiebbar im Federraum (14) gelagert sind, und dass die beiden Federn als Schraubenfedern (10), (11) ausgebildet sind, wobei sich zwischen Federring (12) und Hülse (15) die vorgespannte Schraubenfeder (10)
und zwischen Federnng (13) und Federteller (16) die zweite vorgespannte Schraubenfeder (11) befindet und der Federteller (16) über die Stellschraube (17) mit Verschlussteil (18) verbunden ist.