Elektromagnetisch betätigbares Ventil Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit einem Ventilgehäuse, an das ein Hohlkörper angeschlossen ist, der in ein Ge häuse hineinragt, das die Wicklung eines einen Teil des Hohlkörpers umgebenden Elektromagneten ent hält, dessen Anker in dem Hohlkörper verschiebbar und mit dem Ventilkörper verbunden ist.
Das Ventil zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, dass der Hohlkörper von einem an das Ventilgehäuse an geschlossenen, mit einer Bohrung versehenen Verbin dungsstück aus ferromagnetischem Material, einem hohlzylindrischen Körper aus ferromagnetischem Ma terial und einer dazwischenliegenden Buchse aus nichtferromagnetischem Material gebildet ist.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt dargestellt.
Das dargestellte Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 1, das einen Eintrittsstutzen 2, einen mit demselben in Flucht liegenden Austrittsstutzen 3 und eine Zwi schenwand 4 aufweist. Die Zwischenwand 4 ist mit einer Bohrung 5 versehen, deren oberer Rand den Sitz 6 für den kugelförmigen Ventilkörper 7 bildet. Der Eintritts- und der Austrittsstutzen sind mit An schluss-Innengewinden 8 bzw. 9 versehen. Das Ventil gehäuse weist noch einen dritten, mit Innengewinde 10 versehenen Stutzen 11 auf, der auf den Stutzen 1 und 2 sowie der Zwischenwand 4 senkrecht steht und in den ein Verbindungsstück 12 eingeschraubt ist. Eine Dichtung 13 befindet sich zwischen einer Schulter des Verbindungsstückes 12 und dem oberen Rand des Stutzens 11.
Das Verbindungsstück 12 verbindet das Ventil gehäuse 1 mit einem Gehäuse 14, in dem sich eine Magnetwicklung 15 befindet. Das Gehäuse 14 besteht aus einer unteren Scheibe 16, einer oberen Scheibe 17 und einem Mantel 18, der mit der Peri- pherie dieser Scheiben 16 und 17 fest verbunden ist, z. B. durch Presssitz. Die untere Scheibe 16 weist eine zentrale Bohrung 19 auf, durch die ein vom Verbindungsstück 12 gebildeter Stutzen 20 hindurch ragt, auf den die Scheibe 16 aufgeschoben ist.
Die obere Scheibe 17 weist eine zentrale Bohrung 21 auf und ist auf einen mit einer axialen Bohrung 22 versehenen Körper 23 aufgeschoben. Das obere Ende des Stutzens 20 und das untere Ende des hohlzylin- drischen Körpers 23 sind durch eine Buchse 24, die in Schultern 25 bzw. 26, dieses Stutzens bzw. Körpers eingreift, fest miteinander verbunden, z. B. verlötet. Diese Buchse 24 besteht aus nichtferro- magnetischem Material, z. B. Messing, während die Teile 16-18, 20 und 23 aus ferromagnetischem Ma terial, z. B. Stahl, bestehen und den magnetischen Kreis eines durch sie und die Wicklung 15 gebil deten Elektromagneten bilden.
Der Anker des Elektromagneten wird durch einen zylindrischen Eisenkörper 27 gebildet, der in der Buchse 24 und in einer zentralen Bohrung 28 des Verbindungsstückes 12 verschiebbar angeordnet und durch einen Schaft 29 mit der Ventilkugel 7 verbun den ist, wobei Anker, Schaft und Ventilkugel aus einem Stück bestehen. Der Durchmesser des Ankers 27 ist etwas geringer als der Durchmesser der Boh rung 28 und der Innendurchmesser der Buchse 24, die einander gleich sind. Zur Führung des Ankers 27 in der Bohrung 28 ist auf demselben ein Messing ring 30 aufgezogen.
Der Messingring 30 hat in der Bohrung 28 ein kleines Spiel, indem sein Durch messer vorzugsweise ungefähr 0,5 mm kleiner ist als derjenige der Bohrung 28.
Die Wicklung 15 ist auf einem Spulenkörper 31 aus Isoliermaterial angeordnet, der innen an den Teilen 23, 24, 20 und stirnseitig an den Scheiben 16 bzw. 17 anliegt. Die schematisch dargestellten Anschlussklemmen für die Wicklung 15 sind mit 32 bezeichnet.
Der obere Teil der Bohrung 22 des hohlzylindri schen Körpers 23 ist mit Innengewinde 33 versehen, und in dasselbe ist eine Hohlschraube 34 ein geschraubt, in der das obere Ende einer Stange 35 geführt ist, die unten mit einem Kopf 36 versehen ist, der in der Bohrung 22 geführt ist und aus nicht- ferromagnetischem Material, z. B. Bronze, besteht. Eine Tellerfeder 37, die zwischen der Hohlschraube 34 und dem Kopf 36 angeordnet ist, drückt letzteren gegen einen kegelstumpfförmigen Endteil 38 des Ankers 27 und damit die Ventilkugel 7 auf ihren Sitz 6.
Durch Einstellen der Hohlschraube 34 kann man somit den Schliessdruck der Ventilkugel 7 dem auf der Eingangsseite des Ventils herrschenden Flüs- sigkeits- oder Gasdruck entsprechend einstellen. Das untere Ende des Körpers 23 weist eine konische Ausnehmung 39 auf, deren Konizität derjenigen des kegelstumpfförmigen Endteils 38 gleich ist.
In das obere Ende des Innengewindes 33 der Bohrung 22 ist ein Zapfen 40 unter Zwischenlage einer Dichtung 41 eingeschraubt. Das aus der Boh rung 21 der Scheibe 17 herausragende Ende des zylindrischen Körpers 23 ist mit Aussengewinde 42 versehen, und auf dasselbe ist eine Mutter 43 auf geschraubt, welche das Gehäuse 14, das als Ganzes auf die fest miteinander verbundenen Teile 12, 24, 23 aufgeschoben ist, auf dem Verbindungsstück 12 fest hält. Zwischen einer Schulter 44 des Verbindungs stückes 12 und der unteren Scheibe 16 ist eine dünne Einlagescheibe 45 vorgesehen. Durch Wahl der Dicke dieser Einlagescheibe kann der Abstand zwischen dem oberen Endteil 38 des Ankers 27 und der konischen Ausnehmung 39 des Körpers 23 eingestellt werden.
Die Einlagescheibe 45 kann selbst verständlich auch wegfallen, falls sich die Einstellbar keit bei der Seriefabrikation als überflüssig erweist.
Wenn man die Wicklung 15 erregt, verläuft der Magnetfluss fast überall in ferromagnetischem Ma terial, nämlich im hohlzylindrischen Körper 23, in der oberen Scheibe 17, dem Mantel 18, der unteren Scheibe 16 und dem Stutzen 20, der vom Anker 27 nur durch einen sehr schmalen, ringförmigen Spalt 46 getrennt ist. Das untere Ende des Körpers 23 mit der Ausnehmung 39 zieht daher das kegel- stumpfförmige Ende 38 des Ankers 27 an, so dass letzterer sich gegen den Druck der Feder 37 nach oben bewegt und somit die Ventilkugel 7 von ihrem Sitz 6 abhebt.
Gegenüber bekannten Ventilen ähnlicher Art weist das beschriebene Ventil wichtige Vorteile auf. Bei diesen bekannten Ventilen ist der Anker des Elektromagneten in einer Hülse aus nichtferromagne- tischem Material verschiebbar, die dem von den Tei len 12, 24 und 23 gebildeten Hohlkörper entspricht. Da der magnetische Kreis nicht nahezu im ferro- magnetischen Material geschlossen ist, ist eine viel grössere Erregerwicklung nötig, um die erforderliche Kraft auf den Anker auszuüben. Ferner bleibt der Ventilkörper bei diesen bekannten Ventilen nur in zwei Stellungen stehen, nämlich vollständig geschlos sen, oder vollständig offen.
Bei dem dargestellten Ventil hängt dagegen die Lage des Ventilkörpers von der Stärke des der Wicklung 15 zugeführten Stromes so ab, dass man durch Regulierung der Stromstärke den Ventilkörper in jede beliebige Zwischenstel lung bringen kann. Man kann also die Durchfluss- menge des durch das Ventil strömenden Fluidums beliebig regeln. Wichtig ist in dieser Hinsicht, dass der Ventilkörper 7 mindestens angenähert kugel förmig sein muss, und ferner ist auch das früher er wähnte kleine Spiel zwischen dem Messingring 30 und der Bohrung 28 von Bedeutung.
Auf den Anker 27 und die mit ihm verbundene Ventilkugel 7 wir ken folgende Kräfte: die Magnetkraft, die Kraft der Tellerfeder 37, der hydraulische Druck, der beim Öffnen des Ventils auf der Oberfläche der Kugel ent sprechend der lokalen Strömungsgeschwindigkeit vari iert, der Druck der in der Bohrung 22 eingeschlos senen Luft und die Reibung des Messingringes 30 an der Wand der Bohrung 28. Hierzu ist noch zu bemerken, dass sich der Anker 27 nie genau in der Symmetrieachse nach oben bewegt, sondern unter dem Einfluss der magnetischen Kräfte bestrebt ist, sich einer Seite der Wand der Bohrung 28 zu nähern, mit der dann der Messingring 30 in Berührung kommt.
Ohne den Messingring 30 würde der Anker 20 selbst mit der Wand der Bohrung 28 in Berührung kommen, was eine starke magnetische Haftung und eine zu grosse Reibung zur Folge hätte, so dass der Anker gegenüber kleinen Änderungen des Erreger stromes unempfindlich wäre.
Sehr vorteilhaft für die Serienanfertigung ist auch der beschriebene, einfache konstruktive Aufbau, wo bei insbesondere das Aufschieben des Gehäuses 14 auf den durch die Buchse 24 und den hohlzylindri schen Körper 23 und das Verbindungsstück 12 ge bildeten Hohlkörper hervorzuheben ist.
Die Wicklung weist bei einem ausgeführten Ventil der beschriebenen Art 10000 Windungen auf, bei einem Innendurchmesser von 4 cm, einem Aussen durchmesser von 9 cm und einer Länge von 10 cm. Der Durchmesser des Wicklungsdrahtes beträgt 0,4 mm. Der Hub der Ventilkugel 7 beträgt 5 mm. Durch Regelung des Erregerstromes zwischen 350 bis 400 m(A kann die Durchflussmenge einer Flüssig keit von beispielsweise 2-8 atü kontinuierlich zwi schen 0 und 150 Liter/h geregelt werden.