CH413529A - Flüssigkeitsventil mit Magnetantrieb - Google Patents

Description

      Flüssigkeitsventil    mit     Magnetantrieb       Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeits  ventil mit Magnetantrieb, dessen die     Durchflussöff-          nung        abschliessende    Membrane durch einen das öff  nen und Schliessen einer Sekundäröffnung in der  Membrane bewirkenden Flachanker gesteuert wird,  wobei der Flachanker von einer Dose umgeben     ist,     die bodenseitig auf den     Magnetpolflächen        aufliegt.     



  Es sind bereits Magnetventile mit Flachanker be  kannt, die im allgemeinen gegenüber Magnetventilen  mit Tauchanker eine günstigere     Zugkraftcharakteri-          stik    haben, so dass man mit kleinen Wicklungen für  den Magneten auskommt und auch bei Dauerbetrieb  des Magnetventils keine nennenswerte Erwärmung  auftritt. Dies ist insofern von besonderem Vorteil, als  bei Verwendung eines fertigungstechnisch günstigen  Kunststoffgehäuses für Magnetventile normalerweise       Wärmeabführungsprobleme    auftreten.  



  Durch den Anker wird in bekannter Weise über  geeignete Dichtmittel eine Sekundäröffnung in der  Membrane der Magnetventile gesteuert. Durch die  Anordnung des Ankers in unmittelbarer Nähe der  Membrane ergibt sich das Problem, dass auch bei  hohen Betriebs- und Staudrücken des     Magnetventils     sich keine Kollisionen zwischen Membrane und An  ker ergeben sollen. Durch hohe Betriebs- und Stau  drücke können nämlich Deformationen der Mem  brane auftreten, derart, dass entweder die Beanspru  chung der Membrane das zulässige Mass überschrei  tet oder durch Auftreffen auf den Anker ein Flattern  des Ventils eingeleitet wird.  



  Erhöht man die Festigkeit und     Steifigkeit    der  Membrane, so treten die     geschilderten    Schwierigkei  ten nicht mehr auf, dafür ist aber die Auflage der  Membrane an den Dichträndern der     Durchflussöff-          nung    meist nicht mehr elastisch genug.    Die bei bekannten Magnetventilen bei plötzli  chem     Offnen    und Schliessen der     Durchflussöffnung     entstehenden Staudrücke haben den Nachteil, dass in  dem am Magnetventil angeschlossenen Wasserlei  tungsnetz     Druckstösse    entstehen. Mit diesen auftre  tenden Staudrücken sind überdies häufig Abdich  tungsschwierigkeiten an den     Ventilöffnungen    verbun  den.  



  Diese geschilderten Nachteile werden beim Ge  genstand der Erfindung auf besonders einfache Weise  dadurch vermieden, dass ein durch zentrisch am  Boden der Dose angeordnete Teile geführter Flach  anker die Sekundäröffnung der mit einem Ventil  teller ankerseitig unterlegten Membrane steuert,  wobei die Sekundäröffnung von einem durch die  Membrane in die     Flüssigkeitsauslassöffnung    ragen  den     Führungs-    und Verstärkungsteil des     Ventiltellers     gebildet ist.  



  An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungs  beispiel der Erfindung beschrieben und die Wir  kungsweise erläutert.  



       Fig.    1 zeigt das Flüssigkeitsventil in einem Axial  schnitt unter     Fortlassung    der für das Verständnis der  Erfindung nicht notwendigen Teile, wobei in der lin  ken Hälfte der Zeichnung das Ventil in geschlosse  nem und in der rechten Hälfte in geöffnetem Zustand  dargestellt ist.  



       Fig.2    zeigt den mit den Wandungen der Dose  verbundenen Führungssteg in einem Grundriss.  



  Das den mit Polflächen 18 und Erregerwicklung  20 versehenen Magneten 8 aufnehmende Unterteil  12 des Ventils ist mit dem die Zu- und     Abflüsse    bil  denden Oberteil 13 unter Einfügung einer Membrane  4 mit     Ventilteller    30 sowie der Dose 23 durch nicht  gezeichnete     Schraubverbindungselemente    dichtend      verbunden. Über einen     Einlaufstutzen    1 tritt die  Flüssigkeit in den Ventilraum 2 ein, der gegenüber  dem Auslauf 3 durch die Membrane 4 abschliessbar  ist. Durch Membrane 4, Ventilteller 30 und Dose 23       wird    ein Druckraum 6 gebildet, der mit dem Ventil  raum 2 über eine     Druckausgleichsöffnung    5 in Ver  bindung steht.

   Der Ventilteller 30 besitzt einen an  den Wandungen des Flüssigkeitsauslasses 3 mit Flü  geln 32     längsverschieblich    gelagerten     Führungs-    und  Verstärkungsteil 31, der auch die zentrisch angeord  nete Sekundäröffnung 10 aufnimmt.  



  Die Dose 23 liegt bodenseitig auf den Polflächen  18 des Magneten 8 auf. Die Wandungen der Dose 23  bilden einen Druckring 15, der zusammen mit einem       ungeformten    Steg 28 mit Führungsteil 29 und den  formschlüssig eingelegten Polplatten 19 in eine den  Druckring 15 am oberen Rand 17 umgreifende Hülle  aus nicht magnetischer Metallfolie eingesetzt ist.

   Im       Druckraum    6 ist ein als Rundscheibe ausgebildeter  Flachanker 7 unter Zwischenschaltung einer etwa       pilzförmigen    Halterung 21     längsverschieblich,    feder  belastet und zentrisch am Boden der Dose 23 derart       geführt,    dass die Halterung 21 mit einem zentrisch  ungeformten Zapfen 26 unter Zwischenschaltung  einer Druckfeder 27 in das     hohlzylinderförmige    Füh  rungsteil 29     eingesetzt    ist.

   Die Halterung 21 besteht  aus einem pilzförmigen Körper, dessen hohler Schaft  24 eine zentrale     Bohrung    25 im Anker 7 so durch  setzt, dass ein am Schaftfuss ungeformter, die Anker  bohrung 25 hintergreifender Flansch 38 den Anker 7  selbsthaltend gegen die     Pilzkappe    39 drückt. Die  Halterung 21 ist     vorteilhaft    als durch Umspritzen des  Ankers 7 gewonnenes, elastisches Kunststoffteil ge  fertigt. Sie kann aber auch als gesonderter Bauteil  gestaltet und in geeigneter Weise mit dem Anker ver  bunden sein. Es ist vorteilhaft, wenn ausser der Hal  terung 21 auch der Ventilteller 30 mit     Führungs-    und  Verstärkungsteil 31, der Druckring 15 sowie der Steg  28 mit Führungsteil 29 aus elastischem, formbestän  digem Kunststoff, z.

   B. einem auf     Acetal-Harz-Basis,     bestehen.  



  Durch die beschriebene Ausbildung der Halte  rung für den Anker ergibt sich bei der Montage des  Magnetantriebes     in    jedem Fall ein gleicher Abstand  zwischen Halterung und Sekundäröffnung bzw. Ven  tilteller, und es ist bei einer hohen Anzahl von  Arbeitshüben eine spielfreie Befestigung des Ankers  an seiner     Halterung    gewährleistet.  



  Der Flansch 38 der Halterung 21     hintergreift    eine  kreisringförmige     Randausnehmung    40 der Anker  bohrung 25, die an der bodenseitigen     Stirnfläche    des  Ankers 7 angeordnet ist. In der rechten Hälfte der  Zeichnung ist ein einteiliger Anker dargestellt, wäh  rend aus der linken Hälfte der Zeichnung ein aus  zwei Teilscheiben 41 und 42 zusammengesetzter An  ker zu ersehen ist.

   Für den Fall, dass der Anker aus  mehreren Teilscheiben zusammengesetzt ist, ist es  vorteilhaft, wenn die kreisringförmige     Randausneh-          mung    40 in die Teilscheiben 41, 42 so eingedrückt  ist, dass auf der entgegengesetzten Seite jeder Teil-    Scheibe eine entsprechende Ringwulst 43 entsteht,  wobei dann die Teilscheiben mit Ringwulst 43 und  kreisringförmiger     Randausnehmung    40 formschlüssig       ineinandergreifend    zusammenzusetzen sind. Der in  der rechten Figur dargestellte einteilige Anker 7 hat  eine eingedrehte kreisringförmige     Randausnehmung     40, jedoch     kann    diese bei einem aus dünnerem Mate  rial bestehenden Anker ebenfalls eingedrückt sein.  



  Zur Steuerung der Sekundäröffnung 10 ist an der  Deckfläche der Pilzkappe 39 ein gummielastischer,  im wesentlichen zylinderförmiger Dichtungskörper  44     gehaltert,    der mit einer planen     Fläche    45 eine  ringförmige Dichtungsfläche 46 an der Sekundäröff  nung 10 abdichtet. Der Dichtungskörper 44 ist derart  gehaltert, dass er mit einem vorspringenden Teil 47  eine an der Pilzkappe 39 ungeformte Ringwulst 48       hintergreift.    Die Ränder der Ringwulst 48 können  durch thermoplastische Verformung des Kunststoffes  in einfacher Weise in der dargestellten Form umge  bogen werden.  



  Die Wirkungsweise des Flüssigkeitsventils ist an  sich bekannt. Durch Öffnen bzw. Schliessen der  Sekundäröffnung, d. h. Anziehen oder Abfallen des  Ankers 7, kann die Sekundäröffnung mit Hilfe des  Dichtungskörpers 44 geöffnet oder geschlossen wer  den. Bei geschlossener Sekundäröffnung 10, d. h. ab  gefallenem Anker, wird die Membrane 4 durch den  sich vom Einlass 1 her über die     Druckausgleichsöff-          nung    5 im Raum 6 aufbauenden Druck gegen den  Ventilsitz     gepresst.    Bei geöffneter Sekundäröffnung  10 kann sich der Druck im Raum 6 zum Auslass 3  hin abbauen, so dass die Membrane durch den vom  Einlass 1 her wirkenden Druck in der Offen-Stellung  gehalten wird.  



  Durch die Ausbildung und Halterung der Mem  brane wird ein besonders günstiges Verhalten des  Ventils beim     öffnungs-    und Schliessvorgang sowie  auch im statischen, d. h. geöffnetem oder geschlosse  nem Zustand, erreicht.  



  Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass der am  Ventilteller 30 anliegende Mittelteil 49 der Mem  brane 4 mit dem eingespannten äusseren Dichtrand  14 durch eine als Ringwulst 50 ausgebildete, ge  schwächte Randzone verbunden ist. Der Mittelteil 49  der Membrane ist mit seiner zentrischen Öffnung auf  den Ventilteller 30 so aufgeknöpft, dass der Rand 34  der zentrischen Öffnung nur zwischen den     Flügeln    32  des     Führungs-    und Verstärkungsteiles 31 und der  oberen Fläche des Ventiltellers 30 zu liegen kommt.

    Die eingangs erläuterten, beim     öffnungs-    und  Schliessvorgang entstehenden     Verwölbungen    der  Membrane zwischen den Flügeln 32 können, abgese  hen von der Formgebung der Membrane 4, auch  durch eine Änderung der Flügelanzahl und -form am       Führungs-    und Verstärkungsteil 31 in gewünschter  Weise     beeinflusst    werden. Die Ringwulst 50 ist in  Richtung des Ankers 7 gewölbt und liegt in geschlos  senem Zustand des     Ventiles    mit einer Flanke 51 an  einer konischen Mantelfläche 52 des Ventiltellers 30  an. Bei der Öffnungsbewegung des Ventils rollt die      Membrane mit der     Flanke    51 an der konischen Man  telfläche 52 des Ventiltellers 30 ab.

   Die Druckaus  gleichsöffnung 5 wird durch einen am Ventilteller 30       angeformten    Ansatz 54 gebildet, der durch eine ent  sprechende Öffnung im Mittelteil 49 der Membrane 4  ragt. Hierdurch ist bewirkt, dass die Membrane nicht  von dem in der     Druckausgleichsöffnung    mit hoher  Geschwindigkeit strömenden Medium     beaufschlagt     wird. Auch lassen sich in den Ansatz 54 leicht Rip  pen oder Flügel     einformen,    die eine Verstopfung der       Druckausgleichsöffnung    5 verhindern.  



  Das Verhältnis der öffnungsweiten der Druck  ausgleichsöffnung 5 zur Sekundäröffnung 10 muss  von Fall zu Fall bestimmt werden. Dabei ist zu be  achten, dass durch eine kleine Ausgleichsbohrung 5  der Schliessdruck der Membrane     verringert    werden  kann. Ein kleiner Schliessdruck für das Ventil wird  auch erreicht durch die kolbenähnliche Anordnung  der Membrane 4, derart, dass die Membrane 4 vor  dem vollständigen Schliessen des Ventils mit einer  möglichst grossen Fläche als steife Scheibe wirkt.

   Die       geschilderten,    im Sinne einer Verkleinerung des  Schliessdruckes wirkenden Massnahmen unterstützen  nicht nur das weiche öffnen und Schliessen des Ven  tils, sondern vergrössern teilweise auch den     öff-          nungsweg    der Membrane und die bei kleinen     Drük-          ken    noch zu erzielende Dichtigkeit.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Flüssigkeitsventil mit Magnetantrieb, dessen die Durchflussöffnung abschliessende Membrane durch einen das Öffnen und Schliessen einer Sekundäröff nung in der Membrane bewirkenden Flachanker ge steuert wird, wobei der Flachanker von einer Dose umgeben ist, die bodenseitig auf den Magnetpolflä- chen aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch zentrisch am Boden der Dose (23) angeordnete Teile (27, 28, 29) geführter Flachanker (7) die Sekundär öffnung (10) der mit einem Ventilteller (30) anker- seitig unterlegten Membrane (4) steuert, wobei die Sekundäröffnung (10) von einem durch die Mem brane (4)

   in die Flüssigkeitsauslassöffnung (3) ragen den Führungs- und Verstärkungsteil (31) des Ventil tellers (30) gebildet ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Ventil nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der am Ventilteller (30) anliegende Mittelteil (49) der Membrane (4) mit dem einge spannten äusseren Dichtrand (14) durch eine gegen über Mittelteil (49) und äusserem Dichtrand (14) be wegungsweiche, vorzugsweise als Ringwulst (50) aus gebildete Randzone verbunden und mit seiner zentri schen Öffnung auf den Ventilteller so aufgebracht ist, dass der Rand (34) der zentrischen öffnung zwischen Flügeln (32)

   des Führungs- und Verstärkungsteiles (31) und der Ventiltellerfläche zu liegen kommt, und dass die Druckausgleichsöffnung an einem am Ven tilteller (30) angeformten, den Mittelteil (49) der Membrane (4) durchragenden Ansatz (54) vorgese hen ist. 2.

   Ventil nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Anker (7) unter Zwischenschaltung einer pilzartig geformten Halterung (21) mit zentrisch angeformtem Zapfen (26) in einem am Boden der Dose (23) sitzenden Führungsteil (29) längsver- schieblich und federbelastet geführt ist. 3. Ventil nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Membrane (4) bei der Betätigungs bewegung des Ventils mit einer Flanke (51) der Ring- wulst (50) an einer konischen Mantelfläche (52) des Ventiltellers (30) abrollt. 4.

   Ventil nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ringwulst (50) in Richtung des Ankers (7) gewölbt ist und ihre abrollende Flanke (51) bei geschlossenem Ventil an der konischen Man telfläche (52) des Ventiltellers anliegt. 5. Ventil nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Membrane (4) im geschlossenen Zustand des Ventils unter geringer Vorspannung ge halten und im Sinne einer weichen Federkennlinie ausgebildet ist. 6.

   Ventil nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Führungsteil (29) an einen die Wandungen (15) der Dose (23) bodenseitig überbrük- kenden Steg (28) angeformt ist. 7. Ventil nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Steg (29) mit formschlüssig in den Druckring (15) der Dose (23) eingelegten Polplatten (19) eine den Boden der Dose (23) überdeckende Fläche bildet. B.

   Ventil nach Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die den Druckring (15) bildenden Wandungen der Dose (23) zusammen mit Steg (28), Führungsteil (29) und den eingelegten Polplatten (19) in eine den Druckring (15) am oberen Rand (17) um greifende Hülle (16) aus nichtmagnetischer Metallfo- lie eingesetzt sind. 9.

   Ventil nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Halterung (21) mit einer den Anker (7) gegen den Ventilteller (30) abdeckenden Pilz- kappe (39) versehen ist, wobei ein hohler Schaft (24) der Halterung (21) eine zentrale Bohrung (25) im An ker (7) so durchsetzt, dass ein am Schaftfuss ange- formter, die Ankerbohrung (25) hintergreifender Flansch (38) den Anker (7) selbsthaltend gegen die Pilzkappe (39) drückt. 10. Ventil nach Unteranspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anker (7) aus ein oder mehre ren Teilscheiben (41, 42) zusammengesetzt ist. 11.

   Ventil nach Unteranspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass eine kreisringförmige Randaus- nehmung (40) in den Anker (7) bzw. seine Teilschei ben (41, 42) so eingedrückt ist, dass auf der entge gengesetzten Seite eine entsprechende Ringwulst (43) entsteht. 12. Ventil nach Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilscheibe (42) mit ihrer Ringwulst (43) in die kreisringförmige Randausneh- mung (40) der anderen Teilscheibe (41) formschlüssig eingreift. 13.

   Ventil nach Unteranspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass an der Deckfläche der Pilzkappe (39) ein die Sekundäröffnung (10) steuernder gum mielastischer Dichtungskörper (44) gehaltert ist.