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.
Liquid valve with magnetic drive The invention relates to a liquid valve with magnetic drive, whose membrane closing the flow opening is controlled by a flat armature which causes the opening and closing of a secondary opening in the membrane, the flat armature being surrounded by a can on the bottom the magnetic pole faces.
Solenoid valves with flat armatures are already known which generally have more favorable tensile force characteristics than solenoid valves with plunger armature, so that small windings for the magnet are sufficient and no significant heating occurs even with continuous operation of the solenoid valve. This is of particular advantage insofar as heat dissipation problems normally occur when using a plastic housing which is favorable in terms of production technology for solenoid valves.
A secondary opening in the membrane of the solenoid valve is controlled in a known manner by the armature using suitable sealing means. By arranging the armature in the immediate vicinity of the membrane, the problem arises that even with high operating and dynamic pressures of the solenoid valve, there should be no collisions between the membrane and armature. Because of high operating and back pressure, deformations of the mem brane can occur, such that either the stress on the membrane exceeds the permissible level or the valve flutters when it hits the armature.
If the strength and rigidity of the membrane are increased, the described difficulties no longer occur, but the support of the membrane on the sealing edges of the flow opening is usually no longer elastic enough. The back pressures that arise in known solenoid valves when the flow opening is suddenly opened and closed have the disadvantage that pressure surges occur in the water supply network connected to the solenoid valve. In addition, sealing difficulties at the valve openings are often associated with these dynamic pressures.
These disadvantages are avoided in the subject of the invention in a particularly simple manner in that a flat armature guided through parts arranged centrally on the bottom of the can controls the secondary opening of the membrane underlaid with a valve disk, the secondary opening being controlled by a through the membrane in the liquid outlet opening protrudes the guide and reinforcement part of the valve disk is formed.
With reference to the drawing, an embodiment example of the invention will be described and we explained the effect.
Fig. 1 shows the liquid valve in an axial section omitting the parts not necessary for an understanding of the invention, wherein in the lin ken half of the drawing, the valve is shown in closed and in the right half in the open state.
FIG. 2 shows the guide web connected to the walls of the can in a plan.
The provided with pole faces 18 and field winding 20 magnet 8 receiving lower part 12 of the valve is sealingly connected to the inflows and outflows bil Denden upper part 13 with the insertion of a membrane 4 with valve plate 30 and the can 23 by screw connectors not shown. The liquid enters the valve chamber 2 via an inlet connection 1, which can be closed off from the outlet 3 by the membrane 4. A pressure chamber 6 is formed by membrane 4, valve disk 30 and can 23, which is connected to the valve chamber 2 via a pressure equalization opening 5.
The valve disk 30 has a guide and reinforcement part 31 mounted longitudinally displaceably on the walls of the liquid outlet 3 with wings 32, which also receives the secondary opening 10 centrally angeord designated.
The bottom of the can 23 rests on the pole faces 18 of the magnet 8. The walls of the can 23 form a pressure ring 15 which, together with an unshaped web 28 with guide part 29 and the positively inserted pole plates 19, is inserted into a non-magnetic metal foil encompassing the pressure ring 15 at the upper edge 17.
In the pressure chamber 6, a flat armature 7 designed as a round disk is longitudinally displaceable with the interposition of an approximately mushroom-shaped holder 21, is spring-loaded and guided centrally on the bottom of the can 23 in such a way that the holder 21 with a centrally unformed pin 26 with the interposition of a compression spring 27 in the hollow cylindrical guide tion part 29 is used.
The bracket 21 consists of a mushroom-shaped body, the hollow shaft 24 of which penetrates a central bore 25 in the armature 7 in such a way that a flange 38, which is unformed at the base of the shaft and engages behind the armature bore 25, presses the armature 7 against the mushroom cap 39 in a self-retaining manner. The bracket 21 is advantageous as obtained by molding around the armature 7, elastic plastic part ge manufactured. But it can also be designed as a separate component and be connected to the anchor in a suitable manner. It is advantageous if, in addition to the Hal sion 21, the valve disk 30 with guide and reinforcement part 31, the pressure ring 15 and the web 28 with guide part 29 made of elastic, dimensionally stable plastic, eg.
B. one based on acetal resin.
The described formation of the holding tion for the armature results in the assembly of the magnetic drive in each case an equal distance between the bracket and the secondary opening or Ven tilteller, and it is guaranteed a backlash-free attachment of the armature to its bracket with a high number of strokes .
The flange 38 of the holder 21 engages behind an annular edge recess 40 of the armature bore 25, which is arranged on the bottom end face of the armature 7. In the right half of the drawing, a one-piece armature is shown, while from the left half of the drawing a composite of two partial disks 41 and 42 anchor can be seen.
In the event that the armature is composed of several partial disks, it is advantageous if the circular edge recess 40 is pressed into the partial disks 41, 42 such that a corresponding annular bead 43 is created on the opposite side of each partial disk, with then the dividing disks with annular bead 43 and circular edge recess 40 are to be put together in a form-fitting interlocking manner. The one-piece armature 7 shown in the right figure has a screwed-in circular edge recess 40, but this can also be pressed in with an armature made of thinner mate rial.
To control the secondary opening 10, a rubber-elastic, essentially cylindrical sealing body 44 is held on the top surface of the mushroom cap 39, which seals an annular sealing surface 46 on the secondary opening 10 with a flat surface 45. The sealing body 44 is held in such a way that with a protruding part 47 it engages behind an annular bead 48 which is not shaped on the mushroom cap 39. The edges of the annular bead 48 can be easily bent in the shape shown by thermoplastic deformation of the plastic.
The operation of the liquid valve is known per se. By opening or closing the secondary opening, i. H. Tightening or falling of the armature 7, the secondary opening can be opened or closed with the aid of the sealing body 44 who the. With the secondary opening 10 closed, i. H. Once the anchor has dropped, the membrane 4 is pressed against the valve seat by the pressure building up from the inlet 1 via the pressure compensation opening 5 in the space 6. When the secondary opening 10 is open, the pressure in the space 6 can decrease towards the outlet 3, so that the membrane is held in the open position by the pressure acting from the inlet 1.
Through the training and mounting of the mem brane, a particularly favorable behavior of the valve during the opening and closing process and also in the static, ie. H. open or closed state.
From the drawing it can be seen that the middle part 49 of the mem brane 4 resting on the valve disk 30 is connected to the clamped outer sealing edge 14 by a weakened edge zone formed as an annular bead 50. The central part 49 of the membrane is buttoned with its central opening onto the valve disk 30 so that the edge 34 of the central opening only comes to lie between the wings 32 of the guide and reinforcement part 31 and the upper surface of the valve disk 30.
The above-mentioned warping of the membrane between the wings 32 during the opening and closing process can, apart from the shape of the membrane 4, also be influenced as desired by changing the number and shape of wings on the guide and reinforcement part 31. The annular bead 50 is curved in the direction of the armature 7 and, in the closed state of the valve, rests with a flank 51 on a conical outer surface 52 of the valve disk 30. During the opening movement of the valve, the membrane rolls with the flank 51 on the conical surface 52 of the valve disk 30.
The Druckaus equal opening 5 is formed by an integrally formed on the valve plate 30 projection 54, which protrudes through a corresponding opening in the central part 49 of the membrane 4. This has the effect that the membrane is not acted upon by the medium flowing at high speed in the pressure compensation opening. Rip or wings can also be easily molded into the approach 54, which prevent clogging of the pressure equalization opening 5.
The ratio of the opening widths of the pressure compensation opening 5 to the secondary opening 10 must be determined from case to case. It should be noted that the closing pressure of the diaphragm can be reduced by a small compensating hole 5. A small closing pressure for the valve is also achieved by the piston-like arrangement of the diaphragm 4, such that the diaphragm 4 acts as a rigid disc with as large an area as possible before the valve is completely closed.
The measures described, which act in the sense of reducing the closing pressure, not only support the soft opening and closing of the valve, but also increase the opening path of the diaphragm and the tightness that can still be achieved at low pressures.