Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit zylindrischer Magnetspule, die an ihren beiden Enden mit je einem ferromagnetischen Flansch versehen ist und die von einem die Flansche verbindenden ferromagnetischen Rohrteil umgeben ist sowie mit einem in der Kernzone der Spule fest angeordneten ferromagnetischen Amboss und einem in der Kernzone beweglich angeordneten, ferromagnetischen Anker, der mit dem Verschlussteil des Ventils in Wirkungsverbindung steht.
Bei bekannten Magnetventilen dieser Art sind die beiden ferromagnetischen Flansche durch eine Hülse aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff verbunden, was die Herstellung und den Zusammenbau der Ventile verteuert. Ausserdem können sich Abdichtungsschwierigkeiten an der Verbindungsstelle zwischen der Hülse und den Flanschen ergeben, so dass die Gefahr besteht, dass ein Teil des das Ventil durchströmenden Mediums mit der Magnetspule in Berührung kommt.
Dies kann zu Störungen im Betrieb des Ventils führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Raum, in dem sich der Anker bewegt, gegen die Umgebung hermetisch abgedichtet ist und bei dem die Herstellungskosten vermindert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens der Anker von einer in die Kernzone der Spule ragenden, das das Ventil durchströmende Medium von der Spule trennenden Hülse aus ferromagnetischem Werkstoff umgeben ist, die mit einem der beiden Flansche aus einem Stück besteht.
Dadurch, dass die den Anker umgebende Hülse aus ferromagnetischem Werkstoff besteht, ergibt sich an sich der Nachteil, dass der Magnetspalt zwischen dem Amboss und dem Anker teilweise ferromagnetisch überbrückt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei den in Betracht kommenden hohen magnetischen Belastungen die überbrückende Hülsenpartie magnetisch gesättigt wird, so dass der Verlust an magnetischer Kraftwirkung, gemessen an den fabrikatorischen Vorteilen, vernachlässigbar ist. Die fabrikatorischen Vorteile liegen darin, dass das Ventil einfacher zu fertigen und zu montieren ist, wenn erfindungsgemäss die Hülse und einer der beiden Flansche aus einem Stück bestehen. Durch dieses Merkmal besteht schliesslich keinerlei Leckagemöglichkeit für das das Ventil durchströmende Medium zur Magnetspule hin.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht auch der Amboss aus einem Stück mit der Hülse.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt ein Magnetventil nach der Erfindung, das bei stromloser Magnetspule geschlossen ist, und
Fig. 2 einen Schnitt eines Magnetventils, das bei stromloser Spule voll geöffnet ist.
Gemäss Fig. 1 weist das Magnetventil ein Eckventilgehäuse 1 auf, in dem ein Ventilsitz 2 eingepresst ist, der mit einem Verschlussteil 4 zusammenwirkt. Der Verschlussteil 4 ist in einer Bohrung 3 des Ventilgehäuses 1 axial verschiebbar geführt und weist eine axiale Bohrung 8 sowie mehrere über den Umfang verteilte Bohrungen 9 auf. Im Verschlussteil 4 ist ein koaxialer Steuerkolben 5 verschiebbar angeordnet, der an seinem unteren Ende eine mit der axialen Bohrung 8 zusammenwirkende kegelige Spitze 6 aufweist.
Der Steuerkolben ist mit einer in ihn hineinragenden Stange 10 starr verbunden, indem beide von einem Querschnitt 7 durchsetzt sind. Der Stift ragt mit seinen beiden Enden in zwei Radialbohrungen 12 des Verschlussteils 4 hinein. Die beiden Bohrungen 12 haben grösseren Durchmesser als der Stift 7, so dass ein gewisses Spiel zwischen dem Stift 7 und den Bohrungen 12 besteht. Auf der in Fig. 1 oberen Seite des Steuerkolbens 5 stützt sich eine Schraubenfeder 15 ab, die mit ihrem oberen Ende in die Bohrung 16 eines Federtellers 17 ragt, der mit einem Flansch 18 an der Stirnfläche eines rohrförmigen Abschnittes 21 eines Flansches 22 anliegt.
Der rohrförmige Abschnitt 21 ist mittels eines Gewindes 20 in das Eckrohrgehäuse 1 eingeschraubt. An der in Fig. 1 unteren Seite des Federtellers 17 ist eine Ausnehmung 19 eingearbeitet, die den Hub des Verschlussteils 4 begrenzt. Der Verschlussteil 4 ist mit einer Bohrung 13 versehen, die zum Ausgleich des Druckes des über die Bohrungen 9 in den Raum zwischen Verschlussteil 4 und Steuerkolben 5 eintretenden Mediums dient.
In Fig. 1 ist oberhalb des Federtellers 17 ein ferromagnetischer Anker 42 vorgesehen, der über zwei sich kreuzende Stifte 40 und 41 mit der Stange 10 fest verbunden ist und sich in der Kernzone einer Magnetspule 27 befindet. Die Magnetspule 27 ruht auf dem ferromagnetischen Flansch 22, der mit einem die Spule 27 umgebenden Rohrteil 55 aus ferromagnetischem Werkstoff verbunden ist, zum Beispiel durch Hartlöten. Am oberen Ende der Spule 27 ist im Rohrteil 55 ein ferromagnetischer Flansch 53 vorgesehen, der durch einen Federring 56 gegen axiales Verschieben im Rohrteil 55 gesichert ist. Der Flansch 53 weist eine Aussparung 54 für die Stromzufuhrleitung zur Spule 27 auf. In der Kernzone der Spule 27 fest angeordnet ist ein ferromagnetischer Amboss 24, der über eine Hülse 23, ebenfalls aus ferromagnetischem Werkstoff, mit dem Flansch 22 aus einem Stück besteht.
Die Hülse 23 ragt also in die Kernzone der Spule 27 und umgibt den Anker 42. Um den Verlust an magnetischer Kraftwirkung - hervorgerufen durch den ferromagnetischen Werkstoff der Hülse 23 - möglichst klein zu halten, ist die Wanddicke der Hülse 23 teilweise vermindert.
Am in Fig. 1 oberen Ende des Ambosses 24 ist ein den Flansch 53 durchsetzendes Rohrstück 30 aus austenitischem Werkstoff vorgesehen, das mit dem Amboss durch Hartlöten verbunden ist. An das Rohrstück 30 schliesst sich nach oben eine kleineren Durchmesser als das Rohrstück aufweisende Kappe 36 an, die mit dem Rohrstück 30 durch Hartlöten verbunden ist und ebenfalls aus austenitischem Werkstoff besteht. Das Rohrstück 30 und die Kappe 36 umgeben das obere Ende der Stange 10, die mit einem Ring 50 aus ferromagnetischem Werkstoff versehen ist. Auf der Kappe 36 ist eine Magnetspule 31 angeordnet, die aus zwei konischen, sich zu einem Zylinder ergänzenden Wicklungen 32 (Primärwicklung) und 33 (Sekundärwicklung) besteht. Die Spule 31 ist durch eine Mutter 34 und einen Distanzring 35 auf der Kappe 36 befestigt.
Die Spule 31, deren Primärwicklung 32 mit konstantem Wecheslstrom gespeist wird, bildet zusammen mit dem ferromagnetischen Ring 50 einen Stellungssignalgeber.
Am oberen Ende des Rohrteils 55 ist ein Deckel 60 vorgesehen, der drei Koaxialstecker 61, 62 und 63 aufweist. Die Stecker 61 und 62 sind mit der Primärwicklung 32 bzw. der Sekundärwicklung 33 verbunden, wogegen an den Stecker 63 die Spule 27 angeschlossen ist.
Ist die Magnetspule 27 stromlos, so wird der Steuerkolben 5 durch die Feder 15 nach unten gedrückt, bis die kegelige Spitze 6 die axiale Bohrung 8 im Verschlussteil 4 dicht verschliesst. Damit wirkt über die Bohrungen 9 der im Zufuhrstutzen 11 des Ventilgehäuses 1 herrschende Druck auf die unterhalb des Steuerkolbens 5 befindliche Ringfläche des Verschlussteils 4. Der daraus resultierenden Kraft wirkt eine gleich grosse Kraft entgegen, die aus dem selben Druck des Mediums im Zufuhrstutzen 11 resultiert, der auf die untere Ringfläche des Verschlussteils 4 stromoberhalb des Ventilsitzes 2 wirkt. Auf die untere Ringfläche des Verschlussteils 4, die sich stromunterhalb des Ventilsitzes 2 befindet, wirkt der im Abfuhrstutzen 14 herrschende geringe Druck.
Der Verschlussteil wird also hydraulisch auf den Sitz 2 gepresst, so dass das Ventil geschlossen gehalten wird.
Wird die Spule 27 von Strom durchflossen, so wird durch die magnetische Kraft der Anker 42 angehoben. Über die Stange 10 wird dann - entgegen der Wirkung der Feder 15 - der Steuerkolben 5 angehoben, wobei diese Bewegung innerhalb des Spiels zwischen dem Stift 7 und den Bohrungen 12 bleibt. Durch das Anheben des Steuerkolbens 5 wird die kegelige Spitze 6 von der axialen Bohrung 8 angehoben und dadurch der Raum unterhalb des Steuerkolbens 5 vom Druck entlastet. Dies hat zur Folge, dass der Verschlussteil 4 hydraulisch gehoben und das Ventil geöffnet wird. Der Hub des Verschlussteils 4 erzeugt in der Sekundärwicklung 33 ein entsprechendes Stellungssignal.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, bei dem bei stromloser Spule 27 das Ventil offen ist, sind der Anker 42' und der Amboss 24' gegeneinander vertauscht angeordnet.
Der Anker 42' ist also im oberen Bereich der Stange 10 mittels sich kreuzender Stifte 40' und 41' befestigt und die vom Flansch 22 ausgehende Hülse 23' ist durch den oberen Flansch 53' hindurch verlängert. Am oberen Ende der Hülse 23' schliesst sich das nach unten trichterförmig erweiterte Rohrstück 30' an, das die Spule 31 trägt. Der Amboss 24' ist in Fig. 2 nach unten hülsenförmig verlängert und weist an seinem unteren Ende einen Flansch 51 auf, mit dem er sich an einer Schulter des rohrförmigen Abschnittes 21' des Flansches 22 abstützt. Die Feder 15' stützt sich mit ihrem unteren Ende auf einem Federteller 17' und mit ihrem oberen Ende an einem weiteren Federteller 45' ab, der mittels eines Stiftes 46' an der Stange 10 befestigt ist.
Ist die Spule 27 stromlos, so wird der Steuerkolben 5 mittels der Feder 15' in seiner oberen Stellung gehalten, so dass der Verschlussteil 4 hydraulisch geöffnet ist. Wird die Spule 27 von Strom durchflossen, so wird durch die magnetische Kraft der Anker 42' gegen den Amboss 24' bewegt, wodurch die kegelige Spitze 6 des Steuerkolbens 5 die Axialbohrung 8 im Verschlussteil 4 verschliesst und damit das Ventil hydraulisch geschlossen wird.
Die Stange 10 weist in den beiden Ausführungsbeispielen sechs Querlöcher auf, wobei, wie aus den beiden Fig. hervorgeht, entweder die mittleren beiden Löcher oder die oberen beiden Löcher zur Befestigung des Ankers 42 bzw. 42' verwendet werden. Auf diese Weise lässt sich ein und dieselbe Stange für beide Ausführungsformen verwenden, was die Herstellung und den Zusammenbau der erfindungsgemässen Ventile ebenfalls vereinfacht.
Abweichend von der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform können das Rohrstück 30 und die Kappe 36 auch aus einem einzigen Stück bestehen. Das Gleiche gilt bei der Ausführungsform nach Fig. 2 für das Rohrstück 30' und die Hülse 23'.
Zum Druckausgleich zwischen Oberseite und Unterseite des Ankers 42 bzw. 42' ist dieser mit einer Bohrung 43 versehen.