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.
The invention relates to a solenoid valve with a cylindrical magnet coil, which is provided at both ends with a ferromagnetic flange and which is surrounded by a ferromagnetic tubular part connecting the flanges and with a ferromagnetic anvil fixed in the core zone of the coil and one movable in the core zone arranged, ferromagnetic armature, which is in operative connection with the closure part of the valve.
In known solenoid valves of this type, the two ferromagnetic flanges are connected by a sleeve made of non-magnetizable material, which makes the manufacture and assembly of the valves more expensive. In addition, sealing difficulties can arise at the connection point between the sleeve and the flanges, so that there is a risk that part of the medium flowing through the valve will come into contact with the magnetic coil.
This can lead to malfunctions in the operation of the valve.
The invention is based on the object of creating a valve of the type mentioned at the outset in which the space in which the armature moves is hermetically sealed from the environment and in which the manufacturing costs are reduced.
This object is achieved according to the invention in that at least the armature is surrounded by a ferromagnetic material sleeve which protrudes into the core zone of the coil and separates the medium flowing through the valve from the coil and which consists of one of the two flanges in one piece.
The fact that the sleeve surrounding the armature is made of ferromagnetic material results in the disadvantage that the magnetic gap between the anvil and the armature is partially bridged ferromagnetically. However, it has been shown that with the high magnetic loads in question, the bridging part of the sleeve is magnetically saturated, so that the loss of magnetic force, measured against the manufacturing advantages, is negligible. The manufacturing advantages are that the valve is easier to manufacture and assemble if, according to the invention, the sleeve and one of the two flanges consist of one piece. Because of this feature, there is ultimately no possibility of leakage for the medium flowing through the valve to the solenoid.
According to an advantageous embodiment of the invention, the anvil also consists of one piece with the sleeve.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 in section a solenoid valve according to the invention which is closed when the solenoid is de-energized, and
2 shows a section of a solenoid valve which is fully open when the coil is de-energized.
According to FIG. 1, the solenoid valve has a corner valve housing 1 into which a valve seat 2 is pressed, which cooperates with a closure part 4. The closure part 4 is guided axially displaceably in a bore 3 of the valve housing 1 and has an axial bore 8 and several bores 9 distributed over the circumference. In the closure part 4, a coaxial control piston 5 is displaceably arranged, which has a conical tip 6 cooperating with the axial bore 8 at its lower end.
The control piston is rigidly connected to a rod 10 protruding into it, in that both are penetrated by a cross section 7. The pin protrudes with both of its ends into two radial bores 12 of the closure part 4. The two bores 12 have a larger diameter than the pin 7, so that there is a certain amount of play between the pin 7 and the bores 12. A helical spring 15 is supported on the upper side of the control piston 5 in FIG. 1, the upper end of which protrudes into the bore 16 of a spring plate 17, which rests with a flange 18 on the end face of a tubular section 21 of a flange 22.
The tubular section 21 is screwed into the corner tube housing 1 by means of a thread 20. On the lower side of the spring plate 17 in FIG. 1, a recess 19 is incorporated which limits the stroke of the closure part 4. The closure part 4 is provided with a bore 13 which serves to compensate for the pressure of the medium entering the space between the closure part 4 and the control piston 5 via the bores 9.
In Fig. 1, a ferromagnetic armature 42 is provided above the spring plate 17, which is firmly connected to the rod 10 via two crossing pins 40 and 41 and is located in the core zone of a magnet coil 27. The magnetic coil 27 rests on the ferromagnetic flange 22, which is connected to a tubular part 55 made of ferromagnetic material surrounding the coil 27, for example by brazing. At the upper end of the coil 27, a ferromagnetic flange 53 is provided in the tubular part 55, which flange is secured against axial displacement in the tubular part 55 by a spring ring 56. The flange 53 has a recess 54 for the power supply line to the coil 27. Fixed in the core zone of the coil 27 is a ferromagnetic anvil 24 which is made of one piece with the flange 22 via a sleeve 23, also made of ferromagnetic material.
The sleeve 23 protrudes into the core zone of the coil 27 and surrounds the armature 42. In order to keep the loss of magnetic force - caused by the ferromagnetic material of the sleeve 23 - as small as possible, the wall thickness of the sleeve 23 is partially reduced.
At the upper end of the anvil 24 in FIG. 1, a pipe section 30 of austenitic material penetrating the flange 53 is provided, which is connected to the anvil by brazing. At the top of the pipe section 30 is a smaller diameter than the pipe section having cap 36, which is connected to the pipe section 30 by brazing and is also made of austenitic material. The pipe section 30 and the cap 36 surround the upper end of the rod 10, which is provided with a ring 50 made of ferromagnetic material. A magnetic coil 31 is arranged on the cap 36 and consists of two conical windings 32 (primary winding) and 33 (secondary winding) which complement each other to form a cylinder. The coil 31 is fastened to the cap 36 by a nut 34 and a spacer ring 35.
The coil 31, the primary winding 32 of which is fed with constant alternating current, together with the ferromagnetic ring 50 forms a position signal transmitter.
At the upper end of the tube part 55, a cover 60 is provided which has three coaxial plugs 61, 62 and 63. The plugs 61 and 62 are connected to the primary winding 32 and the secondary winding 33, respectively, while the coil 27 is connected to the plug 63.
If the solenoid 27 is de-energized, the control piston 5 is pressed down by the spring 15 until the conical tip 6 tightly closes the axial bore 8 in the closure part 4. Thus, the pressure prevailing in the supply port 11 of the valve housing 1 acts via the bores 9 on the annular surface of the closure part 4 located below the control piston 5. The resulting force is counteracted by an equally large force, which results from the same pressure of the medium in the supply port 11, which acts on the lower annular surface of the closure part 4 upstream of the valve seat 2. The low pressure prevailing in the discharge nozzle 14 acts on the lower annular surface of the closure part 4, which is located downstream of the valve seat 2.
The closure part is thus pressed hydraulically onto the seat 2 so that the valve is kept closed.
If current flows through the coil 27, the armature 42 is raised by the magnetic force. The control piston 5 is then raised via the rod 10, against the action of the spring 15, this movement remaining within the play between the pin 7 and the bores 12. By lifting the control piston 5, the conical tip 6 is raised from the axial bore 8 and the space below the control piston 5 is thereby relieved of pressure. This has the consequence that the closure part 4 is lifted hydraulically and the valve is opened. The stroke of the closure part 4 generates a corresponding position signal in the secondary winding 33.
According to the exemplary embodiment according to FIG. 2, in which the valve is open when the coil 27 is de-energized, the armature 42 'and the anvil 24' are arranged interchanged.
The armature 42 'is therefore attached in the upper region of the rod 10 by means of intersecting pins 40' and 41 'and the sleeve 23' extending from the flange 22 is extended through the upper flange 53 '. At the upper end of the sleeve 23 ', the downwardly funnel-shaped expanded pipe section 30' connects, which carries the coil 31. The anvil 24 'is extended downward in the shape of a sleeve in FIG. 2 and has a flange 51 at its lower end, with which it is supported on a shoulder of the tubular section 21' of the flange 22. The lower end of the spring 15 'is supported on a spring plate 17' and its upper end on a further spring plate 45 'which is fastened to the rod 10 by means of a pin 46'.
If the coil 27 is de-energized, the control piston 5 is held in its upper position by means of the spring 15 ′, so that the closure part 4 is opened hydraulically. If current flows through the coil 27, the magnetic force moves the armature 42 'against the anvil 24', whereby the conical tip 6 of the control piston 5 closes the axial bore 8 in the closure part 4 and thus the valve is hydraulically closed.
In the two exemplary embodiments, the rod 10 has six transverse holes, wherein, as can be seen from the two figures, either the middle two holes or the upper two holes are used for fastening the anchor 42 or 42 '. In this way, one and the same rod can be used for both embodiments, which also simplifies the manufacture and assembly of the valves according to the invention.
In contrast to the embodiment described in FIG. 1, the pipe section 30 and the cap 36 can also consist of a single piece. The same applies to the embodiment according to FIG. 2 for the pipe section 30 'and the sleeve 23'.
To equalize the pressure between the top and bottom of the armature 42 or 42 ', the armature is provided with a bore 43.