DD253657B1

DD253657B1 - MAGNETIC VALVE

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Publication number: DD253657B1
Authority: DD
Publication date: 1991-01-24

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, das in Verbindung mit geeigneten Durchflußmessotn zur Regelung von Fluidströmen in einem weiten Durchfluß- und Druckbereich Verwendung finden kann,The invention relates to a solenoid valve which can be used in conjunction with suitable Durchflußmessotn for controlling fluid flows in a wide flow and pressure range,

Charakteristik des bekannten Standes dar TechnikCharacteristic of the prior art

Die Anwendung von Magnetventilen zur Steuerung und Regelung von ί luidströmon ist in forscbung und Technik weit verbreitet.The use of solenoid valves to control and regulate ί luidströmon is widely used in research and engineering.

Entsprechend Ihrer verschiedenen Anwendungsgebiete sind die Ausfülirungsformen der Magnetventile sehr vielfältig. Als wesentlich für die Eignung als Regelventil erweisen sich dabei das Erreichen einer geringen Hysterese und ein geiinger Leistungsbedarf zum Steuern des Magnetventile. Der prinzipielle Aufbau besteht darin, daß pin elektromagnetisches ToId ein bewegliches Teil-Anker - so beeinflußt, daß eirm bestimmte Stellung des Ankers einen defmlm ton Öffnungsqtierschnitt Im Ventil erzeugt. Zum Halten dieses Öff'^mgsquerschnittes ist eine Kraftkompononte ei forderlich, die dor Magnetkraft entgegenwirkt, es muß ein Kräftegleichgewicht herischen. Diese Gegenkraft wird durch veischiedene Arten von federn aus metallischen Werkstoffen erzeugt. Die Anwendung von Scluaubonfedem witd г. B. in don Erfindungen DO 94537, OE 3244549, JP 57-146970 beschrieben.According to your various fields of application, the Ausfülirungsformen the solenoid valves are very diverse. Essential for the suitability as a control valve prove to achieve a low hysteresis and a geiinger power requirement for controlling the solenoid valves. The basic construction is that pin electromagnetic ToId affects a moving part-anchor - so that certain position of the anchor creates a defm sound opening cut in the valve. To hold this opening cross-section, a force component is required which counteracts the magnetic force; it must produce a balance of forces. This counterforce is generated by different types of springs made of metallic materials. Use of sluaubonfedem witd г. B. in don inventions DO 94537, OE 3244549, JP 57-146970 described.

Blattfedern sind z.B. In DE 3300713 und JF 58-214084, Membranfedern U.a. in den ER Jr 69-73600, DE 3227 229 und Tellerfedern I. B. in den EB JP 58-160882, DE 31 190Ί9 angegeben.Leaf springs are e.g. In DE 3300713 and JF 58-214084, diaphragm springs U.a. in ER Jr 69-73600, DE 3227 229 and cup springs I. B. in the EB JP 58-160882, DE 31 190Ί9 specified.

Es sind bik'i Anordnungen bekannten donen die Schwerkraft US PS 4411687 oder dor FUilddiиск USTS 4 390158 гиг Erzeugung der Gegenkraft genutzt lfd.There are known designs known as gravity type US PS 4411687 or FUilddiisk USTS 4 390158 гиг used to generate counterforce.

Auch für den Einsatz bei höheren Drücken gibt es die verschiedensten ЛизШІЩ">ро», bei denen meist Picht und Toderelemonte getrennt sind (DD 146081) oder aber diese DoppMfunktlon nls relativ Ptnnes G"b!Meln »Ich vereinigen, r.B. Foil- 'balg (US-PS 4040445), für dessen Betätigung erhebliche Kraft aufgewendet worden muß.Also for the employment with higher pressures there are the most different ЛизШІЩ "> ро», with which usually Picht and Toderelemonte are separated (DD 146081) or however these DoppMfunktlon nls relatively Ptnnes G "b! Meln» I unite, r.B. Foil 'bellows (US-PS 4040445), for the operation of considerable force must be spent.

Neben der Realisierung der Gagenkraft durch eine metallische Federki nft Ist die Ve»wandung elastischer Materialien bekannt.In addition to the realization of the gagging force by means of a metallic spring mechanism, the distribution of elastic materials is known.

Die In der DE-OS 3417072 beschriebene Verwendung von Elastomermaterial »Is Tedcielsment hat dtw Nachteil, daß der Arbeitsluftspalt des Ventils nicht veränderten Ansprüchen pnlsp'ochemi verliert werden kann. In US-IT '. . 158 wird ein Magnetventil beschrieben, dessen Arbeitsluftspalt durch Einlagen von РЫяптипроп nur diskontinuierlich verändert werden kann. Die US-PS 3455536 enthält Ventilkonstiuktionen, die Ringo aus flexiblem Material fur selbstjustierende Ventilsitze verwenden. DieRiriy:; haben Dicht- tmd rohrungsfunktionon. Der in der US-PS 4 441(387 verwendete Gummirundring dient ebenfalls lediglich als Ventilsitz In einem Magnetventil.The use of elastomeric material "Is Tedcielsment described in DE-OS 3417072 has to be dtw disadvantage that did not change the working air gap of the valve loses pnlsp'ochemi claims. In US IT '. , 158 describes a solenoid valve whose working air gap can be changed only intermittently by deposits of РЫяптипроп. U.S. Patent 3,455,536 contains valve designs using ringo of flexible material for self-adjusting valve seats. DieRiriy :; have sealing function. The rubber ring used in US Pat. No. 4,441 (387) also serves merely as a valve seat in a solenoid valve.

Neben der gar nicht oder nur sehr schwer möglichen Einstellung des Aibeilr-Iuftspaltos haben die bekannten Magnetventilkonstruktionen den Nachteil eines komplizierten Aufbaus und einer merklichen Hysterese. Auf diese Weise ist die Steuerung geringer Fluidströme nicht mit genügender Genauigkeit möglich.In addition to the not possible or very difficult possible adjustment of the Aibeilr-air gap, the known solenoid valve designs have the disadvantage of a complicated structure and a noticeable hysteresis. In this way, the control of low fluid flows is not possible with sufficient accuracy.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, geringe Fluidströme mit hoher Genauigkeit in einem weiten Druckbarere!) zu dosieren.The aim of the invention is to meter low fluid flows with high accuracy in a wider Druckbarere!).

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Technische Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines magnetisch angetriebenen Regolveniils mit einstellbarem Arbeitsluftspalt, geringer Hysterese und kleinem l.eistungsbedarf. Es soll sich durch oinfacho Konstruktion auszeichnen und auch für aggressive Medien einsetz· at sain.Technical object of the invention is the specification of a magnetically driven Regolveniils with adjustable working air gap, low hysteresis and low power consumption. It should be characterized by oinfacho construction and also for aggressive media use sain.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß des Ventilolement des Mngnetventile eine lose Kugel ist, dlo In einem Kogol lieg». Der Ventilantrieb besteht aus einem aus Kern, Boden, Joch und Anker bestehenden Topfmagneten und einer Magnetspule. Der Topfmagnet ist auf ein Druckstück aufgesetzt, auf dem sich eine Überwurfschraube befindet. In diesem Druckstück befindet sich als Gegenkraft für den Fluiddruck erfindungsgemäß ein als Dicht- und Federelement dienender Elastomerring und ein Stößel, der durch den Topfmagneten ragt und über eine Verschraubung mit dem Anker des Magneten verbunden ist. Der Anker liegt erfindungsgemäß über einem aus Ringsegmenten bestehen '!en Federelement aus Elastomer auf dem Joch des Magneten auf. Der Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Joch betrögt im simmlosen Zustand etwa 0,1 mm.The object is achieved in that the valve element of the Mngnet valves is a loose ball lying in a Kogol ». The valve actuator consists of a core, bottom, yoke and armature existing pot magnet and a magnetic coil. The pot magnet is mounted on a pressure piece on which a cap screw is located. In this pressure piece is as a counter force for the fluid pressure according to the invention serving as a sealing and spring element elastomeric ring and a plunger which projects through the pot magnet and is connected via a screw with the armature of the magnet. According to the invention, the armature rests on a ring element made of elastomer on the yoke of the magnet. The working air gap between the anchor and the yoke amounts to about 0.1 mm in the immobile state.

Der zu dosierende Fluidstrom gelangt über einen Einströmkanal in die Ventilkammer, in der sich als Ventilelement die Kugel befindet. Durch den Fluiddruck wird dicso soweit angehoben, daß sie die untere Fläche des Stößels berührt und so einenThe fluid flow to be metered passes through an inflow channel into the valve chamber in which the ball is located as a valve element. By the fluid pressure is so far doseso raised that it touches the lower surface of the plunger and so one

bestimmten Querschnitt freigibt, durch den das Fluid гит Ausströmkanal gelangt. Der Stößel bildet mit dem Anker ein starres System, das am Topfmagneten und im Druckstück federnd zwischen den als Rückstellfeder dienenden Ringsegmenten und dem Elastomerring, der gleichzeitig als Dichtelement dient, angeordnet ist. Anker und Stößel haben keine Berührung mit starren Teilen des Magnetventils. Im stromlosen Zustand gibt die Kugel einen maximalen Strömungsquerschnitt frei, der durch Verdrehen des Ankers in bezug auf den Stößel verändert werden kann. Fließt durch die Magnetspule ein Strom, wird der Luftspalt des Ankers vermindert, wodurch gleichzeitig der Stößel gegen die Kugel drückt, die damit eine Verminderung des Strömungsquerschnitts bewirkt. Der Fluidstrom verringert sich dadurch.certain cross section through which the fluid гит outflow channel passes. The plunger forms with the armature a rigid system, which is arranged on the pot magnet and in the pressure piece resiliently between serving as a return spring ring segments and the elastomer ring, which also serves as a sealing element. Armature and plunger have no contact with rigid parts of the solenoid valve. When de-energized, the ball releases a maximum flow area, which can be changed by turning the armature with respect to the tappet. If a current flows through the magnetic coil, the air gap of the armature is reduced, whereby at the same time the plunger presses against the ball, which thus causes a reduction in the flow cross-section. The fluid flow is reduced thereby.

Durch Verdrehen des Ankers läßt sich einstellen, daß sich die Kugel durch den Gasdruck soweit anhebt, daß bei stromlosem Magneten mindestens der geforderte Gasstrom fließt. Der Antrieb wird unter Beifügung einer Flachdichtung in dem Ventilblock mittels der Überwurfschraube befestigt. Beide verwendeten Federelemente sind über das starre Antriebssystem miteinander verbunden und über eine Verschraubung zwischen Anker und Stößel verspannbar. Die Hubbewegung des Antriebssystems wird reibungsfrei auf das Ventilelement Kugel übertragen, da der Stößel keinerlei Berührung mit starren Teilen hat. Da das zwischen Anker und Joch liegende Federelement aus Ringsegmenten besteht, tritt keine Schwächung des Magnetflusses ein. Somit ist das erfindungsgemäße Magnetventil durch die Einstellbarkeit des Arbeitsluftspaltes und einen geringen Leistungsbedarf gekennzeichnet. Wird der Ventilblock korrosionsfest ausgeführt, kann das Ventil durch Einlegen einer Membran aus korrosionsfestem Material zwischen Ventilkammer (Kugel) und Antriebssystem für korrosive Medien verwendet werden.By turning the armature can be set that the ball lifts so far by the gas pressure that flows when de-energized magnet at least the required gas flow. The drive is attached by inserting a flat gasket in the valve block by means of the cap screw. Both spring elements used are connected to each other via the rigid drive system and clamped by a screw connection between the armature and plunger. The lifting movement of the drive system is transmitted without friction to the valve element ball, since the plunger has no contact with rigid parts. Since the spring element located between the armature and yoke consists of ring segments, no weakening of the magnetic flux occurs. Thus, the solenoid valve according to the invention is characterized by the adjustability of the working air gap and a low power consumption. If the valve block is made corrosion-resistant, the valve can be used by inserting a diaphragm made of corrosion-resistant material between the valve chamber (ball) and the drive system for corrosive media.

Ausführungsbeispielembodiment

Fig. 1: MagnetventilFig. 1: solenoid valve

Fig. 2: Anordnung der O-RingsegmenteFig. 2: Arrangement of the O-ring segments

In Fig. 1 ist ein Magnetventil dargestellt, dessen Ventilelement eine lose Kugel 11 ist, die in einem Kegel liegt und durch den Gasdruck angehoben wird. Der Ventilantrieb besteht aus einem Topfmagneten mit den Teilen: Kern 6, Boden 4, Joch 5 und Anker 7 sowie der Magnetspule mit Wickelkörper 9 und Wicklung 10. Der Topfmagnet ist auf ein Druckstück 2 aufgesetzt, auf dem sich eine Überwurfschraube 3 befindet. Im Druckstück 2 befindet sich ein Dichtelement 12 mit dem Stößel 8, der durch den Topfmagneten ragt und über eine Verschraubung 14,15 mit dem Anker 7 verbunden ist. Der Anker 7 liegt über O-Ringsegmenten 13 auf dem Joch 5 auf. Durch Drehen des Ankers 7 nach rechts wird der Stößel 8 nach oben bewegt und drückt gegen das Dichtelement 12.In Fig. 1, a solenoid valve is shown, the valve element is a loose ball 11, which lies in a cone and is lifted by the gas pressure. The valve drive consists of a pot magnet with the parts: core 6, bottom 4, yoke 5 and armature 7 and the solenoid with winding body 9 and winding 10. The pot magnet is placed on a pressure piece 2, on which a cap screw 3 is located. In the pressure piece 2 is a sealing element 12 with the plunger 8, which projects through the pot magnet and is connected via a screw 14,15 with the armature 7. The armature 7 rests on the yoke 5 via O-ring segments 13. By turning the armature 7 to the right, the plunger 8 is moved upward and presses against the sealing element 12th

Der Antrieb wird unter Beifügung einer Flachdichtung 16 in den Ventilblock 1 mittels der Überwurfschraube 3 befestigt. Im montierten Zustand muß die Kugel 11 sich noch soweit durch den Gasdruck anheben, daß bei stromlosem Magnet mindestens der geforderte Gasstrom fließt. Das läßt sich durch Verdrehen des Ankers 7 einstellen. Weiterhin muß das vorgespannte System Stößel 8 mit Dichtelement 12 und Anker 7 mit den O-Ringsegmenten 13 die Gegenkraft für den Fluiddruck erzeugen. Ist diese Forderung erfüllt, genügt eine geringe Kraft zur Betätigung des Ventils, die vom elektromagnetischen Antrieb aufgebracht wird. Die erforderlichen Hübe liegen etwa bei 0,03mm. Der Arbeitsluftspalt zwischen Anker 7 und Joch 5 beträgt im stromlosen Zustand ca. 0,1 mm. Die Magnetkraft wird reibungsfrei auf die Kugel 11 übertragen, da der Stößel 8 keinerlei Berührung mit starren Teilen hat. Die erforderliche elektrische Leistung beträgt etwa 0,5 W bis 1 W. Durch Einlegen einer Membranscheibe zwischen Flachdichtung 10 und Druckstück 2 kann bei erhöhten Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit das Ventilgehäuse vom Antrieb getrennt werden. Der Druckbereich wird dann etwas eingeschränkt.The drive is attached by inserting a flat gasket 16 in the valve block 1 by means of the cap screw 3. In the assembled state, the ball 11 must still raise so far by the gas pressure that flows when de-energized magnet at least the required gas flow. This can be adjusted by turning the armature 7. Furthermore, the preloaded system plunger 8 with sealing element 12 and anchor 7 with the O-ring segments 13 must generate the counterforce for the fluid pressure. If this requirement is met, a small force is sufficient to actuate the valve, which is applied by the electromagnetic drive. The required strokes are about 0.03mm. The working air gap between armature 7 and yoke 5 is about 0.1 mm in the currentless state. The magnetic force is transmitted without friction to the ball 11, since the plunger 8 has no contact with rigid parts. The required electrical power is about 0.5 W to 1 W. By inserting a membrane disc between gasket 10 and pressure piece 2 can be separated from the drive with increased demands on the corrosion resistance of the valve body. The pressure range is then somewhat limited.

Figur 2 zeigt die Anordnung der O-Ringsegmente 13 im Anker 7. Die schraffierten Flächen 17 stellen die Durchtrittsfläche für den Magnetfluß dar, von dessen Größe die Kraft eines Elektromagneten bestimmt wird.Figure 2 shows the arrangement of the O-ring segments 13 in the armature 7. The hatched areas 17 represent the passage area for the magnetic flux, the size of the force of an electromagnet is determined.

Claims

Solenoid valve with return spring, comprising a loose ball as a valve element and a core, bottom, yoke and armature placed on a pressure piece pot magnet which drives a bolt connected to the armature connected to the plunger, which has no contact with rigid parts of the solenoid valve, characterized in that as a return spring ring segments (13) made of elastomer between the armature (7) and the yoke (5) of the pot "-" - are arranged and that an elastomeric ring is disposed on the plunger below the pressure piece.

For this

2 pages drawings