DE102008034759B4

DE102008034759B4 - Electro-pneumatic seat valve, comprising an electromagnetic drive for actuating a valve

Info

Publication number: DE102008034759B4
Application number: DE102008034759A
Authority: DE
Inventors: Heinz Gödert; Jörg Widera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: DE102008034759A1

Abstract

Elektropneumatisches Sitzventil, umfassend einen elektromagnetischen Antrieb zum Betätigen eines Ventils mit einer in einem Antriebsgehäuse (1) untergebrachten elektrischen Spule mit Wicklung (2), die einen Magnetkern (8) umschließt und mit einem demgegenüber beweglichen Magnetanker (5) korrespondiert, welcher derart mit einer Ankerfeder (4) mit dem Magnetkern (8) zusammenwirkt, dass sich der Magnetanker (5) nach dem Abschalten des Antriebs durch die Kraft der Ankerfeder (4) in Ausfahrrichtung bewegt und über ein stößelartiges Kraftübertragungselement (9) das Antriebsgehäuse (1) stirnseitig durchsetzend derart auf ein Dichtelement (12) einwirkt, dass der dem Dichtelement (12) zugeordnete Ventilsitz (7; 7b) verschlossen wird, wobei in eine, dem Ventilsitz (7; 7b) abgewendete Richtung ab einem bestimmten Hub eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Magnetanker (5) und dem Kraftübertragungselement (9) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (5) in Richtung Ventilsitz (7, 7b) relativ zum Kraftübertragungselement (9) axial frei und unabgestützt verschiebbar angeordnet ist, so dass bei Abschalten des Ventils nach dem Auftreffen des Dichtelements (12; 12') auf den Dichtsitz (7; 7b) der Magnetanker (5) seine axiale Bewegung bis zum stirnseitigen Anschlagen am Antriebsgehäuse (1) fortsetzt, um die aus der Trägheitskraft der Ankermasse resultierende mechanische Belastung vom Dichtelement (12; 12') und vom Ventilsitz (7; 7b) fernzuhalten.Electro-pneumatic seat valve, comprising an electromagnetic drive for actuating a valve with a housing in a drive housing (1) housed electrical coil with winding (2), which encloses a magnetic core (8) and with a correspondingly movable armature (5), which in such a way Anchor spring (4) with the magnetic core (8) cooperates, that the magnet armature (5) moves after switching off the drive by the force of the armature spring (4) in the extension direction and via a plunger-like power transmission element (9) the drive housing (1) passing through the front side acts on a sealing element (12) that the sealing element (12) associated valve seat (7; 7b) is closed, in a, the valve seat (7; 7b) averted direction from a certain stroke a positive coupling between the armature ( 5) and the power transmission element (9) is effective, characterized in that the magnet armature (5) in the direction Ve ntilsitz (7, 7b) relative to the power transmission element (9) axially freely and unsupported displaceable, so that when switching off the valve after the impact of the sealing element (12; 12 ') to the sealing seat (7; 7b) of the armature (5) continues its axial movement to the end stop on the drive housing (1) to the resulting from the inertial force of the armature mass mechanical load from the sealing element (12; 12') and from Keep valve seat (7; 7b) away.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektropneumatisches Sitzventil, umfassend einen elektromagnetischen Antrieb zum Betätigen eines Ventils mit einer in einem Antriebsgehäuse untergebrachten elektrischen Spule mit Wicklung, die einen Magnetkern umschließt und mit einem demgegenüber beweglichen Magnetanker korrespondiert, welcher derart mit einer Ankerfeder mit dem Magnetkern zusammenwirkt, dass sich der Magnetanker nach dem Abschalten des Antriebs durch die Kraft der Ankerfeder in Ausfahrrichtung bewegt und über ein stößelartiges Kraftübertragungselement auf ein Dichtelement derart einwirkt, dass der dem Dichtelement zugeordnete Ventilsitz verschlossen wird.The present invention relates to an electro-pneumatic poppet valve comprising an electromagnetic drive for actuating a valve with a housed in a drive housing coil electrical coil which surrounds a magnetic core and corresponding to a movable magnet armature, which cooperates with an armature spring with the magnetic core, that After the drive has been switched off, the magnet armature is moved in the extension direction by the force of the armature spring and acts on a sealing element via a plunger-type force transmission element in such a way that the valve seat assigned to the sealing element is closed.

Elektromagnetische Ventilantriebe für hier interessierende Schaltventile der Fluidtechnik, speziell der Pneumatik, werden überwiegend nach dem Tauchankerprinzip konstruiert. Hierbei nimmt ein zylindrischer Spulenkörper, auf den die Wicklung aus Spulendraht aufgebracht ist, im Inneren einen feststehenden zylindrischen Magnetkern sowie einen demgegenüber axial beweglichen Magnetanker auf. Der von der elektrischen Spule erzeugte magnetische Fluss wird im Spuleninneren durch die vorgenannten beiden Bauteile, welche aus einem ferromagnetischen Material bestehen, geleitet und schließt sich über den die elektrische Spule umgebenden äußeren Magnetkreis.Electromagnetic valve actuators for switching valves of fluid technology, in particular pneumatics, of interest here are predominantly designed according to the plunger-rod principle. Here, a cylindrical bobbin on which the winding of coil wire is applied, inside a fixed cylindrical magnetic core and an axially movable magnet armature on the other hand. The magnetic flux generated by the electric coil is conducted in the coil interior by the aforementioned two components, which consist of a ferromagnetic material, and closes over the outer magnetic circuit surrounding the electrical coil.

Um dabei den magnetischen Streufluss möglichst gering zu halten, ist der Arbeitsluftspalt des Magnetantriebes zumeist im mittleren Bereich der Spulenlänge angeordnet. Außerdem ist der Magnetanker meist so gestaltet, dass dieser eine gewisse Führungslänge im Spulenkörper besitzt. Diese Konstruktion bedingt, dass der Magnetanker ein relativ großes Volumen und eine entsprechend hohe Masse besitzt.In order to keep the magnetic leakage flux as low as possible, the working air gap of the magnetic drive is usually arranged in the middle region of the coil length. In addition, the armature is usually designed so that it has a certain guide length in the bobbin. This design requires that the armature has a relatively large volume and a correspondingly high mass.

Außer der DE 10 2005 020 278 B4 geht ein elektropneumatisches Sitzventil hervor, welches einen solchen Magnetkreis aufweist.Except the DE 10 2005 020 278 B4 is an electropneumatic seat valve forth, which has such a magnetic circuit.

Bei der Betrachtung des dynamischen Verhaltens des elektromagentischen Antriebs kommt der Masse des bewegten Magnetankers eine entscheidene Bedeutung zu. Denn die Masse des Magnetankers beeinflusst die dynamischen Kennwerte des Ventils, insbesondere dessen Schaltzeiten sowie die mechanischen Belastungen an den Dichtelementen während des Schaltvorgangs. Letzteres hat einen entscheidenen Einfluss auf die Lebensdauer des elektropneumatischen Sitzventils.When considering the dynamic behavior of the electromagnetic drive, the mass of the moving armature is of crucial importance. Because the mass of the armature influences the dynamic characteristics of the valve, in particular its switching times and the mechanical loads on the sealing elements during the switching process. The latter has a decisive influence on the service life of the electropneumatic seat valve.

Beim Einschalten des Sitzventils wird der Magnetanker gegen die Ankerfeder in Richtung Magnetkern gezogen. Die Masse des Magnetankers wird hierdurch beschleunigt und trifft mit einer bestimmten kinetischen Energie auf die stirnseitige Polfläche des Magnetkerns aufWhen the seat valve is switched on, the magnet armature is pulled against the armature spring in the direction of the magnet core. As a result, the mass of the magnet armature is accelerated and impinges with a certain kinetic energy on the end face of the magnet core

Beim Abschalten wird der Magnetanker bei einem normal geschlossenen Ventil durch die Kraft der Ankerfeder beschleunigt, das mit dem Magnetanker über ein Kraftübertragungselement gekoppelte Dichtelement wird in Richtung des zu schließenden Ventilsitzes bewegt. Wenn das Dichtelement auf den Ventilsitz auftrifft, kommt es durch die abrupte Verzögerung zu hohen dynamischen Kräften.When switching off the armature is accelerated at a normally closed valve by the force of the armature spring, which is coupled to the armature via a power transmission element sealing element is moved in the direction of the valve seat to be closed. When the sealing element hits the valve seat, the abrupt deceleration causes high dynamic forces.

Neben der Kraft der Ankerfeder, die die statische Dichtkraft definiert, wirken auch die Trägheitskräfte der Massen der bewegten Bauteile auf das Dichtelement und den Dichtsitz ein. Diese dynamischen Kräfte betragen üblicherweise ein Vielfaches der statischen Dichtkräfte und führen zu einer hohen mechanischen Beanspruchung der Dichtelemente und der Ventilsitze.In addition to the force of the armature spring, which defines the static sealing force, the inertial forces of the masses of the moving components also act on the sealing element and the sealing seat. These dynamic forces are usually a multiple of the static sealing forces and lead to a high mechanical stress on the sealing elements and the valve seats.

Insbesondere bei elektropneumatischen Sitzventilen, deren Dichtelemente üblicherweise aus einem Elastomermaterial bestehen, ist die mechanische Belastung durch die vorstehend erläuterten dynamischen Kräfte besonders kritisch. Denn durch Auftreffen der Dichtscheibe des Dichtelements auf die Dichtkante des Ventilsitzes entstehen im Elastomer hohe lokale Spannungsspitzen, die das Material stark beanspruchen und über die Lebensdauer zu einem zunehmenden Verschleiß führen. Die Verschleißsituation wird ganz entscheidend durch die beim Auftreffen des Dichtelements auf den Ventilsitz wirksame dynamische Belastung geprägt. Um die mechanische Belastung zu begrenzen, ist bereits versucht worden, das Dichtelement im Magnetanker durch eine definiert vorgespannte Feder abzustützen. Dies führt jedoch zu einer relativ aufwendigen Konstruktion des Magnetankers und liefert keine sehr präzise Kraftbegrenzung.Particularly in the case of electropneumatic seat valves whose sealing elements usually consist of an elastomeric material, the mechanical stress due to the above-described dynamic forces is particularly critical. Because by hitting the sealing disc of the sealing element on the sealing edge of the valve seat, high local stress peaks occur in the elastomer, which stress the material and lead over the life of increasing wear. The wear situation is decisively influenced by the dynamic load which is exerted on the valve seat when the sealing element strikes. In order to limit the mechanical load, it has already been attempted to support the sealing element in the armature by a defined preloaded spring. However, this leads to a relatively complicated construction of the magnet armature and does not provide a very precise force limitation.

Die DE 10 2006 020 756 A1 offenbart ein elektrisches Sitzventil mit einem elektromagnetischen Antrieb zum Betätigen des Ventils mit einer in einem Antriebsgehäuse untergebrachten elektrischen Spule, welche einen Magnetkern umschließt, der mit einem beweglichen Magnetanker korrespondiert. Der bewegliche Magnetanker wirkt derart mit einer Ankerfeder und dem Magnetkern zusammen, dass sich der Magnetanker nach Abschalten des Antriebs durch die Kraft der Ankerfeder in Ausfahrrichtung bewegt. Bei einem stößelartigen Kraftübertragungselement wirkt der bewegliche Magnetanker mit einem Ventilsitz zusammen. Zwischen dem Magnetanker und dem stößelartigen Kraftübertragungselement ist eine weitere Feder vorgesehen, die den Magnetanker mit dem Kraftübertragungselement koppelt. Durch die Feder wird ein Teil der Bewegungsenergie des Magnetankers auf das Kraftübertragungselement übertragen, welches die Feder ab einem Kontakt mit dem Ventilsitz abstützen muss. Dabei wird auch eine mechanische Belastung in das den Ventilsitz verschließenden Dichtelements eingeleitet. Diese ist zwar gegenüber einer starren Kopplung von Magnetanker und Kraftübertragungselement stark vermindert, wird jedoch andererseits auch nicht vom Dichtelement und dem Ventilsitz ferngehalten.The DE 10 2006 020 756 A1 discloses an electric seat valve having an electromagnetic drive for actuating the valve with an electric coil housed in a drive housing enclosing a magnetic core corresponding to a movable armature. The movable armature cooperates with an armature spring and the magnet core in such a way that, after the drive has been switched off, the magnet armature moves in the extension direction by the force of the armature spring. In a plunger-type power transmission element of the movable armature cooperates with a valve seat. Between the armature and the plunger-type power transmission element, a further spring is provided, which couples the armature with the force transmission element. By the spring, a part of the kinetic energy of the armature is transferred to the power transmission element, which is the Spring must abut from contact with the valve seat. In this case, a mechanical load is introduced into the sealing element closing the valve seat. Although this is greatly reduced compared to a rigid coupling of magnet armature and power transmission element, but on the other hand is not kept away from the sealing element and the valve seat.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung den elektromagnetischen Antrieb eines elektropneumatischen Sitzventils so zu gestalten, dass die dynamischen Belastungen an den Dichtelementen reduziert werden, so dass sich die hieraus resultierende Lebensdauer der Dichtelemente erhöht.It is therefore the object of the present invention to design the electromagnetic drive of an electropneumatic seat valve such that the dynamic loads on the sealing elements are reduced, so that the resulting service life of the sealing elements increases.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem elektropneumatischen Sitzventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of an electropneumatic seat valve according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Magnetanker des elektromagnetischen Antriebs in Richtung Ventilsitz relativ zum Kraftübertragungselement axial verschieblich angeordnet ist, während in Gegenrichtung ab einem bestimmten Hub eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Magnetanker und dem Kraftübertragungselement wirksam wird, so dass beim Abschalten des Ventils nach dem Auftreffen des Dichtelements auf den Ventilsitz der Magnetanker seine axiale Bewegung bis zum stirnseitigen Anschlagen am Antriebsgehäuse fortsetzt, um die aus der Trägheitskraft der Ankermasse resultierende mechanische Belastung vom Dichtelement und vom Ventilsitz fern zu halten.The invention includes the technical teaching that the magnet armature of the electromagnetic drive is arranged axially displaceable in the direction of the valve seat relative to the power transmission element, while in the opposite direction from a certain stroke a positive coupling between the armature and the force transmission element is effective, so that when switching off the valve after the impact of the sealing element on the valve seat of the armature continues its axial movement to the frontal abutment on the drive housing to keep away from the inertial force of the armature mass resulting mechanical load from the sealing element and the valve seat.

Mit anderen Worten, wird beim Auftreffen des Dichtelements auf den Ventilsitz der Magnetanker seine axiale Bewegung fortsetzen, bis dieser auf das Antriebsgehäuse auftrifft und dadurch gebremst wird. Hierdurch wird die Trägheitskraft der Ankermasse von der am Dichtelement wirkenden Schließkraft der Ankerfeder entkoppelt, so dass die Trägheitskraft keine schädigende mechanische Belastung für das Dichtelement und den Dichtsitz mehr darstellt.In other words, when the sealing element strikes the valve seat, the armature will continue its axial movement until it impinges on the drive housing and is thereby braked. As a result, the inertial force of the armature mass is decoupled from the force acting on the sealing element closing force of the armature spring, so that the inertial force is no damaging mechanical stress on the sealing element and the sealing seat more.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung resultiert aus der Erkenntnis, den Magnetanker nicht mehr starr mit dem Kraftübertragungselement zu verbinden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Magnetanker gegenüber dem Kraftübertragungselement in Richtung Ventilsitz frei verschieblich. Der Magnetanker legt sich allein in Folge der Magnetkraft am Kraftübertragungselement an. Durch den Anschlag des Magnetankers am Antriebsgehäuse wird die kinetische Energie des Magnetankers im Antriebsgehäuse abgeleitet. Die erfindungsgemäße Lösung für eine Entkopplung der Magnetankermasse kommt ohne zusätzliche Bauteile aus. Es lassen sich mit der erfindungsgemäßen Lösung die dynamischen Kräfte, die Trägheitskräfte der Magnetankermasse gezielt entkoppeln. Da nach dem Einschalten des Antriebs während der ersten Phase der Anzugsbewegung des Magnetankers die Kraft der Ankerfeder noch nicht wirksam ist, müssen lediglich Reibungskräfte und die sich aus der Orientierung des Ventils ergebene Gewichtskraft überwunden werden. Erst wenn der Anker sich soweit bewegt hat, dass der Absatz in der Ankerbohrung an der Schulter des Kraftübertragungselements anliegt, wird wegen der hiermit vollzogenen Kopplung die Kraft der Ankerfeder beim Anzugvorgang wirksam. Die erfindungsgemäße Lösung bietet somit neben der Reduzierung der Belastung am Ventilsitz, insbesondere Belüftungssitz, beim Abschaltvorgang auch eine Reduzierung der erforderlichen Anzugspannung beim Einschaltvorgang des Ventils.The advantage of the solution according to the invention results from the knowledge that the armature is no longer rigidly connected to the power transmission element. In the solution according to the invention, the armature is freely displaceable relative to the force transmission element in the direction of the valve seat. The armature applies alone due to the magnetic force on the power transmission element. By the stop of the magnet armature on the drive housing, the kinetic energy of the armature is derived in the drive housing. The inventive solution for a decoupling of the magnetic anchor material comes without additional components. It can be with the solution according to the invention, the dynamic forces decouple the inertial forces of the magnetic anchorage targeted. Since the force of the armature spring is not yet effective after switching on the drive during the first phase of the tightening movement of the armature, only frictional forces and resulting from the orientation of the valve weight force must be overcome. Only when the anchor has moved so far that the shoulder in the anchor hole rests against the shoulder of the power transmission element, the force of the armature spring is effective during tightening because of the hereby completed coupling. The solution according to the invention thus offers not only the reduction of the load on the valve seat, in particular ventilation seat, during shutdown and a reduction of the required tightening tension during the switching of the valve.

Vorzugsweise umfassen die bewegten Massen lediglich das Kraftübertragungselement mit endseitigem Dichtelement, so dass sich die mechanische Belastung des Dichtelements beim Auftreffen am Ventilsitz nur durch die Kraft der Ankerfeder und die Trägheitskraft der vorstehend erläuterten Bauteile ergibt. Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass nach dem Einschalten des Antriebs, also dem Bestromen der elektrischen Spule, in einer ersten Bewegungsphase der Anzugbewegung des Magnetankers die Kraft die Ankerfeder nicht wirksam ist. Die Ankerfeder ist vorzugsweise vorgespannt zwischen dem beweglichen Anker und dem Magnetkern eingesetzt.Preferably, the moving masses comprise only the power transmission element with end-side sealing element, so that the mechanical stress of the sealing element when hitting the valve seat results only by the force of the armature spring and the inertial force of the above-described components. According to a measure improving the invention, it is provided that, after the drive has been switched on, that is to say the current coil is energized, the armature spring is not effective in a first movement phase of the tightening movement of the magnet armature. The armature spring is preferably biased inserted between the movable armature and the magnetic core.

Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, die Ankerfeder in einer zentralen Bohrung im Magnetanker oder Magnetkern unterzubringen. Durch diese Maßnahme wird die axiale Baulänge der Aneinanderreihung von Magnetkern, Ankerfeder und beweglichen Magnetanker verkürzt und die Ankerfeder benötigt keinen eigenen axialen Bauraum. Lediglich ein für den Hub erforderliche Spalt bleibt zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern bestehen. Weiterhin vorteilhaft ist, dass sich durch die Bohrung seitens des Magnetankers bzw. Magnetkerns die Masse des Bauteils reduzieren lässt, vorzugsweise sollte die Bohrung seitens des beweglichen Magnetankers vorgesehen werden.According to a further improvement of the invention measure is proposed to accommodate the armature spring in a central bore in the armature or magnetic core. By this measure, the axial length of the juxtaposition of magnetic core, armature spring and movable armature is shortened and the armature spring does not require its own axial space. Only a gap required for the stroke remains between the armature and the magnetic core. It is also advantageous that the mass of the component can be reduced by the bore on the part of the magnet armature or magnetic core, preferably the bore should be provided on the part of the movable magnet armature.

Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, im Bereich in welchem der Magnetanker auf das Antriebsgehäuse auftrifft, Dämpfungsmittel anzuordnen. Diese Dämpfungsmittel können dabei durch geometrische Gestaltung und/oder Materialeigenschaften der Anschlagfläche erreicht werden. So ist es denkbar, die Anschlagfläche durch ein Elastomerelement zu bilden, welches vorzugsweise mit einer genoppten Oberfläche versehen ist, um die Dämpfungseigenschaften zu verbessern.According to another measure improving the invention, it is proposed to arrange damping means in the region in which the magnet armature impinges on the drive housing. This damping means can be achieved by geometric design and / or material properties of the stop surface. So it is conceivable to form the stop surface by an elastomeric element, which preferably with a dimpled Surface is provided to improve the damping properties.

Weiterhin wird vorgeschlagen, den Hub des Magnetankers in der Länge so auszulegen, dass sich das Rückfedern des Magnetankers beim Auftreffen auf das Antriebsgehäuse nicht auf das Schließverhalten des Ventils auswirkt. Dies bedeutet, dass in diesem Falle das Ventil zuverlässig geschlossen bleibt. Somit kann durch eine einfache Anpassung der Hublänge auf diese dynamische Eigenschaft des elektromagnetischen Antriebs ein ungewolltes Öffnen des Ventils vermieden werden. Diesem Ziel ist es ebenfalls zuträglich, wenn die Massen der beim Schaltvorgang bewegten Teile, speziell das Kraftübertragungselements und des Dichtelements möglichst gering bemessen werden. Darüber hinaus sollte das Kraftübertragungselement eine möglichst geringe Reibung im Magnetanker und in der Durchführung durch das Antriebsgehäuse in Richtung Ventil aufweisen.It is also proposed to design the stroke of the armature in the length so that the springback of the magnet armature when hitting the drive housing does not affect the closing behavior of the valve. This means that in this case the valve remains reliably closed. Thus, by simply adapting the stroke length to this dynamic property of the electromagnetic drive, unintentional opening of the valve can be avoided. This goal, it is also beneficial if the masses of the moving parts during switching, especially the power transmission element and the sealing element are sized as small as possible. In addition, the power transmission element should have the lowest possible friction in the armature and in the passage through the drive housing in the direction of the valve.

Um eine platzsparende Anordnung der erfindungsgemäßen bewegungsentkoppelten Bauteile sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass das Kraftübertragungselement gleichzeitig die Zentrierung der Ankerfeder übernimmt. Somit ist eine koaxiale Anordnung von Kraftübertragungselement, Ankerfeder und dem diese Bauteile umschließende Magnetanker bevorzugt.In order to ensure a space-saving arrangement of the motion-decoupled components according to the invention, it is proposed that the force transmission element at the same time takes over the centering of the armature spring. Thus, a coaxial arrangement of force transmission element, armature spring and the magnet armature enclosing these components is preferred.

Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich für ein Ventil einsetzen, dass lediglich einen Ventilsitz aufweist. Insofern betätigt das Dichtelement diesen Ventilsitz zur Umsetzung einer 2/2-Ventilfunktion. Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch auf eine 3/2-Ventilfunktion übertragen. Eine spezielle Ausführung, bei der die Elastomerdichtscheibe durch eine Kugel als Dichtelement mit korrespondierenden konischen Dichtsitzen ersetzt wird, sei beispielhaft angegeben.The solution according to the invention can be used for a valve that has only one valve seat. In this respect, the sealing element actuates this valve seat to implement a 2/2-valve function. The solution according to the invention can also be transferred to a 3/2 valve function. A special embodiment, in which the elastomeric sealing disc is replaced by a ball as a sealing element with corresponding conical sealing seats, is given by way of example.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of two preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 einen Längsschnitt durch ein elektropneumatisches Sitzventil mit 2/2-Ventilfunktion in Offenstellung, 1 a longitudinal section through an electropneumatic seat valve with 2/2-valve function in the open position,

2 einen Längsschnitt durch ein elektropneumatisches Sitzventil mit 2/2-Ventilfunktion in Schließstellung, und 2 a longitudinal section through an electropneumatic seat valve with 2/2-valve function in the closed position, and

3 einen Längsschnitt durch ein elektropneumatisches Sitzventil mit 3/2-Ventilfunktion. 3 a longitudinal section through an electropneumatic seat valve with 3/2-valve function.

Gemäß 1 umfasst ein elektromagnetischer Antrieb eine in einem Antriebsgehäuse 1 untergebrachte elektrische Spule mit Wicklung 2. Um die Wicklung 2 ist ein äußerer Magnetkreis 3 in Form eines U-förmigen eisenmagnetischen Materials gebildet, der ein Flussleitstück 6 mit umfasst. Innerhalb des Antriebsgehäuses 1 und von der Wicklung 2 der elektrischen Spule eingeschlossen ist ein beweglicher Magnetanker 5, der sich über eine hierin angeordnete Ankerfeder 4 gegen einen ortsfesten Magnetkern 8 abstützt. Der Magnetkern 8 ist fest mit dem äußeren Magnetkreis 3 verbunden.According to 1 An electromagnetic drive comprises one in a drive housing 1 housed electric coil with winding 2 , To the winding 2 is an outer magnetic circuit 3 formed in the form of a U-shaped iron magnetic material, which is a flux guide 6 includes. Inside the drive housing 1 and from the winding 2 The electric coil included is a movable magnet armature 5 which extends over an armature spring arranged therein 4 against a stationary magnetic core 8th supported. The magnetic core 8th is fixed to the outer magnetic circuit 3 connected.

Der Magnetanker 5 ist in Richtung eines in einem Ventilgehäuse angeformten Ventilsitzes 7 relativ zu einem Kraftübertragungselement 9 des Magnetankers 5 axial verschieblich angeordnet. Endseitig des Kraftübertragungselements 9 ist ein Dichtelement 12 angeordnet, welches zur Betätigung des Sitzventils mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkt. Am gegenüberliegenden Ende des Kraftübertragungselements 9 kommt die Ankerfeder 4 zur Anlage. Das Kraftübertragungselement 9 ist innerhalb einer Bohrung des beweglichen Magnetankers 5 und axial relativ hierzu bewegbar angeordnet und über einen unteren Anschlag 10 an der der Ankerfeder 4 gegenüberliegenden Seite hubbegrenzt. Der bewegliche Anker 5 wiederum ist durch einen weiteren Anschlag 11, der seitens des Ventilgehäuses ausgebildet ist, hubbegrenzt. Der Anschlag 11 ist mit Dämpfungsmitteln versehen.The magnet armature 5 is in the direction of a valve seat formed in a valve housing 7 relative to a power transmission element 9 of the magnet armature 5 arranged axially displaceable. End of the power transmission element 9 is a sealing element 12 arranged, which for actuating the seat valve with the valve seat 7 interacts. At the opposite end of the power transmission element 9 comes the anchor spring 4 to the plant. The power transmission element 9 is within a bore of the moving armature 5 and axially movable relative thereto and via a lower stop 10 at the anchor spring 4 limited stroke side. The movable anchor 5 turn is by another stop 11 , which is formed by the valve housing, stroke limited. The stop 11 is equipped with damping means.

Durch den vorstehend erläuterten Aufbau ist der Magnetanker 5 in Richtung Ventilsitz 7 relativ zum Kraftübertragungselement 9 axial verschieblich, während in der Gegenrichtung ab einem bestimmten Hub eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Magnetanker 5 und dem Magnetübertragungselement 9 wirksam wird. Beim Abschalten des Ventils setzt der Magnetanker 5 nach dem Auftreffen des Dichtelements 12 auf dem Ventilsitz 7 seine axiale Bewegung bis zum stirnseitigen Anschlagen am Antriebsgehäuse 1 fort. Hierdurch wird die aus der Trägheitskraft der Ankermasse resultierenden mechanische Belastung vom Dichtelement 12 und vom Ventilsitz 7 ferngehalten.By the above-described construction is the armature 5 in the direction of the valve seat 7 relative to the power transmission element 9 axially displaceable, while in the opposite direction from a certain stroke a positive coupling between the armature 5 and the magnetic transmission element 9 takes effect. When the valve is switched off, the magnet armature stops 5 after the impact of the sealing element 12 on the valve seat 7 its axial movement to the end-side striking the drive housing 1 continued. As a result, the mechanical load resulting from the inertial force of the armature mass from the sealing element 12 and from the valve seat 7 kept away.

Die so erreichte Schließstellung ist in 2 dargestellt. Der Aufbau entspricht vollständig der vorstehend erläuterten 1.The closed position achieved in this way is in 2 shown. The structure is completely the same as explained above 1 ,

Bei der Ausführungsform in 3 ist abweichend zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine 3/2-Ventilfunktion umgesetzt, in dem ein kugelförmiges Dichtelement 12 mit zwei einander gegenüberliegend innerhalb eines Ventilgehäuses angeformten konkav konischen Ventilsitzen 7a und 7b zusammenwirkt. Der elektromagnetische Antrieb entspricht im übrigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.In the embodiment in 3 In contrast to the embodiment described above, a 3/2-valve function is implemented, in which a spherical sealing element 12 with two oppositely formed within a valve housing concave conical valve seats 7a and 7b interacts. Incidentally, the electromagnetic drive corresponds to the embodiment described above.

Auch hier wird in die Kraft des Magnetankers 5 über ein stößelartiges Kraftübertragungselement 9 auf das Dichtelement 12 übertragen. Das Kraftübertragungselement 9 wird beim Auftreffen des kugelförmigen Dichtelements 12 auf den Ventilsitz 7 zur Belüftung von der Trägheitskraft der Masse des Magnetankers 5 entkoppelt. Dadurch wirkt in dieser Phase auf den Ventilsitz 7b zur Belüftung neben der Kraft der Ankerfeder 4 lediglich die Trägheitskräfte des Kopplungselements 9 und des kugelförmigen Dichtelements 12'. Die Trägheitskraft der sehr viel größeren Ankermasse wird in das Ventilgehäuse eingeleitet und somit nicht als Belastung am Ventilsitz 7b der Belüftung wirksam. Die reduzierte dynamische Belastung am Ventilsitz 7b verringert den Verschleiß und ermöglicht eine höhere Lebensdauer.Again, in the force of the magnet armature 5 via a plunger-type power transmission element 9 on the sealing element 12 transfer. The power transmission element 9 is the impact of the spherical sealing element 12 on the valve seat 7 for ventilation of the inertial force of the mass of the armature 5 decoupled. As a result, acts on the valve seat in this phase 7b for ventilation in addition to the force of the armature spring 4 only the inertial forces of the coupling element 9 and the spherical sealing element 12 ' , The inertial force of the much larger armature mass is introduced into the valve body and thus not as a load on the valve seat 7b the ventilation is effective. The reduced dynamic load on the valve seat 7b reduces wear and allows a longer service life.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Lösung der Abkopplung der Trägheitskraft der Ankermasse auch vorteilhaft auf Schaltventile mit einem anderen konstruktiven Aufbau übertragbar. In der Pneumatik werden beispielsweise als Vorsteuerventile überwiegend Sitzventile mit Dichtelementen aus Elastomermaterialien eingesetzt, welche sich zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung hierauf eignen. Das Dichtelement wird üblicherweise in einem Kunststoffteil aufgenommen, das als Druckgabel gestaltet ist und durch zwei Durchbrüche segmentartig in einen Ankerraum des Ventilgehäuses hineinragt. Auch auf diese konstruktive Ausführung lässt sich die erfindungsgemäße Lösung bei geringfügigen konstruktiven Anpassungen übertragen.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. On the contrary, modifications are conceivable which are included in the scope of protection of the following claims. In particular, the inventive solution of decoupling the inertial force of the armature mass is also advantageous transferable to switching valves with a different structural design. In pneumatics, for example, predominantly seat valves with sealing elements made of elastomeric materials are used as pilot valves, which are suitable for implementing the solution according to the invention. The sealing element is usually accommodated in a plastic part, which is designed as a pressure fork and projects through two openings segment-like in an armature space of the valve housing. Also on this structural design, the solution according to the invention can be transferred with minor structural adjustments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsgehäusedrive housing
22: Wicklungwinding
33: Magnetkreismagnetic circuit
44: Ankerfederarmature spring
55: Magnetankerarmature
66: Flussleitstückflux conductor
77: Ventilsitzvalve seat
88th: Magnetkernmagnetic core
99: KraftübertragungselementPower transmission element
1010: Anschlagattack
1111: Anschlagattack
1212: Dichtelementsealing element

Claims

Electro-pneumatic seat valve, comprising an electromagnetic drive for actuating a valve with one in a drive housing ( 1 ) accommodated electric coil with winding ( 2 ), which has a magnetic core ( 8th ) and with a movable magnet armature ( 5 ) corresponding to an armature spring ( 4 ) with the magnetic core ( 8th ) cooperates, that the magnet armature ( 5 ) after switching off the drive by the force of the armature spring ( 4 ) in the extension direction and via a plunger-like power transmission element ( 9 ) the drive housing ( 1 ) passing through the front side in such a way on a sealing element ( 12 ) acts that the the sealing element ( 12 ) associated valve seat ( 7 ; 7b ), wherein in one, the valve seat ( 7 ; 7b ) averted direction from a certain stroke a positive coupling between the armature ( 5 ) and the power transmission element ( 9 ) is effective, characterized in that the magnet armature ( 5 ) in the direction of the valve seat ( 7 . 7b ) relative to the force transmission element ( 9 ) is axially freely and unsupported displaceable, so that when switching off the valve after the impact of the sealing element ( 12 ; 12 ' ) on the sealing seat ( 7 ; 7b ) the magnet armature ( 5 ) its axial movement to the front side stops on the drive housing ( 1 ) in order to reduce the mechanical load resulting from the inertial force of the anchor mass from the sealing element ( 12 ; 12 ' ) and the valve seat ( 7 ; 7b ) keep away.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that the mechanical load of the sealing element ( 12 ; 12 ' ) when hitting the valve seat ( 7 ; 7b ) only by the force of the armature spring ( 4 ) and the inertial force of the mass of the power transmission element ( 9 ) and the sealing element ( 12 ).

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that after switching on the drive during a first phase of the tightening movement of the armature ( 5 ) against the magnetic core ( 8th ) the force of the armature spring ( 4 ) is ineffective.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that the armature spring ( 4 ) in a central bore of the magnet armature ( 5 ) or the magnetic core ( 8th ) is arranged.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that in the region in which the magnet armature ( 5 ) on the drive housing ( 1 ), damping means are provided.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that the stroke of the magnet armature ( 5 ) is designed such that the springback of the armature ( 5 ) when hitting the drive housing ( 1 ) does not affect the closing behavior of the valve.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that the Power transmission element ( 9 ) is rod-shaped and the leadership of the surrounding armature spring ( 4 ) takes over.

Electro-pneumatic seat valve according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 12 ' ) two opposing valve seats ( 7a . 7b ) operated alternately.

Electro-pneumatic seat valve according to one of the preceding claims, characterized in that around the electrical coil an external magnetic circuit ( 3 ) provided in conjunction with the magnetic core ( 8th ) and via an oppositely arranged therefrom flux guide ( 6 ) with the movable magnet armature ( 5 ) stands.

Electro-pneumatic seat valve according to one of the preceding claims, characterized in that a separate valve housing is provided, in which the at least one valve seat ( 7 ; 7a . 7b ) is formed, and on which the drive housing ( 1 ) is mounted such that the force transmission element ( 9 ) of the electromagnetic drive extends into the valve housing.