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Die
Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein
solches Magnetventil ist aus der
DE 09 317 864 U1 bekannt, bei dem der einen
Ventilsitz aufweisende Ventilkörper aus Kunststoff besteht
und der ebenfalls aus dem gleichen Kunststoff bestehende Spulenkörper
in Richtung des Ventilkörpers einen Ansatz aufweist, an
den der Ventilkörper, beispielsweise mittels Ultraschallschweißen
angeschweißt ist. Hierzu ist der Ansatz stufenförmig
verjüngend in Richtung des Ventilkörpers ausgeformt,
an die die Stirnfläche des Ventilkörpers angepasst
ist. Ferner ist zusätzlich eine umlaufende Nut um den Konus
des Ansatzes vorgesehen, in den ein ringförmiger Vorsprung
des Ventilkörpers in der Ausgestaltung eines Passsitzes
eingreift.
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Nachteilig
bei diesem bekannten Aufbau eines Magnetventils ist die kompliziert
ausgestaltete Schnittstelle zwischen dem Ansatz des Spulenkörpers
und dem Ventilkörper, da dafür zu sorgen ist, dass
eine gute mechanische Stabilität zwischen dem Ventilkörper
und dem Spulenkörper erreicht wird.
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Aus
der
DE 37 22 344 C2 eine
3/2-Mehrwegemagnetventil bekannt, bei dem eine Ventileinrichtung
aus einem Ventilgehäuse besteht, das einen Ventilkörper
aufnimmt, in der zwei Ventilsitze mit zugehörigen kugelförmigen
Ventilkörpern sowie entsprechende Ventilstößel
mit weiteren Bauteilen angeordnet sind. Diese Ventileinrichtung
wird über einen Schraubring mit dem Gehäuse der
Magnetspule verbunden.
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Dieses
bekannte 3/2-Mehrwegemagnetventil ist aufgrund der vielen Einzelteile
der Ventileinrichtung sehr bauaufwendig und damit in der Herstellung sehr
teuer.
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Des
weiteren ist aus der
US
20070062588 A1 ebenfalls ein 3/2-Mehrwegemagnetventil bekannt,
bei dem eine Ventileinrichtung aus einem Ventilgehäuse,
zwei jeweils einen Ventilsitz bildende Tiefziehteile sowie einem
Schließkörper mit einem kompliziert ausgeformten
Stößel aufgebaut ist, wobei die beiden Tiefziehteile
durch Presssitz im Ventilgehäuse befestigt werden.
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Auch
dieses bekannte 3/2-Mehrwegemagnetventil zeichnet sich bedingt durch
die vielen Einzelteile der Ventileinrichtung durch einen aufwendigen
Aufbau aus, wodurch die Herstellung aufwendig und damit teuer ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil der
eingangs genannten Art anzugeben, das einen einfachen und damit
in der Herstellung kostengünstigen Aufbau sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetventil mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Dieses
erfindungsgemäße Magnetventil zeichnet sich durch
die einstückige Ausbildung des Kunststoffspulenkörpers
und des Ventilkörpers aus. Damit ergibt sich ein sehr einfacher
und damit in der Herstellung äußerst kostengünstiger
Aufbau.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Ventilkörper
einen zweiten Ventilsitz mit einem Schließelement, so dass
damit ein 2/2- oder ein 3/2-Mehrwegemagnetventil mit einem äu ßerst
einfachen Aufbau realisierbar ist.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die
Schließelemente des ersten und/oder des zweiten Ventilsitzes
kugelförmig ausgebildet, da aufgrund der Ausführung
der Ventilsitze aus Kunststoff mittels der Kugeln als Schließelemente
ein dichter Sitz mit wenig Leckage erreichbar ist, wobei hierzu
auch die durch die Verwendung von Kugeln als Schließelemente
bedingten zugehörigen losen Stößel beitragen,
wodurch Fluchtungsfehler keine nachteiligen Wirkungen nach sich
ziehen.
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Auch
ist es bei einer weiteren Weiterbildung der Erfindung besonders
vorteilhaft, die als Kugeln ausgeführten Schließelemente
in Kugelkäfigen zu führen, da diese ebenfalls
in dem als Kunststoff ausgeführten Ventilkörper
ohne Zusatzbauteile realisierbar sind. Zudem wird bei geöffnetem
Ventil der Durchflussquerschnitt durch diese Kugelkäfige
erhöht.
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Eine
besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich durch
eine Anordnung eines weiteren Ventilstößels zwischen
den axial angeordneten Schließelementen des ersten und
zweiten Ventilsitzes in einer sternförmigen Stößelführung,
die sich in einfacher Weise ebenfalls in dem als Kunststoff ausgeführten
Ventilkörper realisieren lässt. Dadurch ist ein
Durchfluss zwischen Anschlüssen, die über diese
Stößelführung verbindbar sind, möglich.
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Bevorzugt
lässt sich in einer Weiterbildung der Erfindung im Bereich
der sternförmigen Stößelführung
ein radialer Verbraucheranschluss A anordnen, wodurch aufgrund der
in diesem Bereich vorgesehenen sternförmigen Stößelführung
ein geringer Durchflusswiderstand realisiert wird.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilkörper
an seinem freien, stirnseitigen Ende einen axialen Druckanschluss
auf.
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Schließlich
ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Bereich
des Schließelements des ersten Ventilsitzes ein radialer
Tankanschluss vorgesehen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
axiale Längsschnittdarstellung eines 3/2-Mehrwegemagnetventils
gemäß der Erfindung,
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2 eine
Schnittdarstellung im Bereich der sternförmigen Stößelführung
gemäß Schnitt I-I in 1, und
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3 eine
Schnittdarstellung im Bereich eines Kugelkäfigs gemäß Schnitt
II-II in 1.
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In 1 ist
ein 3/2-Mehrwegemagnetventil 1 mit einem weichmagnetischen
Gehäuse 2 dargestellt, das einen Spulenkörper 4 mit
einer axialen Durchgangsöffnung zur Lagerung eines verschiebbaren
Ankers 5 aufnimmt. Auf dem Spulenkörper 4 ist eine
Erregerspule 3 gewickelt, die von an beiden Enden des Spulenkörpers 4 vorgesehenen
Begrenzungsabschnitten 4a und 4b eingefasst wird,
wobei sich diese Begrenzungsabschnitte 4a und 4b kragenförmig
radial nach außen erstrecken.
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Auf
einer Seite des Magnetventils 1 setzt sich der Spulenkörper 4 über
den Begrenzungsabschnitt 4a des Spulenkörpers 4 in
einem Ventilkörper 6 mit einem ersten und zweiten
Ventilsitz 8 und 10 einstückig fort und
endet mit einer Stirnseite, die in Fortsetzung der axialen Durchgangsöffnung
im Spulenkörper 4 einen Druckanschluss P aufweist.
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Der
Begrenzungsabschnitt 4a weist eine scheibenförmige
Grundform auf und erstreckt sich in seinem Durchmesser bis nahe
an den Innendurchmesser des rohrförmigen Gehäuses 2,
wobei in den Begrenzungsabschnitt 4a ein kreisringförmiges
Joch mit Durchbrüchen 16 eingespritzt ist und
dieses Joch 16 so weit als Rand übersteht, dass
an ihm der Rand des Gehäuses 2 verstemmt werden
kann.
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Der
gegenüberliegende Begrenzungsabschnitt 4b des
Spulenkörpers 4 weist ebenso eine scheibenförmige
Grundform auf, an den sich ein kreisringförmiges Joch 17 anschließt,
das an einem ringförmigen Ansatz des Begrenzungsabschnittes 4b eingesetzt
ist. Die offene Stirnseite wird von einer axial ausgewölbten
kreisförmigen Bodenkappe 18 verschlossen, gegen
die der Anker 5 bei nicht bestromter Erregerspule 3 aufgrund
des Mediumsdruckes gedrückt wird. Der Rand dieser Bodenkappe 18 wird mit
dem Rand des Gehäuses 2 verstemmt.
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Zusätzlich
ist an dieser Seite des Magnetventils 1 eine Anschlussvorrichtung 20 vorgesehen, die über
ein Trägerteil 19 mit dem Gehäuse 2 bzw. dem
Begrenzungsabschnitt 4b des Spulenkörpers 4 verbunden
ist.
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Die
axiale Durchgangsöffnung des Spulenkörpers 4 setzt
sich in dem Ventilkörper 6, der einstückig
mit dem Spulenkörper 4 hergestellt ist, fort und endet
in dem Druckanschluss P.
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Die 1 zeigt
den Anker 5 in dessen Ruhestellung und liegt dabei mit
seiner von dem Ventilkörper 6 abgewandten Seite
an der Bodenkappe 18 an. In Richtung des Ventilkörpers 6 schließt
sich ein hohlzylindrisch ausgebildeter Polkern 21 an, der
zur Ausbildung eines Arbeitsluftspaltes beabstandet zum Anker 5 im
Bereich des Begrenzungsabschnittes 4a des Spulenkörpers 4 angeordnet
ist. Dieser Arbeitsluftspalt definiert den Ankerhub, den der Anker 5 ausführen
kann. Zur Fixierung dieses Polkerns 21 in dem Begrenzungsabschnitt 4a besitzt
der Polkern 21 einen Absatz auf der Umfangsfläche,
durch den er in dem kreisringförmigen Joch mit Durchbrüchen 16 zentriert
und verstemmt wird und zusammen mit dem kreisringförmigen
Joch mit Durchbrüchen 16 im Spulenkörper 4 eingespritzt
ist.
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Dieser
Polkern 21 nimmt einen ersten zylindrischen Stößel 9 auf,
der an den Enden jeweils leicht konusförmig ausgebildet
ist und in Richtung des Ankers 5 an dessen Polfläche
anliegt und mit dem gegenüberliegenden Ende in Wirkverbindung
mit einem kugelförmigen Schließelement 7 eines
ersten Ventilsitzes 8 steht. Dieser erste Ventilsitz 8 ist
in dem Kunststoff des Ventilkörpers 6 ausgebildet
und an die als Schließelement ausgebildete Kugel 7 angepasst. Die
Kugel 7 ist in einem Kugelkäfig 12 gelagert
und ist weiter unten im Zusammenhang mit 3 genauer
erläutert. In diesem Bereich des Kugelkäfigs 12 ist auch
eine mit der axialen Durchgangsöffnung in Verbindung stehende
radiale Bohrung als Tankanschluss T vorgesehen.
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Das
Schließelement 7 steht über einen zweiten
zylindrischen Stößel 14 in Wirkverbindung
mit einem weiteren kugelförmigen Schließelement 11 eines
zweiten Ventilsitzes 10. Dieser zweite Stößel 14 wird
in einer sternförmigen Stößelführung 15 geführt, wie
dies der Schnitt I-I nach 2 zeigt.
Auf der Umfangsfläche des diese sternförmige Stößelführung ausbildenden
Bereichs des Ventilkörpers 6 ist ein O-Ring 24 als
Dichtung für die Montage des Magnetventils 1 vorgesehen.
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Die
axiale Durchgangsöffnung im Bereich des den Stößel 14 aufnehmenden
Ventilkörpers 6 steht in Verbindung mit einer
weiteren radialen Bohrung als Arbeitsanschluss A.
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Auch
die als Schließelement dienende Kugel 11 des zweiten
Ventilsitzes 10 ist in einem Kugelkäfig 13 gelagert,
wie dies in 3 in einer Schnittdarstellung
gemäß Schnitt II-II gezeigt ist. Es ist deutlich
zu erkennen, dass der Kugelkäfig 13 durch einzelne
Käfigstäbe 13a gebildet wird, so dass
genügend Zwischenräume für den Durchfluss
des Mediums verbleiben.
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Der
zweite Ventilsitz 10 endet in einer den Druckanschluss
P bildenden Öffnung, die einen nach außen trichterförmigen
Verlauf aufweist und einen daran angepassten Ring 22 aufweist.
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Auf
der Umfangsfläche des Ventilkörpers 6 im
Bereich des Druckanschlusses P ist ein weiterer O-Ring 23 als
Dichtung für eine abdichtende Montage des Magnetventils 1 angeordnet.
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Wie
bereits erwähnt, zeigt 1 das Magnetventil 1 im
unbestromten Zustand der Erregerspule 3. Durch den Mediumsdruck
im Druckanschluss P wird das kugelförmige Schließelement 11 gegen
den zweiten Ventilsitz 10 gedrückt, wodurch dieses
zweite Ventil geschlossen wird. Dieser Mediumsdruck wird über
den Stößel 14 auf das kugelförmige
Schließelement 7 zum Öffnen des ersten
Ventils übertragen, wodurch dieses Schließelement 7 von
dem ersten Ventilsitz 8 abgehoben wird und somit eine Verbindung
zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Tankanschluss T entsteht.
Schließlich schiebt der Mediumsdruck über den
Stößel 9 den Anker 5 in Richtung
der Bodenkappe 18, bis dessen Stirnseite an der axialen
Auswölbung dieser Bodenkappe 18 anschlägt.
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Wird
die Erregerspule 3 bestromt, fährt der Anker 5 auf
den Polkern 21 auf, so dass dadurch der Stößel 9 das
kugelförmige Schließelement 7 in den ersten
Ventilsitz 8 drückt, wodurch dieses Ventil geschlossen
wird, jedoch gleichzeitig der Stößel 14 das kugelförmige
Schließelement 11 von dem zweiten Ventilsitz 10 abhebt,
wodurch dieses Ventil geöffnet wird. Damit besteht eine
Verbindung zwischen dem Druckanschluss P und dem Arbeitsanschluss
A, während die Verbindung zum Tankanschluss T getrennt
wurde.
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Dieses
erfindungsgemäße Magnetventil zeichnet sich durch
einen einfachen Aufbau auf, ohne dass dies auf Kosten einer sicheren
Funktion geht. Dies wird dadurch erzielt, dass kugelförmige Schließelemente
verwendet werden, wodurch die zylindrischen Stößel
unabhängig gelagert und geführt werden können
und somit Fluchtungsfehler aufgrund dieser losen Stößel
zu keinen Problemen führen, insbesondere eine geringe Leckage
zur Folge hat.
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Spulenkörper
aus Kunststoff werden in der Regel mittels einer Spritzgusstechnik
hergestellt. Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung des erfindungsgemäßen
mit dem Spulenkörper einstückig ausgeführten
Ventilköpers verwendet werden, bei dem sowohl die beiden
Ventilsitze als auch die Kugelkäfige in diesem Kunststoffteil
hergestellt werden, wodurch eine wirtschaftliche Herstellung möglich
ist und aufgrund der nur geringen Teile sich ein kostengünstiger
Aufbau des Magnetventils ergibt.
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- 1
- Magnetventil
- 2
- Gehäuse
- 3
- Erregerspule
- 4
- Spulenkörper
- 4a
- Begrenzungsabschnitt
des Spulenkörpers 4
- 4b
- Begrenzungsabschnitt
des Spulenkörpers 4
- 5
- Anker
- 6
- Ventilkern
- 7
- Schließelement
- 8
- erster
Ventilsitz für Schließelement 7
- 9
- Stößel
- 10
- zweiter
Ventilsitz für Schließelement 11
- 11
- Schließelement
- 12
- Kugelkäfig
für Schließelement 7
- 13
- Kugelkäfig
für Schließelement 11
- 14
- Stößel
- 15
- sternförmiger
Führungskäfig für Stößel 14
- 16
- kreisringförmiges
Joch mit Durchbrüchen
- 17
- kreisringförmiges
Joch
- 18
- Bodenkappe
- 19
- Trägerteil
der Anschlussvorrichtung 20
- 20
- Anschlussvorrichtung
- 21
- Polkern
- 22
- Ring
im Druckanschluss P
- 23
- O-Ring
als Dichtung
- 24
- O-Ring
als Dichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 09317864
U1 [0002]
- - DE 3722344 C2 [0004]
- - US 20070062588 A1 [0006]