Die Erfindung betrifft Magnetventile. Magnetventile dienen dazu, die Durchflussmenge eines Fluids, d. h. einer Flüssigkeit oder eines Gases, zu steuern oder zu schalten. Im einfachsten Fall wird dabei ein Fluidstrom lediglich ein- oder ausgeschaltet. Magnetventile können aber ergänzend auch dazu eingesetzt werden, die Stärke des Fluidstromes einzustellen, indem das Ventil neben den Zuständen ”geschlossen” und ”voll geöffnet” noch Zwischenpositionen einnehmen kann, so dass sich ein Fluidstrom einstellt, der kleiner ist als der Fluidstrom im Zustand ”voll geöffnet”.The invention relates to solenoid valves. Solenoid valves are used to measure the flow rate of a fluid, i. H. a liquid or gas to control or switch. In the simplest case, a fluid flow is merely switched on or off. However, solenoid valves can additionally be used to adjust the strength of the fluid flow, in that the valve can assume intermediate positions in addition to the states "closed" and "fully open", so that a fluid flow which is smaller than the fluid flow in the state " fully open ".
Die Ansteuerung erfolgt dabei mittels einer elektromagnetisch betätigten Stelleinrichtung des Ventils. Hierzu wird eine Drahtwicklung mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, so dass sich ein Magnetfeld ausbildet, durch das sich die Stelleinrichtung in eine bestimmte Position bewegt. Dabei ist grundsätzlich zwischen zwei Ventilvarianten zu unterscheiden: Bei einer ersten Variante ist das Ventil im stromlosen Fall geöffnet (NO, ”normally opened”), bei einer zweiten im stromlosen Fall geschlossen (NC, ”normally closed”). Die entsprechenden Ventilaufbauten unterscheiden sich voneinander, so dass zur Herstellung unterschiedlicher Ventiltypen viele verschiedene Einzelkomponenten bereit gehalten werden müssen.The control takes place by means of an electromagnetically actuated adjusting device of the valve. For this purpose, a wire winding is subjected to an electric current, so that a magnetic field is formed, through which the adjusting device moves into a specific position. In this case, a distinction must in principle be made between two valve variants: In a first variant, the valve is open in the currentless case (NO, "normally opened"), and in the second case in the currentless case (NC, "normally closed"). The corresponding valve assemblies differ from each other, so that many different individual components must be kept ready for the production of different valve types.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ventilsystem zur Verfügung zu stellen, bei dem zur Herstellung von Ventiltypen sowohl vom Typ ”NO” als auch vom Typ ”NC” nur wenig verschiedene Einzelkomponenten bereit gehalten werden müssen. Weitere Aufgaben bestehen darin, entsprechende Ventile gemäß der ersten und zweiten Aufbauvariante bereitzustellen, sowie Verfahren zur Herstellung von Ventilen gemäß diesen beiden Aufbauvarianten.An object of the present invention is to provide a valve system in which only slightly different individual components must be kept ready for the production of valve types both of the type "NO" and the type "NC". Other objects are to provide corresponding valves according to the first and second construction variant, as well as methods for producing valves according to these two construction variants.
Diese Aufgaben werden durch ein Ventilsystem gemäß Anspruch 1, durch ein Magnetventil gemäß Anspruch 9 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.These objects are achieved by a valve system according to claim 1, by a solenoid valve according to claim 9 or by a method for producing a solenoid valve according to claim 10. Embodiments and developments of the invention are the subject of dependent claims.
Das Magnetventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Ventilkörper zur Aufnahme eines Ventilsitzes auf, sowie eine bestimmte Menge von Grundkomponenten, darunter zumindest ein Ankerkolben, ein Gehäuse zur Aufnahme des Ankerkolbens, sowie einen Rückschluss. Dabei kann jeweils unter Verwendung sämtlicher Grundkomponenten sowie optionaler weiterer Komponenten alternativ sowohl ein Magnetventil gemäß einer ersten Aufbauvariante hergestellt werden, das im Normalzustand, d. h. im nicht angesteuerten Zustand, maximal geöffnet ist (NO = ”normally opened”), als auch ein Magnetventil gemäß einer zweiten Aufbauvariante, das im Normalzustand maximal geschlossen ist (NC = ”normally closed”).The solenoid valve system according to the present invention comprises a valve body for receiving a valve seat, and a certain amount of basic components, including at least one anchor piston, a housing for receiving the armature piston, and a conclusion. In this case, in each case using a combination of all basic components and optional further components, it is alternatively possible to produce both a solenoid valve according to a first design variant, which in the normal state, ie. H. in the non-activated state, the maximum is open (NO = "normally opened"), as well as a solenoid valve according to a second design variant, which is maximum closed in the normal state (NC = "normally closed").
Als Normalzustand ist dabei jeweils der Zustand zu verstehen, in dem das Magnetventil nicht aktiv angesteuert wird, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das Magnetventil stromlos ist. ”Maximal geschlossen” bedeutet, dass sich das Ventil in dem Zustand befindet, in dem es den geringstmöglichen Durchfluss eines Fluids zulässt. Falls das Ventil dazu in der Lage ist, vollkommen zu sperren, ist der geringstmögliche Durchfluss gleich Null.In this case, the normal state is in each case the state in which the solenoid valve is not actively activated, as is the case, for example, when the solenoid valve is de-energized. "Maximum closed" means that the valve is in the state where it allows the least possible flow of a fluid. If the valve is able to completely lock, the lowest possible flow is zero.
Mit einem solchen Ventilsystem kann unter Verwendung der genannten Grundkomponenten wahlweise ein Magnetventil hergestellt werden, das im Normalzustand maximal geöffnet ist, oder eines, das im Normalzustand maximal geschlossen ist.With such a valve system can be made using the above basic components optionally a solenoid valve that is open in the normal state maximum, or one that is closed in the normal state maximum.
Dabei umfasst jede der beiden Aufbauvarianten sämtliche Grundkomponenten. Neben den Grundkomponenten, die alle für beide Aufbauvarianten verwendet werden, können für jede der beiden Aufbauvarianten auch noch weitere Komponenten vorgesehen sein, zu denen es bei der jeweils anderen Aufbauvariante keine identische Komponente gibt. In diesem Sinne sind beispielsweise zwei Druckfedern mit identischer Geometrie aber unterschiedlicher Federhärte nicht identisch, selbst wenn sie gleichwirkend eingesetzt werden.Each of the two construction variants comprises all the basic components. In addition to the basic components, which are all used for both design variants, it is also possible to provide further components for each of the two design variants, for which there is no identical component in the respective other design variant. In this sense, for example, two springs with identical geometry but different spring hardness are not identical, even if they are used equally effective.
Durch die Verwendung einer oder mehrerer identischer Komponenten für die Herstellung der verschiedenen Aufbauvarianten können Kosten für Fertigung und Lagerhaltung unterschiedlicher Teile vermieden werden, wie sie herkömmlich bei der Herstellung unterschiedlicher Ventile anfallen.By using one or more identical components for the production of the various construction variants costs for production and storage of different parts can be avoided, as they occur conventionally in the production of different valves.
Insgesamt weisen die beiden Aufbauvarianten durch die Verwendung identischer Komponenten hinsichtlich des Erregersystems eine gewisse Symmetrie auf, die wodurch die beiden Aufbauvarianten ähnliche Toleranzen besitzen.Overall, the two structural variants have a certain symmetry due to the use of identical components with regard to the excitation system, which means that the two structural variants have similar tolerances.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels für ein Magnetventilsystem unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Sofern nicht anders angegeben bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente mit gleicher oder gleichwirkender Funktion. Es zeigen:The invention is explained below by way of example with reference to an embodiment of a solenoid valve system with reference to the accompanying figures. Unless otherwise indicated, like reference characters refer to the same or similar elements having the same or equivalent function. Show it:
1 eine Schnittansicht eines Proportionalventils, das mit Grundkomponenten eines Magnetventilsystems hergestellt ist, und das gemäß einer ersten Aufbauvariante im Normalzustand maximal geöffnet ist; 1 a sectional view of a proportional valve, which is made with basic components of a solenoid valve system, and which is open according to a first design variant in the normal state maximum;
2 eine Schnittansicht eines Proportionalventils, das aus demselben Magnetventilsystem gebildet wurde wie das in 1 gezeigte Proportionalventil, und das dieselben Grundkomponenten wie dieses umfasst, das jedoch gemäß einer zweiten Aufbauvariante im Normalzustand maximal geschlossen ist; 2 a sectional view of a proportional valve, which was formed from the same solenoid valve system as in 1 shown proportional valve, and which comprises the same basic components as this, but which is maximally closed according to a second construction variant in the normal state;
3 ein Diagramm mit den Durchfluss-Kennlinien des Zulaufs, des Ablaufs sowie des Rücklaufs, jeweils in Abhängigkeit vom Hub des Ankerkolbens für das Magnetventil gemäß 1; 3 a diagram with the flow characteristics of the inlet, the drain and the return, depending on the stroke of the armature piston for the solenoid valve according to 1 ;
4 ein Diagramm mit den Durchfluss-Kennlinien des Zulaufs, des Ablaufs sowie des Rücklaufs, jeweils in Abhängigkeit vom Hub des Ankerkolbens für das Magnetventil gemäß 2; 4 a diagram with the flow characteristics of the inlet, the drain and the return, depending on the stroke of the armature piston for the solenoid valve according to 2 ;
5 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des ablaufseitigen Fluiddruckes in Abhängigkeit vom Hub des Ankerkolbens für das Magnetventil gemäß 1 wiedergibt; und 5 a diagram showing the dependence of the downstream fluid pressure in dependence on the stroke of the armature piston for the solenoid valve according to 1 reproduces; and
6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des ablaufseitigen Fluiddruckes in Abhängigkeit vom Hub des Ankerkolbens für das Magnetventil gemäß 2 wiedergibt. 6 a diagram showing the dependence of the downstream fluid pressure in dependence on the stroke of the armature piston for the solenoid valve according to 2 reproduces.
Das Magnetventilsystem, aus dem die in den 1 und 2 dargestellten Magnetventile zusammengesetzt sind, umfasst beispielhaft zumindest folgende Grundkomponenten, d. h. Komponenten, die unverändert sowohl zur Herstellung eines Magnetventils gemäß der ersten Aufbauvariante ”NO” als auch zur Herstellung eines Magnetventils gemäß der zweiten Aufbauvariante ”NC” eingesetzt werden: einen Ankerkolben 9, ein Gehäuse 8 zur Aufnahme des Ankerkolbens 9, und einen Rückschluss 5.The solenoid valve system from which in the 1 and 2 illustrated solenoid valves include, for example, at least the following basic components, ie components that are used unchanged both for the production of a solenoid valve according to the first construction variant "NO" and for producing a solenoid valve according to the second construction variant "NC": an armature piston 9 , a housing 8th for receiving the anchor piston 9 , and a conclusion 5 ,
Ergänzend zu diesen Grundkomponenten sind außerdem für jede Aufbauvariante folgende weitere Komponenten vorgesehen: ein Ventilkörper 1 zur Aufnahme eines Ventilsitzes 2, ein Ventilsitz 2, ein Verschlusselement 3, ein Zentrierbund 4, ein Stößel 6, ein Spulenkörper 7 mit einer Spulenkammer 71 zur Aufnahme einer Drahtwicklung, eine erste Buchse 11, in die der Ankerkolben 9 eingesetzt werden kann, eine zweite Buchse 12, in die der Ankerkolben 9 eingesetzt werden kann, ein Polabschnitt 13, ein Verschluss 16 für das Gehäuse 8, ein Rückstellelement 17, sowie ein Steuerkonus 81. Bei diesen weiteren Komponenten handelt es sich jeweils entweder um eine Grundkomponente, die bei beiden Aufbauvarianten eingesetzt wird, oder aber es sind von der betreffenden weiteren Komponente jeweils zwei verschiedene Ausführungsformen vorhanden, von denen ein bei der ersten Aufbauvariante und die andere bei der zweiten Aufbauvariante verwendet wird.In addition to these basic components, the following further components are also provided for each body variant: a valve body 1 for receiving a valve seat 2 , a valve seat 2 , a closure element 3 , a centering collar 4 , a pestle 6 , a bobbin 7 with a coil chamber 71 for receiving a wire winding, a first socket 11 into which the anchor piston 9 can be used, a second socket 12 into which the anchor piston 9 can be used, a pole section 13 , a lock 16 for the housing 8th , a reset element 17 , as well as a tax bonus 81 , Each of these further components is either a basic component which is used in both structural variants, or there are two different embodiments of the respective further component, one of which is used in the first structural variant and the other in the second structural variant becomes.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 handelt es sich mit Ausnahme des Rückstellelementes 17 bei den weiteren Komponenten ausschließlich um Grundkomponenten, d. h. mit Ausnahme des Rückstellelementes 17 sind beide Aufbauvarianten ausschließlich aus identischen Teilen hergestellt. Alternativ dazu könnte jedoch auch das Rückstellelement 17 eine Grundkomponente darstellen und somit bei beiden Aufbauvarianten eingesetzt werden.In the embodiment according to the 1 and 2 it is with the exception of the reset element 17 for the other components only basic components, ie with the exception of the return element 17 Both versions are made exclusively from identical parts. Alternatively, however, could also be the return element 17 represent a basic component and are thus used in both design variants.
Bei dem in 1 gezeigten Magnetventil wirkt das Rückstellelement 17, das lediglich beispielhaft als Druckschraubenfeder ausgebildet ist, in dem dargestellten Normalzustand, wie er beispielsweise im nicht angesteuerten Zustand des Magnetventils vorliegt, auf den Ankerkolben 9 ein und drückt diesen parallel zu einer Mittelachse a des Magnetventils in einer Richtung z vom Ventilsitz 2, welcher einen ersten Ventilsitzteil 21 und einen zweiten Ventilsitzteil 22 aufweist, weg. Hierdurch gibt der Ankerkolben 9 den Stößel 6 und das Verschlusselement 3 frei, so dass ein auf der Seite des Zulaufs P am Ventilkörper 1 anliegender Druck das Verschlusselement 3 in z-Richtung, d. h. in Richtung des ersten Ventilsitzteils 21 und in Richtung des Ankerkolbens 9, bewegt, bis dieses am ersten Ventilsitz 21 anliegt und das Magnetventil, d. h. der Kanal zwischen dem Zulauf P und dem Ablauf A, maximal geöffnet ist (T bezeichnet den Rücklauf des Ventils).At the in 1 shown solenoid valve acts the return element 17 , which is designed by way of example only as a compression coil spring, in the illustrated normal state, as it is present for example in the non-activated state of the solenoid valve, on the armature piston 9 and pushes this parallel to a central axis a of the solenoid valve in a direction z from the valve seat 2 , which has a first valve seat part 21 and a second valve seat part 22 has, gone. This gives the anchor piston 9 the pestle 6 and the closure element 3 free, leaving one on the side of the inlet P on the valve body 1 abutting pressure the closure element 3 in the z-direction, ie in the direction of the first valve seat part 21 and in the direction of the anchor piston 9 , moved until this at the first valve seat 21 is applied and the solenoid valve, ie the channel between the inlet P and the outlet A, is opened at maximum (T denotes the return of the valve).
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann auf das Rückstellelement 17 und dessen unterstützende Wirkung auch verzichtet werden, da der am Zulauf P anliegende Druck auf das Verschlusselement 3 ohnehin eine Kraft in z-Richtung ausübt, die unter Vermittlung des Stößels 6 auch auf den Ankerkolben 9 übertragen wird und somit die gleiche Wirkung erzeugt wie das Rückstellelement 17.According to an alternative embodiment can be applied to the return element 17 and its supporting effect are also dispensed with, since the pressure applied to the inlet P pressure on the closure element 3 anyway exerts a force in the z-direction, the mediation of the plunger 6 also on the anchor piston 9 is transmitted and thus produces the same effect as the return element 17 ,
Um eine saubere, reibungsarme Bewegung des Ankerkolbens 9 in bzw. gegen die z-Richtung zu erreichen, sind eine optionale erste Buchse 11 und eine ebenfalls optionale zweite Buchse 12 vorgesehen. Wie dargestellt, kann die erste Buchse 11 mit einem Bund versehen sein, der einen Anschlag bildet uns so eine definierte Positionierung der Buchse 11 gewährleistet, wenn diese in den Durchzug des Gehäuses 8 eingesetzt ist.For a clean, low-friction movement of the anchor piston 9 in or against the z-direction are an optional first jack 11 and an optional second jack 12 intended. As shown, the first socket 11 be provided with a collar, which forms a stop us so a defined positioning of the socket 11 guaranteed, if this in the passage of the housing 8th is used.
Um das Magnetventil gemäß 1 zu schließen, wird eine nicht dargestellte Drahtwicklung, die sich in der Spulenkammer 71 des Spulenkörpers 7 befindet, mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, wodurch das Magnetventil angesteuert wird. Aufgrund dieses Stromes kommt es zur Ausbildung eines Magnetfeldes, durch das sich der Ankerkolben 9 in Zusammenwirkung mit einem Polbereich 13, welcher einer Seite 91 des Ankerkolbens 9 gegenüberliegend lokal am Gehäuse 8 ausgebildet ist, entgegen der Richtung z, d. h. in Richtung des Ventilsitzes 2, des Stößels 6 und des Verschlusselements 3 bewegt, dabei mittelbar über den Stößel 6 das Verschlusselement 3 betätigt und dieses gegen die Öffnung des zweiten Ventilsitzteils 22 presst, so dass das Ventil zwischen dem Zulauf P und dem Ablauf A geschlossen ist.To the solenoid valve according to 1 To close, a wire winding, not shown, located in the coil chamber 71 of the bobbin 7 is supplied with an electric current, whereby the solenoid valve is driven. Due to this current, a magnetic field is formed, through which the armature piston 9 in cooperation with a pole area 13 , which one side 91 of the anchor piston 9 opposite locally on the housing 8th is formed, contrary the direction z, ie in the direction of the valve seat 2 , the pestle 6 and the closure element 3 moved, while indirectly over the plunger 6 the closure element 3 operated and this against the opening of the second valve seat part 22 press, so that the valve between the inlet P and the drain A is closed.
Alternativ oder ergänzend zu einem im Gehäuse 8 ausgebildeten Polbereich 13 könnte bei beiden Aufbauvarianten auch ein permanentmagnetischer Polkörper vorgesehen sein, der der ersten Seite 91 des Ankerkolbens 9 gegenüberliegend angeordnet, beispielsweise in den Durchzug des Gehäuses 8 eingepresst ist.Alternatively or in addition to one in the housing 8th trained pole area 13 Could also be provided in both construction variants, a permanent magnetic pole body, the first page 91 of the anchor piston 9 arranged opposite, for example, in the passage of the housing 8th is pressed.
Da die magnetische Stellkraft beim Schließen des Ventils gegen die Kraft des Rückstellelementes 17 arbeiten muss, ist zum vollständigen Schließen des Ventils ein bestimmter Mindeststrom durch die Drahtwicklung erforderlich. Wird ein Strom gewählt, der kleiner ist als dieser Mindeststrom, so kann das Ventil auch nur teilweise geöffnet werden. Durch die Anpassung der Stärke des Stromes durch die Drahtwicklung kann somit neben den Zuständen ”maximal geschlossen” und ”maximal geöffnet” jede beliebige Zwischenstellung eingestellt werden, in der das Ventil zwischen dem Zulauf P und dem Ablauf A nur teilweise geöffnet ist. Bei geeigneter Auslegung der beteiligten Komponenten kann das Ventil daher auch als Proportionalventil ausgebildet sein.Since the magnetic force when closing the valve against the force of the return element 17 work, a certain minimum current through the wire winding is required to fully close the valve. If a current is chosen which is smaller than this minimum current, then the valve can only partially be opened. By adjusting the strength of the current through the wire winding can thus be set in addition to the states "maximum closed" and "maximum open" any intermediate position in which the valve between the inlet P and the outlet A is only partially open. With a suitable design of the components involved, the valve can therefore also be designed as a proportional valve.
Bei dem gezeigten Ventilsystem sowohl gemäß der ersten als auch gemäß der zweiten Aufbauvariante sind das Verschlusselement 3 als Kugel und das Rückstellelement 17 als Schraubendruckfeder ausgebildet. Diese Ausgestaltungen sind jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Abweichend davon kann das Rückstellelement 17 auch nicht kugelförmig ausgebildet sein. Unabhängig davon können außerdem als Rückstellelemente 17 auch andere federelastische Elemente wie beispielsweise Schraubenzugfedern, Tellerfedern, Blattfedern und dergleichen eingesetzt werden.In the valve system shown both according to the first and according to the second construction variant, the closure element 3 as a ball and the return element 17 designed as a helical compression spring. However, these embodiments are only to be understood as examples. Deviating from this, the return element 17 also not be spherical. Regardless, can also be used as reset elements 17 Other resilient elements such as Schraubenzugfedern, disc springs, leaf springs and the like can be used.
Im Normalzustand befindet sich eine in der Mantelfläche des Ankerkolbens 9 ausgebildete Stufe auf Höhe eines Steuerkonus 81, der einstückig mit dem Gehäuse 8 ausgebildet ist und der z. B. an dieses angedreht sein kann. Der Steuerkonus 81 weist eine sich in z-Richtung veränderliche, senkrecht zur z-Richtung gemessene Dicke auf, die in z-Richtung monoton oder streng monoton zunimmt. Diese Zunahme kann insbesondere linear gewählt werden, allerdings sind auch nichtlineare Verläufe möglich. Die genaue Geometrie des Steuerkonus 81 ist ein wesentlicher Faktor, mit dem die Kennlinie des Magnetventils eingestellt werden kann.In the normal state, there is one in the lateral surface of the armature piston 9 trained level at the level of a tax bonus 81 that is integral with the housing 8th is formed and the z. B. can be turned on this. The tax bonus 81 has a variable in the z-direction, measured perpendicular to the z-direction thickness, which increases in the z-direction monotonously or strictly monotonically. In particular, this increase can be selected linearly, but non-linear courses are also possible. The exact geometry of the control cone 81 is an essential factor with which the characteristic of the solenoid valve can be adjusted.
Das in 2 gezeigte Magnetventil, welches vom Typ ”NC” und demgemäß wie dargestellt im Normalzustand maximal geschlossenen ist, weist dieselben Grundkomponenten auf wie das Magnetventil gemäß 1. Im Hinblick auf sämtliche verwendeten Komponenten unterscheiden sich die beiden Aufbauvarianten lediglich durch unterschiedliche Rückstellelemente 17. Alle anderen Komponenten werden bei beiden Aufbauvarianten verwendet, zum Teil allerdings relativ zueinander in anderen Einbaulagen. Im Einzelnen unterscheiden sich bei den beiden Aufbauvarianten – relativ zur Orientierung des Ventilkörpers 1 – die Einbaulagen des Ventilsitzes 2, des Gehäuses 8, des Ankerkolbens 9, der ersten Buchse 11, der zweiten Buchse 12, sowie des Rückstellelements 17.This in 2 shown solenoid valve, which is of the type "NC" and accordingly as shown in the normal state of maximum closed, has the same basic components as the solenoid valve according to 1 , With regard to all the components used, the two variants differ only by different return elements 17 , All other components are used in both design variants, but in part relative to each other in other mounting positions. In detail, differ in the two construction variants - relative to the orientation of the valve body 1 - The installation positions of the valve seat 2 , of the housing 8th , the anchor piston 9 , the first socket 11 , the second socket 12 , as well as the return element 17 ,
Während das Rückstellelement 17 bei dem Magnetventil gemäß 1 zwischen dem Verschlusselement 3 und dem Ankerkolben 9 angeordnet ist, befindet sich bei dem in 2 dargestellten Ventil der Ankerkolben 9 zwischen dem Verschlusselement 3 und dem Rückstellelement 17.While the reset element 17 in the solenoid valve according to 1 between the closure element 3 and the anchor piston 9 is located at the in 2 illustrated valve of the anchor piston 9 between the closure element 3 and the return element 17 ,
Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Aufbauvarianten betrifft den Ankerkolben 9. Dieser weist eine erste Seite 91 und einer zweiten Seite 92 auf, wobei bei dem Magnetventil in der Aufbauvariante gemäß 1 die erste Seite 91 dem Ventilkörper 1 zugewandt ist, während die zweite Seite 92 die dem Ventilkörper 1 abgewandte Seite des Ankerkolbens 9 bildet. Bei der Aufbauvariante gemäß 2 hingegen ist die zweite Seite 92 dem Ventilkörper 1 zugewandt, während die erste Seite 91 die dem Ventilkörper 1 abgewandte Seite des Ankerkolbens 9 bildet. Somit ist der Ankerkolben 9 bei der Aufbauvariante gemäß 2 bezüglich des Ventilkörpers 1 um 180° gegenüber der Aufbauvariante gemäß 1 gedreht. Bezüglich des Gehäuses 8 und des Rückschlusses 5 weist der Ankerkolben 9 jedoch bei beiden Aufbauvarianten dieselbe Orientierung auf.Another difference between the two construction variants concerns the anchor piston 9 , This one has a first page 91 and a second page 92 on, wherein in the solenoid valve in the construction variant according to 1 the first page 91 the valve body 1 facing, while the second side 92 the valve body 1 opposite side of the anchor piston 9 forms. In the body variant according to 2 however, the second page is 92 the valve body 1 turned face while the first page 91 the valve body 1 opposite side of the anchor piston 9 forms. Thus, the anchor piston 9 in the body variant according to 2 with respect to the valve body 1 180 ° with respect to the body variant according to 1 turned. Regarding the case 8th and the inference 5 points the anchor piston 9 However, the same orientation in both construction variants.
Auch das Gehäuse 8 und der Rückschluss 5 sind bei der Aufbauvariante gemäß 2 bezüglich des Ventilkörpers 1 sowohl für sich genommen als auch als Einheit jeweils um 180° gegenüber der Aufbauvariante gemäß 1 gedreht. Hierbei ist der Rückschluss 5 bei dem Magnetventil in der ersten Aufbauvariante gemäß 1 auf der dem Ventilkörper 1 abgewandten Seite des Gehäuses 8 angeordnet, wohingegen er sich bei der zweiten Aufbauvariante gemäß 2 auf der dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite des Gehäuses 8 befindet.Also the case 8th and the conclusion 5 are in the body variant according to 2 with respect to the valve body 1 both individually and as a unit in each case by 180 ° with respect to the body variant according to 1 turned. Here is the conclusion 5 in the solenoid valve in the first construction variant according to 1 on the valve body 1 opposite side of the housing 8th arranged, whereas he in the second construction variant according to 2 on the valve body 1 facing side of the housing 8th located.
Weiterhin ist bei der Aufbauvariante gemäß 2 auch der Ventilsitz 2 bezüglich des Ventilkörpers 1 um 180° gegenüber der Aufbauvariante gemäß 1 gedreht, wobei bei der Aufbauvariante gemäß 1 der erste Ventilsitzteil 21 zwischen dem Gehäuse 8 und dem Ankerkolben 9 einerseits und dem Verschlusselement 3 andererseits angeordnet ist, während sich der zweite Ventilsitzteil 22 auf der dem Gehäuse 8 und dem Ankerkolben 9 abgewandten Seite des Verschlusselements 3 befindet. Im Unterschied dazu ist bei der Aufbauvariante gemäß 2 der zweite Ventilsitzteil 22 zwischen dem Gehäuse 8 und dem Ankerkolben 9 einerseits und dem Verschlusselement 3 andererseits angeordnet, während sich der erste Ventilsitz 21 auf der dem Ankerkolben 9 und dem Gehäuse 8 abgewandten Seite des Verschlusselements 3 befindet.Furthermore, in the construction variant according to 2 also the valve seat 2 with respect to the valve body 1 180 ° with respect to the body variant according to 1 rotated, wherein in the body variant according to 1 the first valve seat part 21 between the case 8th and the anchor piston 9 on the one hand and the closure element 3 on the other hand, while the second valve seat part 22 on the case 8th and the anchor piston 9 opposite side of the closure element 3 located. In contrast, in the body variant according to 2 the second valve seat part 22 between the case 8th and the anchor piston 9 on the one hand and the closure element 3 on the other hand, while the first valve seat 21 on the anchor piston 9 and the housing 8th opposite side of the closure element 3 located.
Bei beiden Aufbauvarianten befindet sich das Verschlusselement 3 zwischen dem ersten Ventilsitzteil 21 und dem zweiten Ventilsitzteil 22. Die beiden Ventilsitzteile 21 und 22 können beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein und optional, z. B. durch Laserschweißen, miteinander verbunden werden, nachdem das Verschlusselement 3 zwischen den Ventilsitzteilen 21 und 22 positioniert wurde. Hierdurch bildet der Ventilsitz 2 einen Käfig, in dem das Verschlusselement 3 verliersicher angeordnet ist, so dass eine kompakte Einheit entsteht, die bei der Montage des Ventils gut gehandhabt werden kann.In both construction variants, there is the closure element 3 between the first valve seat part 21 and the second valve seat part 22 , The two valve seat parts 21 and 22 For example, may be made of plastic and optional, z. B. by laser welding, after the closure element 3 between the valve seat parts 21 and 22 was positioned. As a result, the valve seat forms 2 a cage in which the closure element 3 is arranged captive, so that a compact unit is formed, which can be handled well in the assembly of the valve.
Noch ein anderer Unterschied zwischen den beiden Aufbauvarianten betrifft die Positionen der ersten Buchse 11 und der zweiten Buchse 12. Bei der Aufbauvariante gemäß 1 befinden sich die erste Buchse 11 auf der dem Ventilkörper 1, dem Ventilsitz 2 und dem Verschlusselement 3 zugewandten Seite des Ankerkolbens 9, und die zweite Buchse 12 auf der dem Ventilkörper 1, dem Ventilsitz 2 und dem Verschlusselement 3 abgewandten Seite des Ankerkolbens 9.Yet another difference between the two construction variants relates to the positions of the first socket 11 and the second socket 12 , In the body variant according to 1 are the first socket 11 on the valve body 1 , the valve seat 2 and the closure element 3 facing side of the anchor piston 9 , and the second socket 12 on the valve body 1 , the valve seat 2 and the closure element 3 opposite side of the anchor piston 9 ,
Im Unterschied dazu ist bei der Aufbauvariante gemäß 2 die erste Buchse 11 auf der dem Ventilkörper 1, dem Ventilsitz 2 und dem Verschlusselement 3 abgewandten Seite des Ankerkolbens 9 angeordnet, die zweite Buchse 12 hingegen auf der dem Ventilkörper 1, dem Ventilsitz 2 und dem Verschlusselement 3 zugewandten Seite des Ankerkolbens 9.In contrast, in the body variant according to 2 the first socket 11 on the valve body 1 , the valve seat 2 and the closure element 3 opposite side of the anchor piston 9 arranged, the second socket 12 on the other hand, on the valve body 1 , the valve seat 2 and the closure element 3 facing side of the anchor piston 9 ,
Aufgrund dieser anderen Anordnungen der Grundkomponenten relativ zueinander wirkt das Rückstellelement 17 bei dem in 2 gezeigten Magnetventil so auf den Ankerkolben 9 ein, dass das Verschlusselement 3 im Normalzustand des Ventils mittelbar über den Stößel 6 gegen den ersten Ventilsitz 21 gepresst wird und das Ventil, d. h. der Kanal zwischen dem Zulauf P und dem Ablauf A, maximal geschlossen ist.Due to these other arrangements of the basic components relative to each other, the return element acts 17 at the in 2 shown solenoid valve on the armature piston 9 a, that the closure element 3 in the normal state of the valve indirectly via the plunger 6 against the first valve seat 21 is pressed and the valve, ie the channel between the inlet P and the outlet A, is closed at maximum.
Um das Ventil maximal zu öffnen, wird eine in der Spulenkammer 71 des Spulenkörpers 7 befindliche, nicht dargestellte Drahtwicklung mit einem ausreichenden elektrischen Strom beaufschlagt. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines Magnetfeldes, durch das sich der Ankerkolben 9 unter dem Einfluss des Magnetfeldes des Polbereichs 13 gegen die Kraft des Rückstellelementes 17 in z-Richtung von dem Verschlusselement 3 und dem Stößel 6 weg bewegt, so dass letzterer das Verschlusselement 3 frei gibt und ein auf der Seite des Zulaufs P am Ventilkörper 1 anliegender Druck eines Fluids das Verschlusselement 3 in z-Richtung bewegen kann, bis dieses am zweiten Ventilsitz 22 oder am Stößel 6 anliegt und das Magnetventil, d. h. der Kanal zwischen dem Zulauf P und dem Ablauf A, maximal geöffnet ist.To open the valve a maximum, one in the coil chamber 71 of the bobbin 7 located, not shown, wire winding subjected to a sufficient electric current. This results in the formation of a magnetic field through which the armature piston 9 under the influence of the magnetic field of the pole region 13 against the force of the return element 17 in the z-direction of the closure element 3 and the pestle 6 moved away, so that the latter the closure element 3 free and one on the side of the inlet P on the valve body 1 applied pressure of a fluid, the closure element 3 can move in the z-direction until this at the second valve seat 22 or on the pestle 6 is applied and the solenoid valve, ie, the channel between the inlet P and the outlet A, is opened at maximum.
Bei beiden Aufbauvarianten lassen sich die jeweiligen Ventile nicht nur zwischen dem maximal geschlossenen und dem maximal geöffneten Zustand umschalten, sondern es können auch Zwischenzustände eingestellt werden, in dem das jeweilige Ventil nur teilweise geöffnet ist. Hierzu ist es erforderlich, die Drahtwicklung mit einem Strom zu beaufschlagen, der kleiner ist als der Mindeststrom, welcher benötigt wird, um bei der Aufbauvariante gemäß 1 das Ventil maximal zu schließen bzw. bei der Aufbauvariante gemäß 2 das Ventil maximal zu öffnen. Hierdurch stellt sich jeweils ein Gleichgewichtszustand ein, der durch den Druck eines am Ventilzulauf P befindlichen Fluids und die Kraft bestimmt wird, die der Stößel 6 auf das Verschlusselement 3 überträgt.In both configurations, the respective valves can not only switch between the maximum closed and the maximum open state, but it can also be set intermediate states in which the respective valve is only partially open. For this purpose, it is necessary to apply to the wire winding with a current which is smaller than the minimum current which is required to in the design variant according to 1 to close the valve maximally or in the body variant according to 2 maximum opening of the valve. As a result, in each case an equilibrium state is established, which is determined by the pressure of a fluid present on the valve inlet P and the force which the plunger 6 on the closure element 3 transfers.
Die Stellkraft, welche der Ankerkolben 9 auf den Stößel 6 und damit auf das Verschlusselement 3 ausübt, wird bei beiden Aufbauvarianten durch verschiedene Einflüsse maßgeblich bestimmt. Zum einen natürlich wie erläutert durch den Strom, mit dem eine auf dem Spulenkörper 7 befindliche Drahtwicklung, welche optional eine Grundkomponente darstellen kann, beaufschlagt wird. Weitere Einflüsse sind die elastischen Eigenschaften des Rückstellelementes 17 sowie dessen Vorspannung, welche bei beiden Aufbauvarianten unter anderem durch die Position des jeweiligen Verschlusses 16 eingestellt werden kann, sowie die Auslegung des Steuerkonusses 81.The force, which the anchor piston 9 on the pestle 6 and thus on the closure element 3 exercised, is significantly determined by different influences in both body variants. For a course, as explained by the current, with the one on the bobbin 7 located wire winding, which may optionally constitute a basic component, is applied. Further influences are the elastic properties of the restoring element 17 as well as its bias, which in both construction variants, inter alia, by the position of the respective closure 16 can be adjusted, as well as the interpretation of the tax concession 81 ,
Zusammengefasst können mit dem anhand der 1 und 2 erläuterten Ventilsystem alternativ zwei verschiedene Magnetventiltypen NO und NC, bei denen mit Ausnahme unterschiedlicher Rückstellelemente 17 ausschließlich identische Komponenten verwendet werden. Grundsätzlich wird jedoch eine Einsparung an Fertigungskosten und Kosten für die Lagerhaltung unterschiedlicher Teile bereits dann erreicht, wenn das Ventilsystem nur eine Grundkomponente aufweist, die sowohl für ein Magnetventil vom Typ ”NO” als auch für ein Magnetventil vom Typ ”NC” verwendet werden kann. Das bedeutet, dass bei einem Ventilsystem im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht sämtliche Komponenten, die in den 1 und 2 als Grundkomponenten benannt sind, auch bei anderen erfindungsgemäßen Ventilsystemen ebenfalls Grundkomponenten darstellen müssen. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Grundkomponenten eines erfindungsgemäßen Ventilsystems zumindest einen Ankerkolben 9, ein Gehäuse 8 zur Aufnahme des Ankerkolbens 9, sowie einen Rückschluss 5 umfassen. Dabei kann die Gesamtheit der Grundkomponenten ergänzend eine beliebige Kombination bzw. Teilmenge der weiteren in den 1 und 2 erläuterten Grundkomponenten umfassen.In summary, with the help of the 1 and 2 alternatively, two different solenoid valve types NO and NC, in which, with the exception of different return elements 17 only identical components are used. Basically, however, a saving in manufacturing costs and costs for the storage of different parts is already achieved when the valve system has only one basic component that can be used for both a solenoid valve of the type "NO" and for a solenoid valve type "NC". This means that in a valve system according to the present invention, not all components that in the 1 and 2 are named as basic components, also in other valve systems according to the invention also have to represent basic components. Rather, it is sufficient if the basic components of a valve system according to the invention at least one anchor piston 9 , a housing 8th for receiving the anchor piston 9 , as well as a conclusion 5 include. In this case, the entirety of the basic components can be supplementarily any combination or subset of the other in the 1 and 2 described basic components include.
Bei beiden Aufbauvarianten können die meisten Komponenten eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Rotationssymmetrie aufweisen, so dass diese Komponenten auf einfache Weise durch Drehen hergestellt werden können. Dies gilt insbesondere für und unabhängig voneinander für den Ventilkörper 1, den Ventilsitz 2 und dessen Bestandteile 21 und 22, das Verschlusselement 3, den Zentrierbund 4, den Rückschluss 5, den Stößel 6, den Spulenkörper 7, das Gehäuse 8, den Ankerkolben 9, die erste Buchse 11, die zweite Buchse 12, den Verschluss 16, sowie den Steuerkonus 51. Dabei wird eine Komponente als im Wesentlichen vollständig rotationssymmetrisch angesehen, wenn die Komponente zwar eine vollständig rotationssymmetrische Grundform besitzt, jedoch kleinere Abweichungen aufweist, die die vollständige Rotationssymmetrie zerstören. Solche kleineren Abweichungen können beispielsweise nachträgliche Änderungen sein, die bei der Herstellung der Komponente ausgehend von einem vollständig rotationssymmetrischen Vorprodukt der Komponente an dem Vorprodukt vorgenommen werden. Insbesondere kann es sich bei derartigen nachträglichen Änderungen um Bohrungen handeln, die beispielsweise als Zulauf oder Ablauf für ein Fluid dienen, oder als Zuführung für eine elektrische Leitung.In both construction variants, most of the components can have complete or essentially complete rotational symmetry, so that these components can be produced in a simple manner by turning. This is especially true for and independently of each other for the valve body 1 , the valve seat 2 and its components 21 and 22 , the closure element 3 , the centering collar 4 , the inference 5 , the pestle 6 , the bobbin 7 , the case 8th , the anchor piston 9 , the first socket 11 , the second socket 12 , the lock 16 , as well as the tax bonus 51 , In this case, a component is considered to be substantially completely rotationally symmetrical if the component has a completely rotationally symmetrical basic shape, but has smaller deviations that destroy the complete rotational symmetry. Such minor deviations may be, for example, subsequent changes that are made in the preparation of the component, starting from a fully rotationally symmetrical precursor of the component to the precursor. In particular, such subsequent changes can be bores which serve, for example, as an inlet or outlet for a fluid, or as a supply for an electrical line.
Grundsätzlich können diese Komponenten jedoch, unabhängig voneinander, auch nicht-rotationssymmetrische Formen aufweisen. Beispielsweise genannt sei eine n-zählige Rotationssymmetrie bezüglich der Mittenachse a mit beliebigem ganzzahligem n größer gleich 2.In principle, however, these components can, independently of one another, also have non-rotationally symmetrical shapes. For example, let us say an n-fold rotational symmetry with respect to the center axis a with arbitrary integer n greater than or equal to 2.
3 zeigt ein Diagramm mit den Durchfluss-Kennlinien für den Zulauf P, den Ablauf A sowie den Rücklauf T, jeweils in Abhängigkeit vom Hub des Ankerkolbens 9 für das Magnetventil gemäß 1. Der Hub des Ankerkolbens 9 ist dabei ausgehend von dem in 1 dargestellten Normalzustand des Ventils angegeben. Mit zunehmendem Hub wird das Ventil immer weiter geschlossen, bis es bei etwa 0,475 mm vollständig schließt. Der ausgangsseitige Durchfluss nimmt dabei näherungsweise linear mit dem Hub ab. 3 shows a diagram with the flow characteristics for the inlet P, the outlet A and the return T, depending on the stroke of the armature piston 9 for the solenoid valve according to 1 , The stroke of the anchor piston 9 is starting from the in 1 shown normal state of the valve specified. As the stroke increases, the valve continues to close until it closes completely at about 0.475mm. The output-side flow decreases approximately linearly with the stroke.
4 zeigt das entsprechende Diagramm zu dem Magnetventil gemäß 2. Hier wird das Ventil mit zunehmendem Hub immer weiter geöffnet, bis dieses bei etwa 0,475 mm maximal geöffnet ist. Die Kurvenverläufe der einzelnen Kurven sind aufgrund der Verwendung im wesentlichen gleicher Komponenten in guter Näherung spiegelsymmetrisch bezüglich einer ordinatenparallelen Achse bei einem Hub von etwa 0,25 mm. 4 shows the corresponding diagram to the solenoid valve according to 2 , Here, the valve is opened more and more with increasing stroke, until it is open at about 0.475 mm maximum. The curves of the individual curves are due to the use of substantially the same components in a good approximation mirror-symmetrical with respect to a ordinatenparallelen axis at a stroke of about 0.25 mm.
Die 5 und 6 zeigen den Verlauf des Fluiddrucks am Auslauf A für die Magnetventile gemäß den 1 bzw. 2. Auch diese Kurvenverläufe sind annähernd spiegelsymmetrisch bezüglich ordinatenparallelen Achse bei einem Hub von etwa 0,25 mm.The 5 and 6 show the course of the fluid pressure at the outlet A for the solenoid valves according to the 1 respectively. 2 , These curves are approximately mirror-symmetrical with respect to ordinatenparallelen axis at a stroke of about 0.25 mm.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Ventilkörpervalve body
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22
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Ventilsitzvalve seat
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33
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Verschlusselementclosure element
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44
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Zentrierbundspigot
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55
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Rückschlussconclusion
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66
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Stößeltappet
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77
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Spulenkörperbobbins
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88th
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Gehäusecasing
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99
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Ankerkolbenanchor pistons
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1111
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erste Buchse mit Bundfirst bush with collar
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1212
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zweite Buchsesecond socket
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1313
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Polabschnittpole section
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1616
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Verschlussshutter
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1717
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RückstellelementReturn element
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2121
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erster Ventilsitzteilfirst valve seat part
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2222
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zweiter Ventilsitzteilsecond valve seat part
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7171
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Spulenkammerspool chamber
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8181
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Steuerkonuscontrol cone
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aa
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Mittenachsecentral axis
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zz
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Richtung der MittenachseDirection of the center axis
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AA
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ZulaufIntake
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PP
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Ablaufprocedure
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TT
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Rücklaufreturns
