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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilraum bestimmt und an dem ein Einlassanschluss und ein Auslassanschluss für einen Zufluss und einen Abfluss eines Fluids durch den Ventilraum angeordnet sind, sowie mit einem Ventilkörper, der längs einer Bewegungsachse schiebebeweglich im Ventilraum aufgenommen ist und der für eine Beeinflussung eines freien Strömungsquerschnitts für das Fluid zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss ausgebildet ist, sowie mit einer dem Ventilgehäuse zugeordneten Antriebseinrichtung für den Ventilkörper, die eine Permanentmagnetanordnung und eine elektrisch betreibbare Spulenanordnung als magnetisch wirksame Komponenten umfasst und die zur Einleitung einer längs der Bewegungsachse wirkenden Stellkraft auf den Ventilkörper ausgebildet ist.
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Aus der
DE 199 00 788 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Ventileinrichtung mit einem in einem Aufnahmeraum in Hubrichtung hin- und herbewegbar gelagerten Antriebsteil bekannt. Das Antriebsteil umfasst eine magnetisierbare Partie mit einer ersten und einer zweiten Permanentmagnetanordnung, die den Aufnahmeraum einschließen und mit einer zum Hervorrufen des Hubes des Antriebsteils dienenden, bestrombaren Spulenanordnung, wobei die Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnetanordnungen quer zur Hubrichtung verläuft und wobei die von ihnen ausgehenden Permanentmagnetfelder unmittelbar auf die magnetisierbare Partie des Antriebsteils einwirken.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinrichtung mit vereinfachter mechanischer Aufbauweise bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird für eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung einen längs der Bewegungsachse verschiebbaren und aus magnetisierbarem Material hergestellten Flussleitkörper umfasst, der längs der Bewegungsachse eine axiale Erstreckung aufweist, die gleich oder kleiner als ein Abstand zwischen längs der Bewegungsachse zwischen gleichartigen und paarweise angeordneten, magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung ist. Vorzugsweise sind als magnetisch wirksame Komponenten zwei maximal voneinander beabstandete Permanentmagnete und eine oder zwei, insbesondere symmetrisch dazwischen angeordnete, Spulen vorgesehen. Der Flussleitkörper kann mit dem zu bewegenden Ventilkörper starr oder elastisch gekoppelt sein, beispielsweise mittels einer starren Koppelstange oder mittels eines elastischen Koppelglieds aus gummielastischem Material.
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Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsvorrichtung, die als Antrieb für ein fluidisches Ventil eingesetzt werden kann, ist in einer Symmetrieposition, in der sich der Flussleitkörper symmetrisch zwischen voneinander beabstandeten Permanentmagneten oder elektrischen Spulen befindet, eine axiale Überdeckung zwischen dem Antriebsteil und den mit maximalen Abstand zueinander angeordneten Permanentmagneten oder elektrischen Spulen vorgesehen. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einer entsprechenden Symmetrieposition, in der der Flussleitkörper symmetrisch zwischen denjenigen magnetisch wirksamen Komponenten, die innerhalb der Antriebseinrichtung einen maximalen Abstand längs der Bewegungsachse zueinander aufweisen, keine axiale Überdeckung vorgesehen. Somit treten bei in der Symmetrieposition des Flussleitkörpers geringere Radialkräfte auf, da die Magnetfelder der magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung zumindest nahezu vollständig auf die normal zur Bewegungsachse ausgerichteten Stirnflächen des Flussleitkörpers einwirken. Dadurch kann eine Auslenkung des Flussleitkörpers aus der Symmetrieposition mit geringerer Energieeinleitung in die Antriebseinrichtung erreicht werden. Zudem ergibt sich durch die fehlende Überdeckung zwischen Flussleitkörper und den magnetisch wirksamen Komponenten in der Symmetrieposition eine Vergrößerung der effektiv auf den Flussleitkörper einwirkenden Magnetkräfte, die durch Überlagerung der Magnetfelder der Permanentmagnetanordnung und der elektrisch betreibbaren Spulenanordnung hervorgerufen werden. Bei der erfindungsgemäßen geometrischen Gestaltung des Flussleitkörpers kann die Antriebseinrichtung verglichen mit der bekannten Antriebsvorrichtung aufgrund der höheren Stellkräfte bei gleicher elektrischer Leistungszufuhr für höhere Fluiddrücke und/oder größere Fluidvolumenströme bei vergleichbarem oder geringem Bauvolumen ausgelegt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Dimensionierung des Flussleitkörpers wird zudem erreicht, dass der Flussleitkörper bestrebt ist, gegenüber der Antriebseinrichtung jeweils eine von zwei Vorzugsstellungen einzunehmen. Bei geeigneter Dimensionierung des Ventilraums, der Antriebseinrichtung und des Flussleitkörpers kann dadurch erreicht werden, dass der Flussleitkörper in einer Öffnungsstellung und/oder in einer Schließstellung der Ventileinrichtung selbsthaltend oder mit geringer elektrischer Leistungszufuhr gehalten werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig ist es, wenn die magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung eine Rückschlusshülse und/oder eine magnetische Flussleitanordnung umfassen. Diese magnetisch wirksamen Komponenten sichern eine vorteilhafte Durchsetzung des Flussleitkörpers mit den Magnetfeldern, die von der Permanentmagnetanordnung und der elektrisch betreibbaren Spulenanordnung abgegeben werden. Hierdurch kann ein günstiges Verhältnis zwischen der bereitgestellten elektrischen Energie zum Betreiben der Spulenanordnung und der damit erzielbaren effektiven Magnetkraft auf den Flussleitkörper erreicht werden. Vorzugsweise umfasst die Rückschlusshülse die übrigen magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung in einem radial außenliegenden Bereich. Die Flussleitanordnung ist beispielhaft in einem radial innenliegenden Bereich benachbart zu den übrigen magnetisch wirksamen Komponenten angeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die magnetische Flussleitanordnung zwei Flussleitelemente als magnetisch wirksame Komponenten der Antriebseinrichtung umfasst, deren Abstand längs der Bewegungsachse größer als ein Abstand anderer jeweils gleichartig ausgebildeter und paarweise angeordneter magnetisch wirksamer Komponenten der Antriebseinrichtung ist. Dementsprechend ist eine axiale Ausdehnung des Flussleitkörpers längs der Bewegungsachse kürzer als der Abstand der beiden Flussleitelemente, die ihrerseits als maximal voneinander beabstandete magnetisch wirksame Komponenten der Antriebseinrichtung ausgebildet sind. Bei einer Anordnung der Flussleitelemente als maximal voneinander beabstandete magnetisch wirksame Komponenten der Antriebseinrichtung kann alternativ vorgesehen sein, dass Paare von Ringmagneten, insbesondere zwei Ringmagnete, zwischen den Flussleitelementen, vorzugsweise spiegelsymmetrisch, angeordnet sind oder dass lediglich ein Ringmagnet zentrisch zwischen den beiden Flussleitelementen angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Permanentmagnetanordnung und oder die elektrisch betreibbare Spulenanordnung und/oder die magnetische Flussleitanordnung ringförmig ausgebildet. Hierdurch kann der Flussleitkörper von den magnetisch wirksamen Komponenten umgriffen werden und dadurch besonders effektiv von den Magnetfeldern durchsetzt werden, die von den magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist der Flussleitkörper als, insbesondere zylindrisch ausgebildeter, Ventilkörper aus einem magnetisierbaren Werkstoff ausgebildet. Somit dient der Ventilkörper in einer Doppelfunktion sowohl zur Beeinflussung eines freien Strömungsquerschnitts durch den Ventilraum und damit zur Steuerung des Fluidstroms zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss als auch als Läufer für die Antriebseinrichtung.
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Vorteilhaft ist es, wenn dem Ventilkörper eine Federeinrichtung zugeordnet ist, die zur Einleitung einer längs der Bewegungsachse ausgerichteten Federkraftkomponente auf den Ventilkörper ausgebildet ist, um eine Vorzugsstellung für den Ventilkörper zu bestimmen. Die Federeinrichtung dient dazu, für den Ventilkörper, der aufgrund seiner geometrischen Ausbildung und in Wechselwirkung mit den auftretenden Magnetfeldern die Tendenz hat, wahlfrei eine von zwei Vorzugsstellungen einzunehmen, die bevorzugte der beiden Vorzugsstellungen vorzugeben. Dabei kann exemplarisch vorgesehen sein, dass der Ventilkörper in der von der Federeinrichtung vorgegebenen Vorzugsstellung den freien Strömungsquerschnitt für das Fluid zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss entweder blockiert (normal geschlossene Ventileinrichtung) oder freigibt (normal offene Ventileinrichtung). Vorzugsweise ist die Federeinrichtung als Wendelfeder ausgebildet und/oder zur Anlage an einem quer zur Bewegungsachse ausgerichteten Stirnflächenbereich des Ventilkörpers vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine, insbesondere einen Ventilsitz bildende, Mündungsöffnung eines mit dem Einlassanschluss oder dem Auslassanschluss fluidisch kommunizierend verbundenen Fluidkanals im Ventilraum gegenüberliegend zu einer quer zur Bewegungsachse ausgerichteten Stirnfläche des Ventilkörpers angeordnet. Hierdurch kann eine besonders kompakte mechanische Gestaltung der Ventileinheit erreicht werden.
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Zweckmäßig ist es, wenn an der Stirnfläche des Ventilkörpers ein gummielastisch ausgebildetes Dichtelement angeordnet ist und/oder dass der Flussleitkörper, insbesondere der Ventilkörper, endseitig ausgehend von der Stirnfläche mit einem umlaufenden Rücksprung versehen ist. Das Dichtelement gewährleistet auch bei geometrischen Unzulänglichkeiten des Ventilgehäuses eine vorteilhafte Abdichtung der Mündungsöffnung durch den Ventilkörper. Der Rücksprung am Flussleitkörper, insbesondere am Ventilkörper, dient zur Vermeidung von magnetischen Kurzschlüssen in radialer Richtung zwischen dem Flussleitkörper und den am Ventilgehäuse angeordneten magnetisch wirksamen Komponenten wie der Permanentmagnetanordnung oder den Flussleitelementen. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auch in einem zentralen Bereich zwischen den beiden Stirnseiten des Flussleitkörpers ein umlaufender Rücksprung vorgesehen, der für die Vermeidung eines reibungsbehafteten Kontaktes zu einer gegenüberliegend angeordneten, insbesondere magnetisch wirksamen, Komponente dient.
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Vorzugsweise sind ein Querschnitt des Ventilraums und ein Querschnitt des Ventilkörpers derart aufeinander angepasst sind, dass ein Fluidstrom längs des Ventilkörpers ermöglicht wird. Hierdurch wird ein Druckausgleich zwischen den beiden im Ventilraum durch den Ventilkörper voneinander getrennten Bewegungsräumen erreicht, so dass der Ventilkörper widerstandsarm längs der Bewegungsachse verschoben werden kann und die eingenommene Stellung mit geringer Haltekraft beibehält.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Permanentmagnetanordnung drei längs der Bewegungsachse in gleicher Teilung angeordnete Ringmagnete umfasst, wobei die äußeren Ringmagnete die maximal voneinander beabstandeten magnetischen Komponenten der Antriebseinrichtung bilden. Vorzugsweise sind die Ringmagnete in radialer Richtung polarisiert, so dass durch die Verwendung des dritten Ringmagnets eine Kraftverstärkung und eine verbesserte Dynamik für den Ventilkörper erzielt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind dem Ventilkörper Sensormittel zugeordnet, die eine Ermittlung einer Position des Ventilkörpers längs der Bewegungsachse ermöglichen. Bei diesen Sensormitteln handelt es sich vorzugsweise um kontaktlos arbeitende Sensoren wie einen Hall-Sensor oder eine Tauchspulenanordnung oder um einen induktiven Sensor.
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Zweckmäßig ist es, wenn ein Ventilgehäuse zur, insbesondere formschlüssigen, Aufnahme der Permanentmagnetanordnung und/oder der elektrisch betreibbaren Spulenanordnung und/oder einer Flussleitanordnung und/oder zur schiebebeweglichen Lagerung des Ventilkörpers ausgebildet ist und/oder einen Ventilsitz umfasst. Damit kann in vorteilhafter Weise eine exakte Ausrichtung der magnetisch wirksamen Komponenten zueinander und/oder gegenüber dem Ventilkörper erreicht werden und gegebenenfalls auch eine vorteilhafte linearbewegliche Lagerung des Ventilkörpers sowie dessen Ausrichtung gegenüber dem Ventilsitz sichergestellt werden. Besonders bevorzugt ist das Ventilgehäuse als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Bei der Herstellung des Ventilgehäuses können in diesem Fall die formstabilen Komponenten wie die Permanentmagnetanordnung und/oder die Flussleitanordnung als Einlegeteile beim Kunststoffspritzgussvorgang umspritzt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine erste Ausführungsform einer Ventileinrichtung mit einer aus zwei Ringmagneten gebildeten Permanentmagnetanordnung und einer einzigen elektrisch betreibbaren Spulenanordnung,
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2 eine zweite Ausführungsform einer Ventileinrichtung mit einer aus zwei außenliegend angeordneten Ringmagneten gebildeten Permanentmagnetanordnung, einer aus zwei Spulen gebildeten elektrisch betreibbaren Spulenanordnung und einer Flussleitanordnung und
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3 eine dritte Ausführungsform einer Ventileinrichtung mit einer aus zwei außenliegend angeordneten Flussleitelementen, einer aus zwei Spulen gebildeten elektrisch betreibbaren Spulenanordnung und einer Permanentmagnetanordnung, die genau einen Ringmagnet umfasst.
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Eine in der 1 dargestellte Ventileinrichtung 1 ist exemplarisch als Vorsteuerventil für ein nicht dargestelltes, fluidisch ansteuerbares Ventil ausgebildet. Die Ventileinrichtung 1 kann wahlweise als Schaltventil mit den genau zwei Schaltzuständen „Ein” zur Freigabe eines freien Strömungsquerschnitts für das Fluid und „Aus” zur Blockierung des freien Strömungsquerschnitts für das Fluid oder alternativ als Proportionalventil mit einem proportional zu einem vorgebbaren Steuersignal beeinflussbaren freien Strömungsquerschnitt für das Fluid eingesetzt werden.
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Die Ventileinrichtung 1 umfasst ein exemplarisch im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildetes Ventilgehäuse 2, das beispielhaft als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Im Ventilgehäuse 2 sind magnetisch wirksame Komponenten 3, 4, 5 einer Antriebseinrichtung 6 aufgenommen, die zur Bereitstellung von Magnetfeldern an einen als Ventilkörper 7 ausgebildeten Flussleitkörper vorgesehen sind.
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Der Ventilkörper 7 ist vorliegend aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere einem ferromagnetischen Material oder einem Verbundmaterial mit ferromagnetischen Anteilen, vorzugsweise einem metallisch gefüllten Kunststoffmaterial, hergestellt. Durch die Einwirkung von Magnetfeldern, die von der Antriebseinrichtung 6 bereitgestellt werden, kann der Ventilkörper 7 längs einer Bewegungsachse 8 linear in einer im Ventilgehäuse 2 ausgebildeten Ausnehmung 9 verschoben werden. Für die lineare Verschiebung des Ventilkörpers 7 muss eine Federkraft einer exemplarisch als Druckfeder 10 ausgebildeten Federeinrichtung überwunden werden, die den Ventilkörper 7 ohne Einwirkung äußerer Kräfte in die in 1 dargestellte Vorzugsstellung presst. Die Druckfeder 10 kann beispielsweise als Wendelfeder ausgebildet sein.
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Exemplarisch ist der Ventilkörper 7 rotationssymmetrisch zur Bewegungsachse 8 ausgebildet. Dementsprechend weist die Ausnehmung 9 einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt auf. Der Ventilkörper 7 begrenzt in der Ausnehmung 9 zwei Arbeitsräume 11, 12, wobei der erste Arbeitsraum 11 in nachstehend näher beschriebener Weise als Ventilraum genutzt wird, während der zweite Arbeitsraum 12 als Bewegungsraum für den Ventilkörper 7 dient.
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Für die Bereitstellung einer längs der Bewegungsachse 8 wirkenden Kraft auf den Ventilkörper 7 umfasst die Antriebseinrichtung 6 exemplarisch eine Permanentmagnetanordnung 13 und eine elektrisch betreibbare Spulenanordnung 14. Die Permanentmagnetanordnung 13 umfasst exemplarisch zwei jeweils gleichsinnig in radialer Richtung magnetisierte Ringmagnete 3 und 4. Die radiale Magnetisierung der Ringmagnete 3, 4 ist durch die in der 1 eingezeichneten Pfeile angedeutet. Die elektrisch betreibbare Spulenanordnung 14 umfasst eine elektrisch betreibbare, beispielhaft zylindrisch ausgebildete, Spule 5. Dabei ist ein Innendurchmesser der Ringmagnete 3, 4 vorzugsweise an einen Innendurchmesser der zylindrischen Ausnehmung 8 im Ventilkörper 7 angepasst. Der Innendurchmesser der Spule 5 ist vorliegend größer als der Innendurchmesser der Ringmagnete 3, 4 gewählt, so dass das Ventilgehäuse 2 als Wickelkern für die Spule 5 dienen kann. Vorzugsweise werden die Ringmagnete 3, 4 bei der Herstellung des Ventilgehäuses 2 im Kunststoffspritzgussverfahren vor der Zufuhr der Kunststoffmasse in die Spritzgussform eingelegt und somit durch Umspritzen formschlüssig mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden.
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Bei Bereitstellung elektrischer Energie an die Spule 5 erfolgt der Aufbau eines Magnetfelds, das den von den Ringmagneten 3, 4 bereitgestellten, jeweils gleichsinnig ausgerichteten Magnetfeldern überlagert wird. Durch diese Überlagerung der Magnetfelder findet im Bereich eines der beiden Ringmagnete 3, 4 eine Feldabschwächung statt, während im Bereich des jeweils anderen Ringmagnets 3, 4 eine Feldverstärkung eintritt. Hierdurch wird eine asymmetrische Durchsetzung des Ventilkörpers 7 mit den resultierenden Magnetfeldern erreicht, die zu einer Kraft längs der Bewegungsachse 8 führt, so dass der Ventilkörper 7 bestrebt ist, durch eine Relativbewegung gegenüber dem Ventilgehäuse 2 die bestehende asymmetrische magnetische Durchflutung aufzuheben und wieder in ein Kräftegleichgewicht zu gelangen.
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Der Ventilkörper 7 weist eine Länge 16 auf, die vorliegend gleich, alternativ aber auch geringer, als ein Abstand 17 der beiden Ringmagnete 3, 4 gewählt ist. Dabei bilden die Ringmagnete 3, 4 die maximal voneinander beabstandeten magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung 6. Bei unbestromter Spule 5 stellt sich die in der 1 dargestellte Vorzugsstellung für den Ventilkörper 7 gegenüber dem Ventilgehäuse 2 aufgrund der Einwirkung der axial längs der Bewegungsachse gerichteten Druckkraft der Druckfeder 10 ein.
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Vorzugsweise ist am Ventilkörper 7 ein Längsschlitz 45 ausgebildet, der eine Fluidströmung längs des Ventilkörpers 7 und damit einen raschen Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitsräumen 11, 12 erleichtert.
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Ausgehend von der in 1 dargestellten Vorzugsstellung für den Ventilkörper 7 ergibt sich bei geeigneter Zufuhr elektrischer Energie an die Spule 5 aufgrund des dadurch aufgebauten Spulenmagnetfelds und der damit bewirkten Beeinflussung der Magnetfelder der Ringmagnete 3, 4 eine Feldverstärkung im Bereich des Ringmagneten 3, während es im Bereich des Ringmagneten 4 zu einer Feldschwächung kommt. Hieraus resultiert eine axiale Kraftkomponente auf den Ventilkörper 7, die der Druckkraft der Druckfeder 10 entgegen gerichtet ist und die bei Überwindung der Haftreibung zwischen Ventilkörper 7 und Ventilgehäuse 2 zu einer linearen Bewegung des Ventilkörpers 7 führt.
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In der Vorzugsstellung gemäß 1 liegt der Ventilkörper 7 mit einem quer zur Bewegungsachse 8 ausgerichteten, hervorspringend ausgeführten Stirnbereich 18 flächig, insbesondere abdichtend, an einem, vorzugsweise mit einer kegelförmig oder sphärisch geformten Stirnfläche versehenen, Ventilsitz 20 an, der an einem rohrförmig ausgebildeten Mündungsabschnitt 21 des Ventilgehäuses 2 vorgesehen ist. Der Mündungsabschnitt 21 ist exemplarisch einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgeführt und umfasst einen Fluidkanal 22, der an einem dem Ventilsitz 20 entgegengesetzten Endbereich in einem beispielhaft zylinderhülsenförmig ausgebildeten Ausgangsstutzen 23 mündet. Durch die abdichtende Anlage des Ventilkörpers 7 am Ventilsitz 20 wird die Mündungsöffnung des Fluidkanals 22 bei stromloser Spule 5 aufgrund der Druckkraft der Druckfeder 10 verschlossen, so dass in diesem Betriebszustand der Ventileinrichtung 1, der auch als Ruhezustand bezeichnet werden kann, keine Fluidströmung zwischen dem Fluidkanal 22 und dem ersten Arbeitsraum 11 ermöglicht wird.
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Durch die vorstehend beschriebene Bewegung des Ventilkörpers 7 aus der Ruhestellung wird die Mündungsöffnung des Fluidkanals 22 freigegeben, so dass nunmehr eine Fluidströmung zwischen dem ersten Arbeitsraum 11 und dem Fluidkanal 22 ermöglicht wird.
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Zur Verbesserung der Abdichtwirkung zwischen Ventilkörper 7 und Ventilsitz 20 in der Vorzugsstellung gemäß der 1 ist der Stirnbereich des Ventilkörpers 7 mit einer aus gummielastischem Material hergestellten Dichtplatte 26 versehen. Der von der Dichtplatte 26 bestimmte Stirnbereich des Ventilkörpers 7 springt längs der Bewegungsachse 8 über eine ringförmig ausgebildete Stirnfläche 28 hinaus. Die Stirnfläche 28 stellt denjenigen radial außenliegenden Bereich des Ventilkörpers 7 dar, der in magnetischer Wechselwirkung mit der Antriebseinrichtung 6 steht. Ausgehend von der Stirnfläche 28 und in gleicher Weise auch ausgehend von der Stirnfläche 34 ist am Ventilkörper 7 eine umlaufende Eindrehung 27, 36 vorgesehen, die dazu dient, einen radialen Abstand zwischen dem Stirnbereich des Ventilkörpers 7 und den magnetisch wirksamen Komponenten, insbesondere den Ringmagneten 3, 4 zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses zu vergrößern. In einem zentralen Abschnitt des Ventilkörpers 7 ist eine weitere Eindrehung 47 vorgesehen, die einen reibenden Kontakt zum Flussleitelement 55 bzw. zum Ringmagnet 62 verhindern soll.
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Exemplarisch ist der Ausgangsstutzen 23, der insbesondere als Ausgangsanschluss dient, von einem Anschlussadapter 24 umgeben, der eine Innenbohrung 25 aufweist, die an die Außengeometrie des Ausgangsstutzens 23 angepasst ist. Eine Außenoberfläche 29 des Anschlussadapters 24 ist jeweils abschnittsweise zylindermantelförmig ausgeführt und weist zwei umlaufende Ringwülste 30, 31 auf, die für eine formschlüssige Verriegelung der Ventileinrichtung 1 in dem nicht dargestellten, fluidisch ansteuerbaren Ventil oder in einer anderen fluidischen Einrichtung vorgesehen sind. Der Anschlussadapter 24 ist formschlüssig auf das Ventilgehäuse 2 aufgeschnappt und kann in Abhängigkeit von der Einbausituation für die Ventileinrichtung 1 gegen einen nicht dargestellten, geometrisch abweichend ausgebildeten Anschlussadapter ausgetauscht werden.
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Im Anschlussadapter 24 ist eine Ausnehmung 32 ausgebildet, die exemplarisch als Eingangsanschluss zur Zufuhr von Fluid in den ersten Arbeitsraum 11 dient. Die Ausnehmung 32 steht hierzu über eine im Ventilgehäuse 2 vorgesehene Bohrung 33 in kommunizierender fluidischer Verbindung mit dem Arbeitsraum 11.
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An einem zweiten, dem Arbeitsraum 12 zugewandten Endbereich weist der Ventilkörper 7 exemplarisch ebenfalls eine ringförmig ausgebildete Stirnfläche 34 auf, von der vorliegend ebenfalls eine gummielastische Dichtplatte 35 hervorspringend abragt. Vorzugsweise ist der Ventilkörper 7 bezüglich einer normal zur Bewegungsachse 8 ausgerichteten, nicht näher dargestellten Spiegelebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Hierdurch kann ein Montagevorgang für die Ventileinrichtung 1 erleichtert werden, da der Ventilkörper 7 stets lagerichtig in die Ausnehmung 9 eingeschoben wird.
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An der Stirnfläche 34 liegt eine Windung der Druckfeder 10 an, die gegenüber einer nicht dargestellten Neutralstellung komprimiert ist und somit aufgrund ihrer Vorspannung eine axiale Druckkraft auf den Ventilkörper 7 in Richtung des Ventilsitzes 20 ausübt. An einem dem Ventilkörper 7 abgewandten Endbereich ist die Druckfeder 10 an einem Abschlussdeckel 37 abgestützt, der die Ausnehmung 9 im Ventilgehäuse 2 abdichtend abschließt. Vorzugsweise ist der Abschlussdeckel 37 als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet und gegebenenfalls stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben oder Verschweißen, mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden. Am Abschlussdeckel 37 sind exemplarisch zwei elektrisch leitende Anschlussstifte 38, 39 angebracht, die in nicht näher dargestellter Weise elektrisch mit der Spule 5 verbunden sind und die eine Bereitstellung von elektrischer Energie an die Spule 5 ermöglichen.
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Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Abschlussdeckel 37 zusätzlich mechanisch, vorliegend durch korrespondierend ausgeführte Ringbereiche 45, 46 formschlüssig, von einer Rückschlusshülse 40 gesichert wird, die das Ventilgehäuse 2 nahezu über seine gesamte Länge umgibt und die aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist. Beispielsweise ist die Rückschlusshülse 40 als Metallrohr oder als metallgefülltes Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.
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Der Abschlussdeckel 37 umfasst einen exemplarisch zylindrisch ausgebildeten Anschlag 44, der konzentrisch zur Bewegungsachse 8 angeordnet ist und in den zweiten Arbeitsraum 12 hineinragt. Der Anschlag 44 dient als Wegbegrenzung bei der linearen Bewegung des Ventilkörpers 7 aus der in 1 dargestellten Schließstellung in eine nicht näher dargestellte Öffnungsstellung der Ventileinrichtung 1. Um bei schnellen Schaltvorgängen ein hartes Aufprallen des Ventilkörpers 7 auf den Anschlag 44 zu vermeiden, kann die gummielastische Dichtplatte 35 vorgesehen werden, die diesen Aufprall dämpft. Zudem dient der Anschlag 44 zur Führung der Druckfeder 10, deren nicht näher bezeichneter Innendurchmesser exemplarisch nur geringfügig größer als ein ebenfalls nicht bezeichneter Außendurchmesser des Anschlags 44 gewählt ist.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform einer Ventileinrichtung 51 werden für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugsziffern verwendet und es wird auf eine neuerliche Beschreibung dieser Komponenten verzichtet. Abweichend von der Ausführungsform gemäß der 1 ist bei der Ausführungsform gemäß der 2 eine Spulenanordnung 52 vorgesehen, die zwei Spulenabschnitte 53, 54 umfasst. Die beiden Spulenabschnitte 53, 54 weisen exemplarisch jeweils überstimmende Wicklungszahlen und Wicklungsrichtungen auf und sind elektrisch in Reihe geschaltet. Die Aufteilung der Spulenanordnung 52 in die zwei elektrisch und magnetisch gleichartig ausgebildeten Spulenabschnitte 53, 54 ermöglicht es, zwischen die Spulenabschnitte 53, 54 ein, insbesondere genau ein, Flussleitelement 55 einzufügen, das eine Steigerung der Durchsetzung des Ventilkörpers 7 mit den Magnetfeldern der Spulenabschnitte 53, 54 und somit eine Erhöhung eines Wirkungsgrades für die Antriebseinrichtung 56 ermöglicht. Dabei bildet das Flussleitelement 55 für die Ausführungsform der Ventileinrichtung 52 gemäß der 2 eine Flussleitanordnung 57. Die zweite Ausführungsform der Ventileinrichtung 51 umfasst weiterhin die bereits aus der ersten Ausführungsform der Ventileinrichtung 1 bekannte Permanentmagnetanordnung 13 mit den beiden Ringmagneten 3, 4, die die maximal voneinander beabstandeten, gleichartig ausgebildeten und magnetisch wirksamen Komponenten der Antriebseinrichtung 56 bilden.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform einer Ventileinrichtung 61 werden für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugsziffern verwendet und es wird auf eine neuerliche Beschreibung dieser Komponenten verzichtet. Abweichend von den Ausführungsformen gemäß den 1 und 2 ist die in der 3 dargestellte Ausführungsform als normal offenes Vorsteuer- und/oder Schalt- und/oder Proportionalventil ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Druckfeder 10 im ersten Arbeitsraum 11 angeordnet ist und somit den Ventilkörper 7 im stromlosen Betriebszustand der Ventileinrichtung 61 in einer Vorzugsstellung halt, in der der Ventilkörper 7 mit der Dichtplatte 35 am Anschlag 44 anliegt und die Mündungsöffnung des Fluidkanals 22 freigegeben ist. Somit steht in der Vorzugsstellung der Fluidkanal 22 in fluidisch kommunizierender Verbindung mit dem Arbeitsraum 11. Zudem ist bei der dritten Ausführungsform der Ventileinrichtung 61 lediglich ein zentral oder mittig zwischen den exemplarisch wie bei der Ausführungsform gemäß 2 elektrisch und magnetisch gleichartig ausgebildeten Spulenabschnitten 53, 54 der Spulenanordnung 52 angeordneter Ringmagnet 62 vorgesehen. Als maximal zueinander beabstandete magnetisch wirksame Komponenten der Antriebseinrichtung 66 sind zwei beispielhaft gleichartig ausgebildete Flussleitelemente 63, 64 vorgesehen, die eine Flussleitanordnung 65 für die vom Ringmagnet 62 einer Permanentmagnetanordnung 68 und den Spulenabschnitten 53, 54 der Spulenanordnung 52 bereitstellbaren Magnetfelder bilden.
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Die Ausgestaltung der Ventileinrichtungen 1, 51, 61 als normal geschlossene oder normal offene Fluidventile wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wahlweise durch entsprechende Anordnung der Druckfeder 10 während der Montage der jeweiligen Ventileinrichtung 1, 51, 61 bestimmt. Für einen Wechsel zwischen der Funktion eines normal geschlossenen oder eines normal offenen Fluidventils muss zusätzlich noch eine Umkehr der Polung der Spannungsversorgung oder eine Umkehr der Polung der Magnetringe oder eine Umkehr des Wickelsinns der Spulenanordnung vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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