DE102012019388A1

DE102012019388A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102012019388A1
Application number: DE201210019388
Authority: DE
Inventors: Bruno Staiger
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Das Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen und umfasst einen Ventilkörper mit einem Ventilraum, einem Ventilsitz, einem gegen letzteren andrückbaren Dichtkörper, mindestens einem Eingang und mindestens einem Ausgang für ein Medium, einen Magnetkopf mit einer Elektrospule und einem Magnetkern, einen vom Ventilraum hermetisch getrennten Ankerraum, in dem ein Plattenanker mit einer Ankerscheibe axial verlagerbar ist, und eine Scheibenfeder für den Plattenanker, wobei für die hermetische Trennung des Ventilraums und des Ankerraums ein die Räume mitbegrenzender Faltenbalg vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien, das einen Ventilkörper mit einem Ventilraum, einem Ventilsitz, einem gegen letzteren andrückbaren Dichtkörper, mindestens einem Eingang und mindestens einem Ausgang für ein Medium aufweist. Das Ventil besitzt einen Magnetkopf mit einer Elektrospule und einem Magnetkern. Außerdem ist ein von dem Ventilraum hermetisch getrennter Ankerraum vorgesehen, in dem ein Plattenanker mit einer Ankerscheibe axial verlagerbar ist. Zudem weist das Ventil eine Scheibenfeder auf.
Aus der DE 198 51 143 A1 ist ein Ventil bekannt, bei dem eine Scheibenfeder in einem als Dichtplatte ausgebildeten Elastomermantel eingebettet ist. Diese Dichtplatte mit der integrierten Scheibenfeder ist im Wesentlichen plan ausgeführt und stellt eine hermetische Trennung zwischen einem einen Plattenanker beinhaltenden Ankerraum und einem Ventilraum dar, in dem ein Ventilsitz vorgesehen. Die plane Dichtscheibe ist eine flache Membrane, die an ihrem Umfang eingespannt ist und in ihrem mittleren Bereich entsprechend dem Plattenankerhub axial verlagerbar ist. Der Druck des im Ventilraum anstehenden Mediums wirkt gegen die relativ große Gesamtfläche der Dichtscheibe. Demgemäß sind zwangsläufig auch relativ große Betätigungskräfte notwendig, um den Mediumsdruck zu überwinden, wobei die Scheibenfeder entsprechend stark vorgespannt sein muss. Insgesamt kann dadurch die Sicherheit sowie Schaltfunktion und Lebensdauer des Ventils beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine hohe Sicherheit der Medientrennung, eine schnelle und leichtgängige Ventilschaltung und eine lange Funktionstüchtigkeit des Ventils erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ventil in geschnittener Ansicht vergrößert dargestellt. Das Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen und weist einen Magnetkopf 1 und einen Ventilkörper 2 auf, die bezüglich einer Mittenachse 3 bevorzugt kreisrund ausgebildet und koaxial angeordnet sind.
Der Magnetkopf 1 weist in einem Gehäuse 4 eine Elektrospule 5 und einen Magnetkern 6 auf, die bezüglich der Mittenachse 3 koaxial angeordnete sind. Das Gehäuse 4 überragt mit seiner Wand 7 die Elektrospule 5 und den Magnetkern 6 und sitzt mit seiner in der Zeichnung unteren Stirnwand 8 auf einer oberen Stirnfläche 9 des Ventilkörpers 2 auf. In der Wand 7 ist in geringem Abstand unter der Ebene der Elektrospule 5 und des Magnetkerns 6 eine Entlüftungsbohrung 10 ausgebildet.
Der Ventilkörper 2 weist für den Zufluss des Mediums einen Eingang 11 und für den Abfluss einen Ausgang 12 auf, der bevorzugt koaxial angeordnet ist. Dem Ausgang 12 ist ein ebenfalls koaxial angeordneter Ventilsitz 13 zugehörig, der am Ventilkörper 2 ausgebildet ist und an der oberen Stirnfläche 9 vorsteht. Bei verschiedenen Anwendungen kann es zweckmäßig sein, Ein- und Ausgang zu vertauschen, so dass das Medium über den dargestellten Ausgang 12 zugeführt und den dargestellten Eingang 11 abgeführt wird.
Über dem Ventilkörper 2 befinden sich ein Ventilraum 14 und ein Ankerraum 15, die durch einen Faltenbalg 16 hermetisch getrennt sind. Der Ventilraum 14, in dem der Ventilsitz 13 vorgesehen ist, ist unten von dem Ventilkörper 2, oben von dem Faltenbalg 16 und am Umfang von der Wand 7 des Gehäuses 4 begrenzt. Der Ankerraum 15, dem die Entlüftungsbohrung 10 zugeordnet ist, ist unten von dem Faltenbalg 16, oben von der Elektrospule 5 sowie dem Magnetkern 6 und am Umfang ebenfalls von der Wand 7 des Gehäuses 4 begrenzt.
Der Faltenbalg 16 weist einen koaxialen zylindrischen Faltenkörper 17 auf, dessen Umfangswand aus ziehharmonikaartigen Falten 18 gebildet ist und der an der dem Ventilsitz 13 zugewandten unteren Stirnseite von einer Bodenwand 19 verschlossen ist. In der der Bodenwand 19 gegenüberliegenden Öffnungsebene des Faltenkörpers 17 befindet sich ein im Wesentlichen planer Flanschteil 20, der sich, ausgehend von der Umfangswand des Faltenkörpers 17 radial nach außen erstreckt. Der Durchmesser des Faltenkörpers 17 kann deutlich kleiner sein als der Durchmesser des Flanschteils 20 und bevorzugt weniger als ein Drittel des Flanschteildurchmessers betragen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Faltenbalg am Gehäuse 4 des Magnetkopfes 1 angeordnet, wobei ein Umfangsrandbereich 21 des Flanschteils 20 an der Wand 7 festgelegt ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, den Ventilkörper 2 mit einer nach oben strebenden Wand auszubilden und den Umfangsrandbereich 21 des Flanschteils 20 an dieser Ventilkörperwand oder sowohl an letzterer und an der Wand 7 des Magnetkopfes 1 zu befestigen. Insbesondere bei sensiblen Anwendungen im medizinischen Bereich, wenn hohe sterile Anforderungen bestehen, ist es zweckmäßig, den Faltenbalg 16 mit seinem Faltenkörper 17 und seiner Bodenwand 19 insgesamt aus einem aseptischen Material, bevorzugt PTFE, herzustellen.
An der dem Ventilkörper 2 zugewandten unteren Seite der Bodenwand 19 des Faltenkörpers 17, also innerhalb des Ventilraums 14, ist ein bevorzugt kreisscheibenförmiger Dichtkörper 22 koaxial angeordnet, der sich unmittelbar über dem Ventilsitz 13 befindet. Der Dichtkörper 22 besteht zweckmäßig aus einem elastischen Material, das bevorzugt ebenfalls aseptische Eigenschaften für sterile medizinische Anwendungen aufweist.
In dem Ankerraum 15 ist ein Plattenanker 23 vorgesehen, der in der Zeichnung eine horizontal verlaufende koaxiale Ankerscheibe 24 und einen vertikal ausgerichteten koaxialen Steg 25 aufweist, der sich nach unten in Richtung zum Ventilsitz 13 hin erstreckt, so dass der Plattenanker 23 im Querschnitt etwa T-förmig ist. Der Steg 25, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Ankerscheibe 24, aber gleich oder etwas größer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes 13 und/oder des Dichtkörpers 22, greift in den Faltenkörper 17 ein, wobei die untere Stegstirnseite an der dem Dichtkörper 22 gegenüberliegenden Seite der Bodenwand 19 anliegt und mit letzterer zweckmäßig fest verbunden ist und die Innenseite der Falten 18 an der Stegumfangsfläche anliegt oder etwas beabstandet ist.
Außerdem befindet sich in dem Ankerraum 15 eine relativ dünne koaxiale Scheibenfeder 26, die vorzugsweise in einer Ebene zwischen der Ankerscheibe 24 und dem Flanschteil 20 des Faltenbalgs 16 angeordnet und mit diesen in der Zeichnung im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Die Scheibenfeder 26 ist, ähnlich wie der Flanschteil 20 des Faltenbalgs 16, mit einem Umfangsrandteil 27 an der Wand 7 des Magnetkopfes 1 festgelegt. Auch in diesem Falle liegt es im Rahmen der Erfindung, den Ventilkörper 2 mit einer nach oben strebenden Wand auszubilden und den Umfangsrandteil 27 der Scheibenfeder 26 an dieser Ventilkörperwand oder sowohl an letzterer und an der Wand 7 des Magnetkopfes 1 zu befestigen. Die Scheibenfeder 26 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, in Richtung gegen den Ventilsitz 13 vorgespannt sein, so dass bei stromlosem Ventil der Steg 25 des Plattenankers 23 gegen die Bodenwand 19 und den Dichtkörper 22 drückt, so dass der Ventilsitz 13 geschlossen ist und das Medium nicht durch das Ventil strömen kann. In diesem Falle drückt das Medium gegen den Faltenbalg 16, wobei als gegen die Federkraft gerichtete wirksame Druckfläche lediglich die sich aus dem mittleren Durchmesser des Faltenkörpers 17 ergebende Fläche zum Tragen kommt. Das heißt, dass die vom Mediumsdruck gegen die Federkraft gerichtete Kraft relativ gering ist, so dass die von der Scheibenfeder 26 aufzubringende Kraft ebenfalls gering gehalten werden kann, um den Ventilsitz 13 sicher zu verschließen. Zum Öffnen des Ventils wird der Plattenanker 23 bei Stromfluss über den Magnetkopf 1 gegen die Kraft der Scheibenfeder 26 in Richtung nach oben verlagert, wobei der Dichtkörper 22 von dem Ventilsitz 13 abhebt und diesen freigibt, so dass das durch den Eingang 11 in den Ventilraum 14 einströmende Medium durch den Ausgang 12 abfließen kann. Da die für das Verschießen des Ventilsitzes 13 notwendige Federkraft relativ klein ist, ist für das Öffnen des Ventilsitzes 13 von dem Magnetkopf 1 somit auch nur eine geringe Kraft aufzubringen. Das wirkt sich insgesamt positiv auf das Ventil und dessen Anwendung aus. Die Kraftbeanspruchungen sind gering, wodurch der Verschleiß stark reduziert wird. Daraus folgt eine lange Lebensdauer des Ventils mit hoher Funktionstüchtigkeit. Zudem kann wegen der geringen Kräfte eine hohe Schaltfolge erzielt werden, wobei die konstruktive Ausführung sehr klein gehalten werden kann, so dass eine kompakte, platzsparende Bauform gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19851143 A1 [0002]

Claims

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem Ventilkörper (2), der einen Ventilraum (14), einen Ventilsitz (13), einen gegen letzteren andrückbaren Dichtkörper (22), mindestens einen Eingang (11) und mindestens einen Ausgang (12) für ein Medium aufweist, einem Magnetkopf (1), der eine Elektrospule (5) und einen Magnetkern (6) aufweist, einem vom Ventilraum (14) hermetisch getrennten Ankerraum (15), in dem ein Plattenanker (23) mit einer Ankerscheibe (24) axial verlagerbar ist, und einer Scheibenfeder (26) für den Plattenanker (23), wobei für die hermetische Trennung des Ventilraums (14) und des Ankerraums (15) ein die Räume mitbegrenzender Faltenbalg (16) vorgesehen ist.
Ventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Plattenanker (23) zugeordnete Scheibenfeder (26) in dem Ankerraum (15) angeordnet ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfeder (26) in einer Ebene zwischen dem Plattenanker (23) und dem Faltenbalg (16) angeordnet ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenanker (23) im Querschnitt etwa T-förmig ist und an der Ankerscheibe (24) einen sich in Richtung zum Ventilraum (16) hin erstreckenden Steg (25) aufweist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (25) des Plattenankers (23) im Durchmesser kleiner ist als die Ankerscheibe (24).
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (16) einen etwa zylindrischen Faltenkörper (17) aufweist, der an der dem Ventilsitz (13) zugewandten Stirnseite mit einer Bodenwand (19) verschlossen ist, und einen sich radial nach außen erstreckenden Flanschteil (20) besitzt, der an der der Bodenwand (19) abgewandten Stirnseite vorgesehen ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (25) des Plattenankers (23) in dem Faltenkörper (17) des Faltenbalgs (16) gelagert ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (22) für den Ventilsitz (13) an der dem Plattenanker (23) abgewandten Seite der Faltenkörperbodenwand (19) angeordnet ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschteil (20) des Faltenbalgs (16) mit einem Umfangsrandbereich (21) an einer Wand (7) des Magnetkopfes (1) und/oder des Ventilkörpers (2) festgelegt ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfeder (26) mit einem Umfangsrandteil (27) an der Wand (7) des Magnetkopfes (1) und/oder des Ventilkörpers (2) festgelegt ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenanker (23) mit der Ankerscheibe (24) und dem Steg (25), die Scheibenfeder (26) und der Faltenbalg (16) mit dem Flanschteil (20), dem Faltenkörper (17) und dem Dichtkörper (22) bezüglich einer Mittenachse (3) koaxial angeordnet sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (16) aus einem für aseptische Anwendungen geeigneten Material hergestellt ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ankerraum (15) eine Entlüftungsbohrung (10) zugeordnet ist.