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Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem für ein Magnetventil. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Magnetventil.
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Das erfindungsgemäße Dichtsystem ist insbesondere für die Anwendung von hochviskosem Öl bei Ölbrennern vorgesehen.
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Magnetventile, die zum Dosieren von Öl für Ölbrenner eingesetzt werden, unterliegen hohen Anforderungen. Übliche Bedingungen sind ein Mediumsdruck im Bereich von 30 bar, Spulentemperaturen von ca. 165°C bei Ölen mit einer Viskosität von ca. 75 cst.
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Bei Drücken von 30 bar können keine mediengetrennten Ventile mit Membranen verwendet werden. Das bedeutet, dass der Ventilraum, in dem ein Magnetkern beim Schalten des Ventils bewegt wird, mit Medium gefüllt ist und der Magnetkern sowie das Dichtungssystem von Öl umspült wird. Während des Schaltvorgangs, wenn der Magnetkern angezogen wird, muss dieser das Öl aus dem Ventilraum verdrängen. Hochviskose Medien erschweren aber das Bewegen des Magnetkerns, und die Bewegung wird gebremst.
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Darüber hinaus ist bei diesen Ventilen für die Anwendung mit hochviskosem Medium problematisch, dass die Dichtung sich im Anzugsmoment, das heißt, wenn sie vom Dichtsitz eigentlich gelöst werden soll, sich noch nicht vom Dichtsitz löst, sondern an ihm kleben bleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungssystem und ein Magnetventil zu schaffen, die ein sicheres Schalten bei Einsatz in hochviskosen Medien erlauben.
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Die Erfindung sieht ein Dichtungssystem für ein Magnetventil zur Aufnahme in einer Ausnehmung in einem durch eine Spule beweglichen Betätigungselement vor, wobei die Ausnehmung von einer einem Ventilsitz nahen Stirnseite des Betätigungselements ausgeht und das Betätigungselement in einem Magnetventil bewegbar gelagert und dazu ausgelegt ist, den Ventilsitz freizugeben oder zu verschließen, mit einer Dichtungsscheibe und einem die Dichtungsscheibe vorspannenden Federelement, das auf der dem Ventilsitz abgewandten Stirnseite, zur Dichtungsscheibe zentriert angeordnet ist und eine Kraft auf die Dichtscheibe in Richtung Ventilsitz ausübt. Das Dichtungssystem umfasst ferner einen ringförmigen Dichtungshalter, der im Betätigungselement axial verschiebbar geführt ist und der das Dichtelement im Inneren aufnimmt und hält. Der Dichtungshalter und das Dichtelement sind dabei eine vorgefertigte Einheit und bilden gemeinsam die Dichtungsscheibe.
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Um Lagetoleranzen in Betätigungsrichtung zu verringern wird das Dichtelement mit einer Feder, die innerhalb des Betätigungselements aufgenommen ist, axial in Richtung Ventilsitz vorgespannt. Erst dann, wenn eine bestimmte Abhebekraft und ein bestimmter Abhebeweg vorhanden sind, wird das Dichtelement vom Ventilsitz abheben. Die Dichtungsscheibe wird vorzugsweise mehrteilig ausgeführt und umfasst einen Dichtungshalter und ein Dichtelement, wobei der Dichtungshalter samt Dichtelement im Betätigungselement axial verschiebbar geführt ist und das Dichtelement hält.
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Beim erfindungsgemäßen Dichtungssystem reibt nicht das z. B. aus elastomerem Material hergestellte Dichtelement an der Wand des Betätigungselements, wenn es axial bewegt wird. Vielmehr ist ein Dichtungshalter vorhanden, der aus reibungsarmem Material hergestellt ist, vorzugsweise aus Metall. Damit können einerseits die Reibpaarungen optimiert werden, und andererseits ist kein Verschleiß mehr am Außenumfang des Dichtelements vorhanden. Darüber hinaus ist auch der Außenumfang des Dichtungshalters stets konstant, im Gegensatz zu dem variablen Außenumfang eines elastischen Dichtelements, das unterschiedlich stark komprimiert wird. Damit lassen sich Spalte sehr klein ausführen, was für die Anwendung bei hochviskosem Öl von Vorteil ist.
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Die Ausnehmung im Betätigungselement sollte kreiszylindrisch sein.
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Der Dichtungshalter kann im Wesentlichen ringförmig ausgeführt sein, um das Dichtelement aufzunehmen.
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Der Dichtungshalter besitzt gemäß der bevorzugten Ausführungsform eine radial äußere Umfangsfläche, die zu einer als Lauffläche dienenden Innenseite des Betätigungselements benachbart ist.
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Darüber hinaus hat der Dichtungshalter eine Innenfläche, die einen umlaufenden Rand des Dichtelements umgibt, was aber nur optional der Fall ist. Alternativ könnte das Dichtelement auch auf dem Dichthalter axial aufgesetzt sein.
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Der Dichtungshalter hat vorzugsweise einen geschlossen umlaufenden, nach innen vorspringenden Wulst, an dem das Dichtelement axial anschlagen kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Innenfläche an ihrem zum Ventilsitz nahen Ende an diesen Wulst angrenzt.
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Das Dichtelement kann an einer ebenen Anlagefläche am Wulst anliegen und damit für eine besonders dichte Verbindung zum Dichtungshalter sorgen.
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An dem dem Ventilsitz entfernten Ende ist optional ein radial nach innen ragender Vorsprung am Dichtungshalter vorhanden, mit dem das Dichtelement in einer axialen Richtung gehalten ist, sodass das Dichtelement zwischen Haltevorsprung und Wulst axial positioniert, vorzugsweise axial geklemmt ist.
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Wulst und/oder Haltevorsprung sollten einstückiger Bestandteil des Dichtungshalters sein.
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Der Haltevorsprung kann durch eine dünne, stegartige Wand des Dichtungshalters gebildet werden, der um den Rand des Dichtelements gebördelt ist.
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Um den Kontakt zwischen der Dichtungsscheibe (oder bei der mehrstückigen Ausbildung der Einheit aus Dichtungshalter und Dichtelement) und einem axialen Anschlag am Betätigungselement so klein wie möglich zu halten, hat die Dichtungsscheibe (der Dichtungshalter) auf der dem Ventilsitz nahen Stirnseite einen vorzugsweise geschlossen umlaufenden, schmalen axialen Fortsatz, der allein für die Kontaktierung in einer Endposition oder Endstellung des Ventils verantwortlich ist. Alternativ hierzu kann es natürlich auch vorgesehen sein, keinen geschlossen umlaufenden Fortsatz, sondern voneinander umfangsmäßig beabstandete einzelne Fortsätze, zum Beispiel punktartige Fortsätze vorzusehen, um die Kontaktfläche noch weiter zu verringern. Mit reduzierter Kontaktfläche wird auch die Adhäsionskraft verringert, die durch Öl zwischen den Teilen erzeugt wird. Die Größe der Anlagefläche des Fortsatzes ist geringer als bei einer mit einer durchgehenden, ebenen Stirnseite ausgebildeten Dichtungsscheibe, d. h. die Gegenanschlagsfläche für die Dichtungsscheibe wird dank des Fortsatzes nicht komplett kontaktiert.
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Der Fortsatz kann dadurch gebildet werden, dass der Fortsatz durch eine umlaufende Umfangsrille vom Rest der Stirnseite abgeteilt ist.
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Darüber hinaus ist für die Reduzierung der umfangsseitigen Kontaktfläche zwischen Dichtungsscheibe und Innenfläche der Ausnehmung im Betätigungselement die Dichtungsscheibe umfangsrandseitig mit wenigstens einer Ausnehmung, insbesondere Abfasung versehen, die so hoch ist, dass die Kontaktfläche um wenigstens 25% verringert ist verglichen mit einer Dichtungsscheibe, die zwei durchgehend ebene Stirnseiten hat.
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Eine vereinfachte Herstellung sowie für einen kompakten Aufbau des Dichtungshalters sorgt eine Ausführungsform, bei der der Fortsatz axial in einer Ebene endet, in der die Anlagefläche des Wulstes für das Dichtelement liegt.
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Es muss sichergestellt sein, dass auch bei mehrjähriger Betätigung des Ventils das Dichtelement stets vollflächig am Dichtsitz anliegt und nicht ungleich belastet wird oder im Laufe der Zeit plastisch deformiert wird. Zu diesem Zweck sind an der dem Ventilsitz entfernten Stirnseite der Dichtungsscheibe (des Dichtelements) eine oder mehrere metallische Unterlegscheiben und das Federelement zum Vorspannen der Dichtungsscheibe (des Dichtelements) in Richtung Ventilsitz vorgesehen. Die Unterlegscheibe ist zwischen Federelement und Dichtungsscheibe (Dichtelement) vorhanden, sodass das Federelement nicht direkt auf die Dichtungsscheibe (das Dichtelement) drückt und für eine bleibende Deformation sorgt.
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Eine erste Unterlegscheibe liegt vollflächig an der Dichtungsscheibe an, sorgt also für eine gleichmäßige Krafteinleitung. Eine zweite Unterlegscheibe mit einer zentralen Wölbung liegt an der ersten Unterlegscheibe an und sorgt für einen Punktkontakt im Mittelpunkt der Dichtungsscheibe (des Dichtelements).
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Wenn das Dichtungssystem darüber hinaus auch noch leicht radial mit Spiel gelagert ist, ergibt sich eine Art schwimmende Lagerung, bei der ein minimales Kippen der Einheit aus Dichtungsscheibe bzw. Dichtungshalter und Dichtelement sowie Unterlegscheibe um den durch die Wölbung hervorgerufenen Kontaktpunkt erfolgen kann. Es ergibt sich damit eine Art Kugelkopflagerung, die ein Anpassen des Dichtelements an die durch den Dichtsitz definierte Ebene erlaubt.
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Wenn die Dichtungsscheibe einstückig ausgeführt ist, besteht sie insbesondere aus PTFE, PCTFE oder PEEK.
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Das erfindungsgemäße Magnetventil umfasst ein Betätigungselement, das von einer Spule bewegt wird, um einen Ventilsitz wahlweise zu öffnen und zu schließen. Das Betätigungselement hat an der dem Ventilsitz nahen Stirnseite eine Ausnehmung, in der das Dichtungssystem der Erfindung axial beweglich untergebracht ist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in der Ausnehmung ein Sprengring am Betätigungselement befestigt ist, der eine Endstellung der Dichtungsscheibe festlegt. Die Dichtungsscheibe wird wie das gesamte Dichtungssystem also axial in die Ausnehmung eingeschoben und durch den anschließend eingebrachten Sprengring am Herausfallen gehindert.
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Der Sprengring sollte so dimensioniert sein, dass sich der Dichtungshalter in einer Endstellung (geöffnete Stellung) mit einem axialen Fortsatz am Sprengring abstützt.
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Zusätzlich oder alternativ kann in dieser Endstellung der Wulst in einen vom Sprengring umgebenden Raum eintauchen, um eine platzsparende Konstruktion zu schaffen.
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Die Ausnehmung im Betätigungselement hat vorzugsweise zwei ineinander übergehende Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern. Dies erlaubt es, die Ausnehmung so klein wie möglich zu gestalten.
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Ein erster, von der Stirnseite des Betätigungselements entfernter Abschnitt der Ausnehmung hat einen kleineren Durchmesser als der sich anschließende, näher zum Ventilsitz liegende Abschnitt. Der erste Abschnitt ist als Aufnahmeraum für ein Federelement ausgebildet, im zweiten Abschnitt können Dichtungsscheibe (bzw. Dichtungshalter und Dichtelement), Sprengring und gegebenenfalls Unterlegscheiben oder die Unterlegscheibe untergebracht sein.
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Querbohrungen, die in der Ausnehmung im Betätigungselement enden, erlauben einen Zufluss oder Abfluss des Mediums beim Bewegen des Dichtungssystems in der Ausnehmung.
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Das Betätigungselement kann als Magnetkern, Wippe oder Klappanker ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Magnetventil für einen Ölbrenner,
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2 eine vergrößerte Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Magnetventil im Bereich des erfindungsgemäßen Dichtsystems bei geschlossenem Ventilsitz,
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3 eine entsprechend 2 vergrößerte Detailansicht des erfindungsgemäßen Dichtsystems bei geöffnetem Ventilsitz,
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4 eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen, beim erfindungsgemäßen Magnetventil eingesetzten Magnetkerns,
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5 eine Draufsicht auf den Magnetkern nach 4, und
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6 eine Querschnittsansicht durch eine einstückige Ausführungsform der Dichtungsscheibe.
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In 1 ist ein Magnetventil dargestellt, das von hochviskosem Öl durchflossen ist und zur Dosierung von Öl bei Ölbrennern eingesetzt ist.
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Das Magnetventil umfasst ein Gehäuse 10 mit einer elektrischen Spule 12 zum Bewegen eines Betätigungselements 14, das im vorliegenden Fall als Magnetkern ausgebildet ist. Im Folgenden wird jedoch zur Vereinfachung der Magnetkern stets als Betätigungselement bezeichnet. Über die Spule 12 lässt sich das Betätigungselement 14 in Axialrichtung bewegen.
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Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein Hohlraum, der zum Teil auch von der Spule 12 umgeben ist, vorhanden, welcher in einer Axialrichtung durch einen Stopfen 16 aus ferromagnetischem Material geschlossen ist. Wenn das Magnetventil mit Wechselspannung betrieben wird, ist stirnseitig im Stopfen 16 ein Wechselspannungsring 18 aus Kupfer oder Silber untergebracht.
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Das Betätigungselement 14 sitzt in einem sogenannten Ventilraum, der zum Teil durch das Betätigungselement 14 ausgefüllt ist, der aber in der in 1 gezeigten geschlossenen Position des Magnetventils einen Spalt 20 zwischen dem Stopfen 16 und dem Betätigungselement 14 umfasst.
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Ein sogenanntes Kernführungsrohr 22 ist innenseitig am Gehäuse 10 vorgesehen und kleidet radial nach außen den Ventilraum aus. Das Führungsrohr 22 dient als Gleitführungsfläche für das an ihm entlang gleitende Betätigungselement 14.
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Das Öl strömt durch einen Ventilkörper 24, auf dem auch das Gehäuse 10 aufgesetzt ist. Der Ventilkörper hat eine erste Öffnung 26 sowie eine zweite Öffnung 28, zwischen denen ein Verbindungskanal mit einem Ventilsitz 30 vorhanden ist, der bei geschlossenem Ventil den Verbindungskanal schließt und bei geöffnetem Ventil den Ventilsitz 30 freigibt und damit den Verbindungskanal öffnet. Der Ventilsitz 30 ist eine ringförmige Fläche, vorzugsweise einer frei endenden Wand mit einer vom Ventilsitz 30 umgebenen Durchflussöffnung 31 als Teil des Verbindungskanals. Auf den Ventilsitz 30 kann ein Dichtelement 32 aufsetzen und den Ventilsitz 30 abdichten.
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Das Dichtelement 32 ist aus elastomerem Material, insbesondere jedoch aus PTFE, PCTFE oder PEEK.
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Das Dichtelement 32 ist Teil eines Dichtsystems, welches in den 2 und 3 deutlicher zu erkennen ist und welches einen Dichtungshalter 34, eine erste Unterlegscheibe 36, eine zweite Unterlegscheibe 38 sowie ein Federelement 40 umfasst, die allesamt in einer Ausnehmung 42 im Betätigungselement 14 untergebracht sind. Die Ausnehmung 42 geht von einer dem Ventilsitz 30 nahen Stirnseite 44 des Betätigungselements 14 aus und ist als Sackloch ausgeführt.
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Der Dichtungshalter 34 und das Dichtelement 32 bilden eine vormontierte Einheit und eine Dichtungsscheibe.
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Die Ausnehmung 42 hat einen ersten Abschnitt 46, welcher von der Stirnseite 44 entfernt ist und einen geringen Durchmesser aufweist, und einen zweiten Abschnitt 48, der sich an den ersten Abschnitt 46 zur Stirnseite 44 hin anschließt und einen größeren Durchmesser aufweist.
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Die beiden Abschnitte 46, 48 gehen ineinander über.
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Im ersten Abschnitt ist das Federelement 40 untergebracht, sodass dieser Abschnitt als Aufnahmeraum für das Federelement 40 dient.
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Im zweiten Abschnitt 48 sind der Dichtungshalter 34, das Dichtelement 32 und die beiden Unterlegscheiben 36, 38 untergebracht.
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Um ein axiales Herausbewegen des Dichtungssystems aus der Ausnehmung 42 zu verhindern, ist im Bereich der Ausnehmung 42 ein Sprengring 50 vorgesehen, der gleichzeitig als axialer Anschlag für den sich axial beweglichen Dichtungshalter 34 dient.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Dichtungshalter 34 als Ring ausgebildet, der in der kreiszylindrischen Ausnehmung 42 gleitet. Der Dichtungshalter 34 hat hierzu eine radial äußere Umfangsfläche 52, die an einer als Lauffläche dienenden Innenseite des Betätigungselements 14 im Bereich des Abschnitts 48 anliegt und entlanggleitet.
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Der ringförmige Dichtungshalter 34 hat innenseitig eine Innenfläche 54, die vorzugsweise dichtend am umlaufenden Rand des Dichtelements 32 anliegt und das Dichtelement 32 umgibt.
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Die Innenfläche 54 endet an ihrem zum Ventilsitz 30 nahen Ende an einem radial nach innen vorspringenden, vorzugsweise geschlossen umlaufenden Wulst 56. Der Wulst 56 ist einstückiger Bestandteil des Dichtungshalters 34 und hat eine vorzugsweise ebene Anlagefläche 58 für die axiale Anlage des Dichtelements 32.
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Das Dichtelement 32 ist zwischen dem Wulst 56 und einem radial nach innen ragenden Haltevorsprung 60 des Dichtungshalters 34 geklemmt. Der Haltevorsprung 60 ist durch eine dünne, stegartige Wand des Dichtungshalters 34 gebildet, die um den Rand des Dichtelements 32 umgebördelt ist, sodass sich eine axiale Klemmung ergibt.
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Der Dichtungshalter 34 hat auf der dem Ventilsitz 30 nahen Stirnseite einen vorzugsweise geschlossen umlaufenden, axial vorstehenden Fortsatz 62, der extrem schmal ist und der, wie 3 zeigt, in der geöffneten Stellung des Ventils am Sprengring 50 anliegt. Somit dient der Fortsatz 62 als Anlagefläche in der sogenannten zweiten Endstellung (Öffnungsstellung) des Ventils. Der Fortsatz 62 endet in einer Radialebene, in der auch die Anlagefläche 58 des Wulstes 56 liegt.
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Auf der dem Dichtsitz 30 entfernten Stirnseite des Dichtelements 32 liegt eine erste Unterlegscheibe 64 (siehe 3) vollflächig an.
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Auf der ersten Unterlegscheibe 64 liegt wiederum rückseitig eine zweite Unterlegscheibe 66 vorzugsweise nur mit im Wesentlichen Punktberührung an, da die zweite Unterlegscheibe 66 eine zentrale Wölbung 68 hat. Diese Wölbung sorgt dafür, dass es zu einer zentrischen Krafteinleitung durch das Federelement 40 kommt, die ein gleichmäßiges Verschieben des Dichtsystems ermöglicht. Die erste Unterlegscheibe 64 sorgt für eine gleichmäßige Krafteinleitung in das Dichtelement 32 und verhindert, dass das Dichtelement 32 im Lauf der Benutzung durch die Federkraft 40 rückseitig deformiert wird.
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Das Federelement 40 spannt, wie gesagt, das Dichtelement, genauer gesagt den Rest des Dichtsystems, in Richtung Ventilsitz 30 vor.
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Wie die 2 und 3 zeigen, ist der Ventilsitz 30 so ausgebildet, dass er in geschlossenem Zustand des Ventils durch das Dichtelement 32 geschlossen werden kann, wobei der Dichtungshalter 34 den Ventilsitz 30 mit Abstand radial umgibt, sodass nur das Dichtelement 32 am Ventilsitz 30 anliegt.
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Der Dichtungshalter 34 und/oder eine oder beide der beiden Unterlegscheiben 64, 66 sind vorzugsweise aus Metall gefertigt.
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Die radialen Lagen des Wulstes 56 und des Sprengrings 50 sind so zueinander abgestimmt, dass der Wulst 56 unabhängig von der Position des Ventils nicht mit dem Sprengring 50 in Kontakt kommt, sondern im geöffneten Zustand (siehe 3) in den vom Sprengring 50 umgebenen Hohlraum eintaucht und nur mit dem axialen Fortsatz 62 am Sprengring 50 anliegt.
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Das Betätigungselement 14 hat, wie auch in 4 zu sehen ist, vorzugsweise zwei radiale Querbohrungen 70, 72, die axial sowie vorzugsweise zusätzlich auch umfangsmäßig voneinander beabstandet und vorliegend als Durchgangsbohrung ausgeführt sind. Die Querbohrung 70, die auch in den 2 und 3 zu sehen ist, mündet in den Abschnitt 46 der Ausnehmung 42 und die Querbohrung 72 im Abschnitt 48.
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Vorzugsweise ist die Querbohrung 72 so gelegen, dass sie stets auch rückseitig des Dichtelements 32 offen zur Aufnahme 42 ist.
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Das Betätigungselement 14 hat nahe seiner dem Ventilsitz gegenüberliegenden Stirnseite 44 eine umlaufende Einschnürung 74, die in einer Schulter 76 endet und die der Aufnahme einer Feder 78 (siehe 1) dient. Die Feder stützt sich einerseits an der Schulter 76 und andererseits an einer Schulter 80 ab, welche durch eine Aufweitung des Rohrs 22 gebildet ist.
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Zum Ventilsitz 30 ist das Rohr 22 nämlich aufgeweitet und endet in einer mehrfach U-förmig gebogenen Flanschwand 82 (siehe 1), wobei in einem „U” eine Dichtung 84 zum Ventilkörper 24 hin untergebracht ist.
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Das Betätigungselement 14, hier der Magnetkern, besitzt neben der Stirnseite 44, die als erste Stirnseite bezeichnet wird, eine entgegengesetzte, zweite Stirnseite 86.
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Von der Stirnseite 86 sind mehrere, vorzugsweise radial verlaufende Nuten 88, 88' im Betätigungselement 14 vorgesehen, die sich längs der Mittelachse A des im Wesentlichen kreiszylindrischen Betätigungselements 14 erstrecken.
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Die Nuten 88, 88' erreichen die zweite Stirnseite 44 jedoch nicht und enden vor dieser, insbesondere im Bereich der Einschnürung 74.
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Die Nuten 88, 88' bilden Längsnuten, deren Tiefe T mindestens 25% des Durchmessers D des Betätigungselements 14 entspricht, wobei dieser Durchmesser D und die Tiefe im Bereich der Spule 12 gemessen werden.
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Es sind Längsnuten mit unterschiedlichen Tiefen vorgesehen, nämlich Längsnuten 88 mit einer Nuttiefe t2, die geringer als die Nuttiefe t1 der Nuten 88' ist. Die Nuten 88' werden als erste Längsnuten und die Nuten 88 als zweite Längsnuten bezeichnet. Beide Nuten 88 und 88' verlaufen axial vorzugsweise gleich lang und beginnen beide an der zweiten Stirnseite 86.
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Auch die Nuttiefe t2 beträgt wenigstens 25% des Magnetkerndurchmessers D.
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Die ersten und zweiten Längsnuten 88, 88' wechseln sich in Umfangsrichtung jeweils ab, wobei es aber auch möglich wäre, beispielsweise zwei oder mehr benachbarte erste Längsnuten 88' vorzusehen und zwischen Gruppen von ersten Längsnuten 88' eine zweite Längsnut 88 vorzusehen.
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Die Nutbreite b ist für die beiden Längsnuten 88, 88' vorzugsweise gleich und beträgt darüber hinaus vorzugsweise maximal 10% des Durchmessers D.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser D 19 mm, und es sind einander abwechselnde vier Längsnuten 88 und vier Längsnuten 88' vorhanden. Die Tiefe der Längsnuten beträgt einerseits 5 und andererseits 6,75 mm, die Nutbreite lediglich 1,5 mm.
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Aufgrund der hohen Anzahl der Nuten 88, 88' mit hoher Tiefe kann eine effektive Reduzierung von schädlichen Wirbelströmen erreicht werden.
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Die Lage der Feder 78 im Bereich der Einschnürung 74 sorgt dafür, dass sehr wenig Material vom Betätigungselement 14 abgenommen werden muss, um zur Unterbringung der Feder 78 zu dienen. Bisherige Ausführungsformen sahen im Bereich der Stirnseite 86 Ausnehmungen zur Unterbringung der Feder 78 vor, die allerdings zu einer starken Verringerung der Magnetkraft führten.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, verringert sich die Tiefe der Längsnuten 88', und auch der Längsnuten 88 in Richtung zur zweiten Stirnseite 44 hin und läuft sozusagen im Bereich der Einschnürung 74 aus.
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Das erfindungsgemäße Magnetventil und das Dichtungssystem haben einige entscheidende Vorteile.
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Zum einen reibt das elastische Dichtelement 32 nicht an der Innenseite der Ausnehmung 42 und ist damit keiner starken Abnutzung unterworfen. Durch die Materialpaarung Metall/Metall zwischen Dichtungshalter 34 und Betätigungselement 14 ist darüber hinaus die Reibung reduziert.
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Ferner dienen die sehr geringen Anlageflächen zwischen dem Dichtungshalter 34 und dem Sprengring 50 dafür, dass es nicht zum Ankleben des Dichtsystems kommt, wenn dieses nach längerem Stillstand benutzt wird, da in diesem Bereich aufgrund fehlender Medientrennung zählflüssiges Öl vorhanden ist. Diesem Zweck dient im Übrigen auch ein umlaufender, vorspringender Fortsatz 90 an der Stirnwand zwischen erstem und zweitem Abschnitt 46, 48 der Aufnahme 42, denn der Fortsatz 90 dient als Anschlag für die Unterlegscheibe 38 (siehe 3).
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Wenn zwischen dem Dichtungshalter und der Innenseite der Ausnehmung 32 darüber hinaus noch ein radialer Spalt vorhanden ist, kann es sogar zu einer Art schwimmenden Lagerung des Dichtsystems im Betätigungselement 14 kommen.
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Da das Dichtsystem axial verschieblich im Betätigungselement 14 aufgenommen ist, muss rückseitig des Dichtelements 32 das sich in der Ausnehmung 42 befindliche Medium in die und aus der Ausnehmung 42 strömen können, was über die Querbohrungen 70, 72 ermöglicht wird. Somit ist die Ausnehmung 42 stets mit Öl gefüllt, auch die Bereiche zwischen den Unterlegscheiben 64, 66.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise des Magnetventils erläutert.
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In der Ausgangsstellung, wenn die Spule 12 nicht stromdurchflossen ist, drückt die Feder 78 das Betätigungselement 14 in Richtung Ventilsitz 30, sodass das Dichtelement 32 dichtend am Ventilsitz 30 anliegt.
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Toleranzen in Längsrichtung werden über das Federelement 40 aufgefangen, die für eine zusätzliche Anpresskraft sorgt.
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Wird anschließend die Spule zum Öffnen des Ventils stromdurchflossen, so zieht die Spule 12 den Magnetkern, hier das Betätigungselement 14, an. Zuerst wird das Betätigungselement 14 etwas nach oben bewegt, wobei bei dieser Anfangsbewegung das Federelement 40 das Dichtelement 32 nach wie vor am Dichtsitz 30 hält. Erst dann, wenn der Dichtungshalter 34 am Sprengring 50 anliegt, der in diesem Fall als Anschlag dient, hebt das Dichtelement 32 vom Dichtsitz 30 ab (siehe 3). Dann kann Medium über die Durchflussöffnung 31 und den Verbindungskanal strömen, sodass die Öffnungen 26, 28 miteinander strömungsverbunden sind.
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Um die Bewegung des Betätigungselements 14 in die Spule zuzulassen, muss das Medium, hier das zähfließende Öl, welches sich zwischen der Stirnseite 86 und dem Stopfen 16 befindet, verdrängt werden. Dieses Verdrängen des Öls erfolgt über die Längsnuten 88, 88', sodass das Öl in Richtung zur Stirnseite 44 strömt, in dem Bereich der Aufweitung des Rohrs 22, wo sozusagen ein Übergang zu einem Ringraum 100 (3) vorhanden ist, der radial außerhalb des Ventilsitzes 30 liegt und der im geöffneten Zustand mit der Durchflussöffnung 31 strömungsverbunden ist.
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Beim Bewegen des Dichtelements 32 innerhalb des Betätigungselements 14 relativ zu diesem nach unten (das heißt vom Schließzustand in den Öffnungszustand) wird durch diese Bewegung Öl über die Querbohrungen 70 in die Ausnehmung 72 eingesaugt.
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Beim Bewegen des Betätigungselements 14 in den geschlossenen Zustand wird Öl über die Längsnuten 88, 88' in den Spalt 20 zurückgefördert.
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Bei der Ausführungsform nach 6 ist die Dichtungsscheibe einstückig ausgebildet und besteht aus PTFE, PCTFE oder PEEK. Die Dichtungsscheibe hat ursprünglich eine zylindrische Grundform, jedoch sind zur Verringerung der Kontaktflächen eine umfängliche geschlossene Umfangsrille 102 und eine am Außenumfang vorgesehene Ausnehmung in Form einer Abfasung 104 vorgesehen, die die umfangsseitige Kontaktfläche in der Ausnehmung um wenigstens 25% senkt. Durch die Umfangsrille 102 wird der als Anschlag dienende Fortsatz 62 abgetrennt. Ansonsten kann jedoch die Dichtungsscheibe eine Alternative für die Einheit aus Dichtungshalter und Dichtelement bilden, so dass auf die übrigen Zeichnungen verwiesen werden kann.
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Auch wenn in den vorliegenden Figuren das Betätigungselement als Magnetkern ausgeführt ist, so lassen sich die Vorteile der Erfindung, insbesondere des Dichtsystems, auch bei einer Wippe oder einem Klappanker realisieren. In diesem Fall ist das Dichtungssystem in einer entsprechenden Ausnehmung in der Wippe oder im Klappanker untergebracht.
