DE102014100388A1

DE102014100388A1 - Hochfrequenzventil

Info

Publication number: DE102014100388A1
Application number: DE102014100388.8A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Yoshimura; Hiromichi Yoshioka
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: KR20140093187A; US9309985B2; KR101799821B1; CN103939655A; JP5854386B2; CN103939655B; TW201502404A; JP2014137118A; KR20160019918A; TWI534380B; DE102014100388B4; US20140197341A1

Abstract

Ein Hochfrequenzventil umfasst eine Ventilkammer, die mit einem Zufuhrströmungsdurchgang in Verbindung steht, Ausgangsöffnungen, die sich in die Ventilkammer öffnen, ein plattenförmiges Ventilelement, das derart in der Ventilkammer angeordnet ist, dass sich das Ventilelement in und außer Kontakt mit Ausgangsventilsitzen bewegen kann, welche die Ausgangsöffnungen umgeben, und einen elektromagnetischen Betätigungsabschnitt, welcher das Ventilelement öffnet und schließt. Das Hochfrequenzventil öffnet und schließt die mehreren Ausgangsöffnungen, indem das Ventilelement in und außer Kontakt mit den Ausgangsventilsitzen gebracht wird durch Verwendung der Wirkung einer elektromagnetischen Anziehungskraft, die durch den elektromagnetischen Betätigungsabschnitt erzeugt wird, und durch die Wirkung eines Fluiddrucks innerhalb der Ventilkammer. Das Ventil hat mehrere Ausgangsöffnungen, die die Form von Langlöchern haben.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzventil, das Ausgangsöffnungen regelmäßig öffnet und schließt, indem Ventilelemente, die einen kleinen Öffnungs/Schließ-Hub aufweisen, in bzw. außer Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht werden.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP 2004-332876 A und die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP 2006-329335 A offenbaren bspw. jeweils ein bekanntes Hochfrequenzventil der oben genannten Art. Ein Hochfrequenzventil wird bspw. dazu verwendet, um Artikel zu sortieren, und ist so gestaltet, dass eine Ausgangsöffnung geöffnet und geschlossen wird, indem ein plattenförmiges Ventilelement in und außer Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht wird, um ein Druckfluid von der Ausgangsöffnung mit hoher Geschwindigkeit zu dem auszusortierenden Artikel auszugeben. Da der Öffnungs/Schließ-Hub des Ventilelements klein ist (bspw. etwa 0,1 mm) ist es aber schwierig, ein gutes Gleichgewicht zwischen der Antwortgeschwindigkeit des Ventilelements und den Strömungsratencharakteristiken des Ausgabefluids zu erreichen. Wenn der Öffnungs-Schließ-Hub des Ventils verringert werden soll, um die Antwortgeschwindigkeit zu erhöhen, verkleinert sich der Öffnungsbereich der Ausgangsöffnung, was zu eingeschränkten Strömungsrateneigenschaften führt. Dagegen führt die Erhöhung des Öffnungs/Schließ-Hubes des Ventilelements, um die Strömungsrateneigenschaften zu verbessern, zu einer verschlechterten Reaktionsgeschwindigkeit. Die Vergrößerung der Öffnungsfläche der Ausgangsöffnung als solche trägt zudem kaum zu einer Verbesserung der Störmungsratencharakteristiken bei, da die Strömungsrate des Ausgabefluids von der Größe der Öffnung der Ausgangsöffnung und dem Ventilelement abhängt, d.h. der Fläche einer Lücke (d.h. einer Ventilöffnung), die zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz gebildet wird.
Das Hochfrequenzventil dieser Art wird außerdem häufig bei Bedingungen eingesetzt, die ein Ausgabefluid mit hoher Durchflussrate erfordern. Daher wird ein neues Hochfrequenzventil angestrebt, das ein Ausgabefluid mit einer Strömungsrate erreichen kann, die höher ist als bei dem Hochfrequenzventil des Standes der Technik.
Gegenstand der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzventil vorzuschlagen, mit dem eine verbesserte Durchflussratencharakteristik erreichbar ist, ohne die Antwortgeschwindigkeit eines Ventilelementes im Vergleich mit dem Hochfrequenzventil gemäß dem Stand der Technik zu verschlechtern.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Hochfrequenzventil (Hochfrequenzein-/-ausventil) vorgeschlagen, mit einem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt, der eine Erregerspule aufweist, welche um einen Spulenkern gewickelt ist, und einen stationären Kern, der in einer zentralen Öffnung des Spulenkörpers befestigt ist, einem Hauptventilabschnitt, der mit dem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt über eine Ventilkammer verbunden ist und mehrere langlochförmige Ausgangsöffnungen aufweist, die parallel zueinander in der Ventilkammer angeordnet sind, Ausgangsventilsitze, welche die jeweiligen Ausgangsöffnungen umgeben, einen Zufuhrströmungsdurchgang, welcher die Ausgangsventilsitze umgibt und mit der Ventilkammer in Verbindung steht, einen Ausgangsanschluss, der mit den Ausgangsöffnungen in Verbindung steht, und einen Eingangsanschluss, der mit dem Zufuhrströmungsdurchgang in Verbindung steht, sowie einem plattenförmigen Ventilelement, das so in der Ventilkammer angeordnet ist, dass das Ventilelement in und außer Kontakt mit den Ausgabeventilsitzen bewegbar ist. Wenn der Erregerspule Strom zugeführt wird, wird das Ventilelement zu dem stationären Kern angezogen und bewegt sich von den Ausgangsventilsitzen weg, so dass es an einer ersten Position angeordnet wird, an welcher das Ventilelement die Ausgangsöffnungen und den Zufuhrströmungsdurchgang in Verbindung miteinander bringt. Wenn der Strom abgeschaltet wird, wird das Ventilelement durch die Wirkung eines Druckfluids auf die Ausgangsventilsitze gepresst, so dass es an einer zweiten Position angeordnet wird, an welcher das Ventilelement die Ausgangsöffnungen verschließt und die Ausgangsöffnungen gegenüber dem Zufuhrströmungsdurchgang blockiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Ventilkammer vorzugsweise eine Längsrichtung und eine Seitenrichtung. Außerdem wird bevorzugt, dass sich die Ausgangsöffnungen schlank in der Längsrichtung der Ventilkammer erstrecken und parallel zueinander in der Seitenrichtung der Ventilkammer angeordnet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung können mehrere Öffnungsgruppen vorgesehen sein, die jeweils durch mehrere Ausgangsöffnugnen gebildet werden, welche in der Seitenrichtung der Ventilkammer parallel zueinander angeordnet sind. Die mehreren Öffnungsgruppen können nebeneinander in der Längsrichtung der Ventilkammer angeordnet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass sich alle Ausgangsöffnungen linear erstrecken und dass die parallel angeordneten Ausgangsöffnungen sich parallel zueinander erstrecken.
In diesem Fall umgibt der Zufuhrströmungsdurchgang vorzugsweise den gesamten Umfang des Auslassventilsitzes jeder Auslassöffnung kontinuierlich. Außerdem ist bevorzugt, dass das Strömungsdurchgangssegment, das zwischen den Ausgangsventilsitzen der parallel angeordneten Ausgangsöffnungen angeordnet ist, sich linear erstreckt. Das Strömungsdurchgangssegment hat vorzugsweise eine Strömungsdurchgangsbreite, die entlang der gesamten Länge des Strömungsdurchgangssegmentes gleichmäßig ist und die größer ist als eine Öffnungsbreite der Ausgangsöffnungen.
Außerdem wird es gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, wenn mehrere Öffnungsgruppen vorgesehen sind, bevorzugt, dass von den mehreren Öffnungsgruppen die Ausgangsöffnungen, die einander in der Längsrichtung der Ventilkammer am nächsten liegen, zueinander ausgerichtet sind.
Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausgangsöffnungen jeweils die Form eines Bogens aufweisen, und die parallel angeordneten Ausgangsöffnungen können einander zugewandt sein, wobei ein Abstand zwischen ihnen kleiner ist als ein Krümmungsradius des Bogens.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit den mehreren langlochförmigen parallel angeordneten Ausgangsöffnungen die Strömungsrate des Ausgangsfluides erhöht werden, ohne dass der Öffnungs/Schließ-Hub des Ventilelements vergrößert werden muss. Dadurch können im Vergleich zu einem Ventil gemäß dem Stand der Technik die Durchflussrateneigenschaften verbessert werden, ohne die Antwortgeschwindigkeit zu verschlechtern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hochfrequenzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist ein vergrößerter Schnitt durch 1,
3 ist ein Schnitt entlang einer Mittellinie in 2,
4 ist eine perspektivische Ansicht des Ventils gemäß 1 in demontiertem Zustand,
5 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Körpers, der einen Teil eines Ventilkörpers des Hauptventilabschnitts bildet,
6 ist eine Draufsicht auf 5,
7 ist eine Draufsicht auf einen ersten Körper gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Körpers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
9 ist eine Draufsicht auf 8.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 bis 6 zeigen ein Hochfrequenzventil (Hochfrequenzein-/-ausventil) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Ventil hat einen Ventilaufbau, der als ein Zwei-Wege elektromagnetisches Sitzventil dient, und umfasst einen elektromagnetischen Betätigungsabschnitt 1 und einen Hauptventilabschnitt 2, die miteinander über einen Abstandshalter 3 verbunden sind, eine Ventilkammer 4, die zwischen dem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt 1 und dem Hauptventilabschnitt 2 ausgebildet ist, und ein Ventilelement 5, das in der Ventilkammer 4 aufgenommen ist. In der Draufsicht hat das Ventil eine schlanke rechteckige Form mit einer Längsrichtung und einer Seitenrichtung. Daher hat die Ventilkammer 4 in der Draufsicht in ähnlicher Weise ebenfalls eine schlanke rechteckige Form mit einer Längsrichtung und einer Seitenrichtung.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der elektromagnetische Betätigungsabschnitt 1 einen nicht magnetischen Spulenkörper 7 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der sich schlank in der Längsrichtung des Ventils erstreckt, eine Erregerspule 8, die um den Spulenkörper 7 gewickelt ist, einen stationären Kern 9 mit einem im Wesentlichen schlanken rechteckigen Querschnitt, der in einer zentralen Öffnung 7a des Spulenkörpers 7 aufgenommen ist, und einen im Wesentlichen U-förmigen magnetischen Rahmen 10, der die obere Fläche und gegenüberliegende Seitenflächen in Längsrichtung des Spulenkörpers 7 abdeckt. Der Spulenkörper 7, die Erregerspule 8, der stationäre Kern 9 und der magnetische Rahmen 10 bilden eine elektromagnetische Ventilanordnung. Die obere Fläche und Seitenflächen dieser elektromagnetischen Ventilanordnung sind vollständig mit einem Dichtelement 11, das aus Kunststoff oder Kunstharz besteht, beschichtet. Das Dichtelement 11 hat eine flache obere Fläche 11a, von welcher ein Paar von Spulenanschlüssen 12, die der Erregerspule 8 Strom zuführen, vorsteht. Die Spulenanschlüsse 12 sind mit Leitungsdrähten 13 verbunden. Eine Abdeckung 14 ist an der oberen Fläche 11a des Dichtelements 11 so angeordnet, dass sie den Verbindungsbereich zwischen den Spulenanschlüssen 12 und den Leitungsdrähten 13 abdeckt. Die Abdeckung 14 ist mit Hilfe von Schrauben 15 an dem Dichtelement 11 befestigt. In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 14a Gewindedurchgangsöffnungen, die in der Abdeckung 14 ausgebildet sind. Das Bezugszeichen 11b bezeichnet Gewindeöffnungen, die in dem Dichtelement 11 ausgebildet sind.
Eine Endfläche, d.h. eine untere Endfläche, des stationären Kerns 9 dient als eine Polfläche 9a, an welcher das Ventilelement 5 befestigt ist. Ein zentraler Bereich der Polfläche 9a in dessen Längsrichtung weist eine Fluidzufuhrkammer 16 auf, indem ein Teil des stationären Kerns 9 zu einer U-Form ausgeschnitten ist. In einem Zustand, in welchem das Ventilelement 5 an der Polfläche 9a angebracht ist, beschleunigt bei der Zufuhr von Strom zu der Erregerspule 8, wenn der Strom abgeschaltet wird, die Fluidzufuhrkammer 16 die Trennung des Ventilelements 5 von der Polfläche 9a, indem die Wirkung eines Druckfluides, bspw. Luft, genutzt wird, das der Fluidzufuhrkammer 16 zugeführt wird.
Ein Ventilkörper 20 des Hauptventilabschnitts 2 umfasst einen ersten oberen Körper 21 und einen zweiten unteren Körper 22, die miteinander über eine Dichtung 23 verbunden sind.
Wie in den 2 bis 6 gezeigt ist, hat der erste Körper 21 in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form, die sich schlank in der Längsrichtung des Ventils erstreckt. Der erste Körper 21 umfasst mehrere (bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel zwei) langlochförmige Ausgangsöffnungen 24, die parallel zueinander in der Ventilkammer 4 angeordnet sind, Ausgangsventilsitze 25, welche die jeweiligen Ausgangsöffnungen 24 umgeben, und einen Zufuhrströmungsdurchgang 26, der mit der Ventilkammer 4 in einem Zustand kommuniziert, in welchem der Zufuhrströmungsdurchgang 26 kontinuierlich den gesamten Umfang jedes Ausgangsventilsitzes 25 umgibt.
Die Ausgangsöffnungen 24 erstrecken sich linear und sind innerhalb dünner hohler Wände 27 ausgebildet, die von dem Boden des ersten Körpers 21 nach oben stehen. Außerdem erstrecken sich die Ausgangsöffnungen 24 schlank in der Längsrichtung des ersten Körpers 21 (d.h. in der Längsrichtung der Ventilkammer 4). Die Ausgangsventilsitze 25 sind entlang der oberen Kanten der hohlen Wände 27 ausgebildet. Die mehreren hohlen Wände 27, d.h. die Ausgangsöffnungen 24, sind nebeneinander in einer parallelen Anordnung in der Seitenrichtung des ersten Körpers 21 (d.h. in der Seitenrichtung der Ventilkammer 4) sowie symmetrisch zu dem Zentrum der Ventilkammer 4 in deren Seitenrichtung angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander. Jede hohle Wand 27 ist von einem Raum umgeben, welcher den Zufuhrströmungsdurchgang 26 bildet.
Die mehreren Ausgangsöffnungen 24 haben den gleichen Aufbau und die gleiche Öffnungsbreite a und die gleiche Länge b. Eine Ventilsitzbreite c jedes Ausgangsventilsitzes 25 ist entlang dessen gesamten Umfangs gleich.
Ein Strömungsdurchgangssegment 26a des Zufuhrströmungsdurchgangs 26, das zwischen zwei benachbarten Ausgangsventilsitzen 25 und 25 angeordnet ist, erstreckt sich linear und hat eine Strömungsdurchgangsbreite d, die entlang der gesamten Länge des Strömungsdurchgangssegmentes 26a gleich ist. Die Strömungsdurchgangsbreite d des Strömungsdurchgangssegments 26a ist größer ist die Öffnungsbreite a jeder Ausgangsöffnung 24. Ein Strömungsdurchgangssegment 26b, das jeweils zwischen dem Ausgangsventilsitz 25 und einer Kammerwand der Ventilkammer 4 in deren Seitenrichtung angeordnet ist, ist dahingehend dem Strömungsdurchgangssegment 26a ähnlich, dass es sich linear erstreckt und eine Strömungsdurchgangsbreite e hat, die entlang ihrer gesamten Länge gleich ist. Die Strömungsdurchgangsbreite e ist größer als die Öffnungsbreite a aller Ausgangsöffnungen 24.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, kommunizieren die beiden Ausgangsöffnungen 24 über Löcher in den hohlen Wänden 27 mit einem einzigen ersten Ausgangsverbindungsanschluss 31, der in dem Zentrum der Bodenfläche des ersten Körpers 21 vorgesehen ist. Der Zufuhrströmungsdurchgang 26 kommuniziert mit zwei ersten Zufuhrverbindungsanschlüssen 32a und 32b, die an der Bodenfläche des ersten Körpers 21 so angeordnet sind, dass der erste Ausgangsverbindungsanschluss 31 dazwischen angeordnet ist.
Der erste Körper 21 ist an der unteren Fläche des elektromagnetischen Betätigungsabschnitts 1 über den Abstandshalter 3 mit Hilfe von zwei ersten Schrauben 34 befestigt. Die Ventilkammer 4 wird durch ein schlankes rechteckiges inneres Loch 3a, das in dem Abstandshalter 3 ausgebildet ist, gebildet.
Wie in 4 gezeigt ist, erstrecken sich die ersten Schrauben 34 durch zwei Gewindedurchgangslöcher 34b, die an diagonalen Ecken des ersten Körpers 21 ausgebildet sind, und zwei Gewindedurchgangsöffnungen 34c, die an diagonalen Ecken des Abstandshalters 3 ausgebildet sind. Außengewindeabschnitte 34a an den Enden der ersten Schrauben 34 werden in die Gewindelöcher (nicht dargestellt) in dem Dichtelement 11 eingeschraubt.
Ein im Wesentlichen rechteckiges rahmenförmiges Dichtelement 35 ist zwischen dem Dichtelement 11 und dem Abstandshalter 3 angeordnet, und ein im Wesentlichen rechteckiges rahmenförmiges Dichtelement 36 ist zwischen dem Abstandshalter 3 und dem ersten Körper 21 angeordnet. Das Dichtelement 35 ist in eine Befestigungsnut 3b eingesetzt, die in der oberen Fläche des Abstandshalters 3 so ausgebildet ist, dass sie die innere Öffnung 3a umgibt. Das Dichtelement 36 ist so in eine Befestigungsnut 21a in der oberen Fläche des ersten Körpers 21 eingesetzt, dass es den Zufuhrströmungsdurchgang 26 umgibt.
Das Bezugszeichen 3c in den 2 und 4 bezeichnet Positionierungsvorsprünge, die an der oberen Fläche des Abstandshalters 3 ausgebildet sind. Durch Einsetzen dieser Positionierungsvorsprünge 3c in Positionierungslöcher 11c, die an der unteren Fläche des Dichtelements 11 ausgebildet sind, wird der Abstandshalter 3 positioniert.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt ist, umfasst der zweite Körper 22 eine Basis 40, die in der Draufsicht im Wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweist wie der erste Körper 21, und zwei Befestigungsbeinabschnitte 41a und 41b, die an gegenüberliegenden Seiten der Basis 40 in deren Längsrichtung ausgebildet sind.
Die obere Fläche der Basis 40 weist einen zweiten Ausgangsverbindungsanschluss 42 auf, der mit dem ersten Ausgangsverbindungsanschluss 31 des ersten Körpers 21 in Verbindung steht, und zwei zweite Zufuhrverbindungsabschlüsse 42a und 43b, die einzeln mit den ersten Zufuhrverbindungsabschlüssen 32a bzw. 32b des ersten Körpers 21 in Verbindung stehen. Die untere Fläche der Basis 40 weist einen Ausgangsanschluss 44 auf, der mit dem zweiten Ausgangsverbindungsanschluss 42 in Verbindung steht, und einen Zufuhranschluss 45, der mit dem zweiten Zufuhrverbindungsanschluss 43a in Verbindung steht. Der andere, zweite Zufuhrverbindungsanschluss 43b erstreckt sich bis zu einer Zwischentiefe der Basis 40 und öffnet sich nicht zu der unteren Fläche der Basis 40. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 50 O-Ringe.
Die beiden Befestigungsbeinabschnitte 41a und 41b sind vorgesehen, um das Ventil an einem Fluidzufuhrelement zu befestigen, bspw. an einer Verteilerbasis.
Das Ventil wird befestigt, indem das Fluidzufuhrelement zwischen den beiden Beinabschnitten 41a und 41b gehalten wird. Daher stehen Verriegelungsvorsprünge 46, die bspw. mit Verriegelungsaussparungen in dem Fluidzufuhrelement verriegelt werden, von den Enden (d.h. den unteren Enden) der Beinabschnitte 41a und 41b zueinander vor. Der erste Beinabschnitt 41a ist fest mit dem zweiten Körper 22 verbunden, während der zweite Beinabschnitt 41b elastisch in einer öffen/schließbaren Weise über einen elastischen Verbindungsabschnitt 47 mit dem zweiten Körper 22 verbunden ist. Der zweite Beinabschnitt 41b weist einen betätigbaren Abschnitt 48 für eine Öffnungs/Schließoperation auf.
Der zweite Körper 22 ist über die Dichtung 23 mit der unteren Fläche des ersten Körpers 21 verbunden und mit Hilfe von zwei zweiten Schrauben 49 an dem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt 1 befestigt. Die zweiten Schrauben 49 erstrecken sich durch zwei Gewindedurchgangsöffnungen 49b, die an diagonalen Ecken des zweiten Körpers 22 ausgebildet sind, zwei Gewindedurchgangsöffnungen 49c, die an diagonalen Ecken der Dichtung 23 ausgebildet sind, zwei Gewindedurchgangsöffnungen 49d, die an diagonalen Ecken des ersten Körpers 21 ausgebildet sind, und zwei Gewindedurchgangsöffnungen 49e, die an diagonalen Ecken des Abstandshalters 3 ausgebildet sind. Außengewindeabschnitte 49a, die an den Enden der zweiten Schrauben 49 vorgesehen sind, sind in Gewindelöcher (nicht dargestellt) in dem Dichtelement 11 des elektromagnetischen Betätigungsabschnitts 1 eingeschraubt.
In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 22a Positionierungsvorsprünge, die an der oberen Fläche des zweiten Körpers 22 ausgebildet sind. Durch Einsetzen dieser Positionierungsvorsprünge 22a in Positionierungslöcher (nicht dargestellt), die an der unteren Fläche des ersten Körpers 21 ausgebildet sind, werden der erste Körper 21 und der zweite Körper 22 über die Dichtung 23 in einem Zustand miteinander verbunden, in dem sie relativ zueinander positioniert sind.
Das Ventilelement 5 ist eine im Wesentlichen rechteckige Platte, die aus einem magnetischen Material, wie Eisen, besteht und erstreckt sich im Wesentlichen in der Längsrichtung der Ventilkammer 4. Das Ventilelement 5 hat eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke über seine gesamte Länge und ist innerhalb der Ventilkammer 4 so angeordnet, dass das Ventilelement 5 in einem Zustand in und außer Kontakt mit den Ausgangsventilsitzen 25 bewegbar ist, in dem ein kleiner Spalt, durch welchen ein Druckfluid strömen kann, zwischen dem Außenumfang des Ventilelements und dem Innenumfang der Kammerwand der Ventilkammer 4 erhalten bleibt. Wenn der Erregerspule 8 Strom zugeführt wird, wird das Ventilelement 5 zu dem stationären Kern 9 angezogen, so dass es entfernt von den Ausgangsventilsitzen 25 positioniert wird. Somit wird das Ventilelement 5 an einer ersten Position (nicht dargestellt) positioniert, an welcher es eine Verbindung zwischen den Ausgangsöffnungen 24 und dem Zufuhrströmungsdurchgang 26 herstellt. Wenn der Strom abgeschaltet wird, bewegt sich das Ventilelement 5 von dem stationären Eisenkern 9 weg und wird durch die Wirkung des durch den oben beschriebenen Spalt zu der oberen Fläche des Ventilelements 5 strömenden Druckfluids auf die Ausgangsventilsitze 25 gepresst. Somit wird das Ventilelement 5 an einer zweiten Position (d.h. einer in den 2 und 3 gezeigten Position) angeordnet, an welcher es die Ausgangsöffnungen 24 verschließt, um die Ausgangsöffnungen 24 gegenüber dem Zufuhrströmungsdurchgang 26 zu blockieren. In diesem Fall beträgt der Öffnungs/Schließ-Hub des Ventilelements 5 etwa 0,1 mm.
Ein mittlerer oder Zwischenabschnitt des Ventilelements 5 in dessen Längsrichtung ist durch ausgesparte Ausschnitte 5a, die an gegenüberliegenden Seitenflächen ausgebildet sind, etwas verengt. Die Fläche des Spalts, welcher den Außenumfang des Ventilelements 5 umgibt, wird an den Ausschnitten 5a vergrößert, so dass das Druckfluid einfach zu der oberen Fläche des Ventilelements 5 und in die Fluidzufuhrkammer 16 des stationären Kerns 9 strömen kann.
Im Hinblick auf die Oberflächen des Ventilelements 5 wird wenigstens dessen untere Fläche, die in und außer Kontakt mit den Ausgangsventilsitzen 25 tritt, vorzugsweise beschichtet, bspw. mit Nickel oder Chrom.
Um die Orientierung des Ventilelements 5 beim in Kontakt Bringen mit den beiden Ausgangsventilsitzen 25 in einer parallelen Position zu stabilisieren, weisen gegenüberliegende Längspositionen der hohlen Wände 27 innerhalb des ersten Körpers 21 Stützabschnitte 52 auf, die in der Draufsicht T-förmig sind. Gegenüberliegende Längsenden des Ventilelements 5 werden von unten durch die oberen Flächen der Stützabschnitte 2 gehalten. Jeder Stützabschnitt 52 hat einen ersten Abschnitt 52a, der sich schlank in der Seitenrichtung in der Ventilkammer 4 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 52b, der sich schlank in der Längsrichtung der Ventilkammer 4 erstreckt. Der zweite Abschnitt 52b ist näher bei den Ausgangsventilsitzen 25 positioniert als der erste Abschnitt 52a. Die Höhe der Stützabschnitte 52 ist, gemessen vom Boden des ersten Körpers 21, gleich der Höhe der Ausgangsventilsitze 25.
Als nächstes wird die Betriebsweise des Hochfrequenzventils mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Die 2 und 3 illustrieren einen Zustand, in dem der Erregerspule 8 in dem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt 1 kein Strom zugeführt wird und das Ventilelement 5 an der zweiten Position angeordnet ist, an welcher es in Kontakt mit den beiden Ausgangsventilsitzen 25 steht und die beiden Ausgangsöffnungen 24 verschließt.
Wenn ausgehend von diesem Zustand der Erregerspule 8 Strom zugeführt wird, wird das Ventilelement 5 durch eine magnetische Kraft, die in dem stationären Kern 9 generiert wird, zu der Polfläche 9a des stationären Kerns 9 angezogen, wodurch sich das Ventilelement 5 von den Ausgangsventilsitzen 25 zu der ersten Position verschiebt, wodurch das Ventilelement 5 die Ausgangsöffnungen 24 öffnet. Daher strömt das Druckfluid von dem Zufuhrströmungsdurchgang 26 durch den Spalt (d.h. eine Ventilöffnung), der zwischen dem Ventilelement 5 und den Ausgangsventilsitzen 25 gebildet ist, in die beiden Ausgangsöffnungen 24 und wird von dem Ausgangsanschluss 44 über eine Ablassdüse (nicht dargestellt) nach außen (d.h. an die Umgebung) ausgegeben.
Da die Ausgangsventilsitze 25 der beiden Ausgangsöffnungen 24 kontinuierlich von dem Zufuhrströmungsdurchgang 26 umgeben werden und die Strömungsdurchgangsbreite d des Strömungsdurchgangssegmentes 26a zwischen den beiden Ausgangsventilsitzen 25 größer ist als die Öffnungsbreite a jeder Ausgangsventilöffnung 24, strömt in diesem Fall das Druckfluid aus dem Zufuhrströmungsdurchgang 26 gleichmäßig und problemlos von dem gesamten Umfang jedes Ausgangsventilsitzes 25 über die Ventilöffnung in alle Ausgangsöffnungen 24, ohne durch das Strömungsdurchgangssegment 26a gedrosselt zu werden. Die kombinierte Strömungsrate des Druckfluids, das durch die beiden Ausgangsöffnungen 24 strömt, wird über den Ausgangsanschluss 44 ausgegeben. Daher ist die Strömungsrate des ausgegebenen Druckfluides zweimal so groß wie in einem Fall, in dem, wie bei einem bekannten Ventil, lediglich eine einzige Ausgangsöffnung vorgesehen ist. Da das Ventilelement 5 keinen größeren Öffnungshub aufweisen muss, kann außerdem eine Verschlechterung der Antwortgeschwindigkeit vermieden werden.
Im Hinblick auf die Fläche des Spaltes, d.h. der Ventilöffnung, der zwischen dem Ventilelement und jedem Ausgangsventilsitz gebildet wird, ist außerdem die Gesamtfläche der Ventilöffnungen der beiden Ausgangsöffnungen 24 und 24 größer als die einer einzigen Ausgangsöffnung mit einer großen Öffnungsbreite und einer Öffnungsfläche, die der gesamten Öffnungsfläche der beiden Ausgangsöffnungen 24 und 24 entspricht. Daher ist natürlich auch die Strömungsrate des Ausgangsfluides in dem Fall, in dem zwei Ausgangsöffnugen 24 und 24 vorgesehen werden, größer.
Wenn der der Erregerspule 8 zugeführte Strom abgeschaltet wird, wird das Ventilelement 5 durch den Fluiddruck, der auf die obere Fläche des Ventilelements 5 wirkt, auf die Ausgangsventilsitze 25 gepresst. Hierdurch werden die Ausgangsöffnungen 24 geschlossen und blockieren die Verbindung zwischen den Ausgangsöffnungen 24 und dem Zufuhrströmungsdurchgang 26. Somit wird die Ausgabe von Druckfluid über den Ausgangsanschluss 44 gestoppt.
Bei dem oben genannten Ventil wird der Öffnungs/Schließ-Vorgang des Ventilelements 5 regelmäßig wiederholt.
Obwohl bei der ersten Ausführungsform zwei parallel angeordnete Ausgangsöffnungen 24 vorgesehen sind, kann die Zahl der Ausgangsöffnungen 24 auch drei oder mehr betragen.
7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Einzelnen sind mehrere Öffnungsgruppen 55, die jeweils durch parallele Anordnung einer Mehrzahl von Ausgangsöffnungen 24A in der Seitenrichtung der Ventilkammer 4, d.h. einem ersten Körper 21A, gebildet werden, vorgesehen. Die mehreren Öffnungsgruppen 55 sind voneinander in der Längsrichtung des ersten Körpers 21A beabstandet. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel sind zwei Öffnungsgruppen 55 ausgebildet, wobei jede Öffnungsgruppe 55 zwei Ausgangsöffnungen 24A aufweist.
Die Ausgangsöffnungen 24A erstrecken sich linear und haben die gleiche Gestaltung. Die Ausgangsöffnungen 24A in jeder Öffnungsgruppe erstrecken sich parallel zueinander. Die korrespondierenden Ausgangsöffnungen 24A in den benachbarten Öffnungsgruppen 55 sind zueinander ausgerichtet.
Da der übrige Aufbau der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen der gleiche ist wie derjenige des ersten Körpers 21 bei der ersten Ausführungsform, die in den 5 und 6 gezeigt ist, werden diejenigen Hauptkomponenten, die die gleichen sind wie bei dem ersten Körper 21, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei dem ersten Körper 21. Auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Bei der zweiten Ausführungsform kann die Zahl der Öffnungsgruppen drei oder mehr betragen, und die Zahl der Ausgangsöffnungen 24A, die zu jeder Öffnungsgruppe 55 gehören, kann drei oder mehr betragen. Die Zahl der Ausgangsöffnungen 24A, die zu den jeweiligen Öffnungsgruppen 55 gehören, muss jedoch nicht notwendigerweise jeweils gleich sein. Außerdem müssen die Ausgangsöffnungen 24A in den benachbarten Öffnungsgruppen 55 nicht notwendigerweise zueinander ausgerichtet sein.
Die 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Einzelnen hat ein erster Körper 21B in dem Ventilkörper 20 des Hauptventilabschnitts 2 zwei bogenförmige Ausgangsöffnungen 24B, die so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind.
Die beiden Ausgangsöffnungen 24B haben den gleichen Krümmungsradius und sind einander zugewandt, wobei zwischen ihnen ein Abstand besteht, der kleiner ist als der oben genannte Krümmungsradius. Das Zentrum der Krümmung der einen Ausgangsöffnung 24B ist an einer Position angeordnet, die sich von derjenigen des Zentrums der Krümmung der anderen Ausgangsöffnung 24B unterscheidet. Mit anderen Worten sind die beiden Ausgangsöffnungen 24B nicht entlang des Umfangs eines einzigen Kreises angeordnet. Im Einzelnen erstrecken sich die beiden Ausgangsöffnungen 24B schlank in der Längsrichtung des ersten Körpers 21B und sind in der Seitenrichtung des ersten Körpers 21B parallel zueinander angeordnet. Außerdem sind die beiden Ausgangsöffnungen 24B in der Seitenrichtung des ersten Körpers 21B konvex nach außen gekrümmt und einander derart zugewandt, dass der Abstand zwischen den Ausgangsöffnungen 24B bei ihren Zwischenabschnitten in der Längsrichtung am größten ist. Obwohl die Strömungsdurchgangsbreite d des Strömungsdurchgangssegmentes 26a des Zufuhrströmungsdurchgangs 26 zwischen den beiden Ausgangsöffnungen 24B und 24B an den gegenüberliegenden Längsenden des Strömungsdurchgangssegmentes 26a am kleinsten und an dessen Zwischenabschnitt am größten ist, ist die Strömungsdurchgangsbreite d an den gegenüberliegenden Enden mit der kleinsten Breite immer noch größer als die Öffnungsbreite a jeder Ausgangsöffnung 24B.
Da der Aufbau bis auf den der Ausgangsöffnungen 24B bei dem ersten Körper 21B im Wesentlichen der gleiche ist wie der des ersten Körpers 21, der in den 5 und 6 gezeigt ist, werden diejenigen Komponenten, die die gleichen sind wie bei dem ersten Körper 21, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei dem ersten Körper 21. Auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Bei der dritten Ausführungsform können mehrere Öffnungsgruppen vorgesehen sein, die jeweils durch zwei Ausgangsöffnungen 24B gebildet werde. Die mehreren Öffnungsgruppen können nebeneinander in der Längsrichtung des ersten Körpers 21B angeordnet sein, wie bei der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen erstrecken sich die Ausgangsöffnungen 24, 24A oder 24B schlank in der Längsrichtung des ersten Körpers 21, 21A oder 21B und sind in der Seitenrichtung des ersten Körpers 21, 21A oder 21B parallel zueinander angeordnet. Alternativ können sich die Ausgangsöffnungen 24, 24A oder 24B schlank in der Seitenrichtung des ersten Körpers 21, 21A oder 21B erstrecken, und die mehreren Ausgangsöffnungen 24, 24A oder 24B können in der Längsrichtung des ersten Körpers 21, 21A oder 21B parallel zueinander angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004-332876 A [0002]
JP 2006-329335 A [0002]

Claims

Hochfrequenzventil mit: einem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt (1) mit einer Erregerspule (8), die um einen Spulenkörper (7) gewickelt ist, und einem stationären Kern (9), der in einer zentralen Öffnung (7a) des Spulenkörpers (7) angebracht ist, einem Hauptventilkörper (2), der über eine Ventilkammer (4) mit dem elektromagnetischen Betätigungsabschnitt (1) verbunden ist und mehrere langlochförmige Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B), die parallel zueinander in der Ventilkammer (4) angeordnet sind, Ausgangsventilsitze (25), welche die jeweiligen Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) umgeben, einen Zufuhrströmungsdurchgang (26), welcher die Ausgangsventilsitze (25) umgibt und mit der Ventilkammer (4) in Verbindung steht, einen Ausgangsanschluss (44), der mit den Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) in Verbindung steht, und einen Zufuhranschluss (45), der mit dem Zufuhrströmungsdurchgang (26) in Verbindung steht, aufweist, und einem plattenförmigen Ventilelement (5), das derart in der Ventilkammer (4) angeordnet ist, dass das Ventilelement (5) in und außer Kontakt mit den Ausgangsventilsitzen (25) bewegbar ist, wobei bei der Zufuhr von Strom zu der Erregerspule (8) das Ventilelement (5) zu dem stationären Kern (9) angezogen wird und sich von den Ausgangsventilsitzen (25) weg bewegt, so dass es an einer ersten Position angeordnet wird, an welcher das Ventilelement (5) eine Verbindung zwischen den Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) und dem Zufuhrströmungsdurchgang (26) herstellt, und wobei beim Abschalten des Stroms das Ventilelement durch die Wirkung eines Druckfluids auf die Ausgangsventilsitze (25) gepresst wird, so dass es an einer zweiten Position angeordnet wird, an welcher das Ventilelement (5) die Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) verschließt und die Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) gegenüber dem Zufuhrströmungsdurchgang (26) blockiert.
Hochfrequenzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (4) eine Längsrichtung und eine Seitenrichtung aufweist und dass sich die Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) schlank in der Längsrichtung der Ventilkammer (4) erstrecken und in der Seitenrichtung der Ventilkammer (4) parallel zueinander angeordnet sind.
Hochfrequenzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Öffnungsgruppen (55), die jeweils durch mehrere Ausgangsöffnungen (24, 24A, 24B) gebildet werden und in der Seitenrichtung der Ventilkammer (4) parallel zueinander angeordnet sind, vorgesehen sind, und dass die mehreren Öffnungsgruppen (55) in der Längsrichtung der Ventilkammer (4) nebeneinander angeordnet sind.
Hochfrequenzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausgangsöffnungen (24, 24A) jeweils linear erstrecken und dass sich die parallel angeordneten Ausgangsöffnungen (24, 24A) parallel zueinander erstrecken.
Hochfrequenzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhrströmungsdurchgang (26) einen Gesamtumfang des Ausgangsventilsitzes (25) jeder Ausgangsöffnung (24, 24A) kontinuierlich umgibt, dass sich ein zwischen den Ausgangsventilsitzen (25) der parallel angeordneten Ausgangsöffnungen (24, 24A) angeordnetes Strömungsdurchgangssegment (26A) linear erstreckt, und dass das Strömungsdurchgangssegment (26a) eine Strömungsdurchgangsbreite (d) hat, die entlang der gesamten Länge des Strömungsdurchgangssegments (26a) gleich ist und die größer ist eine Öffnungsbreite (a) jeder Ausgangsöffnung (24, 24A).
Hochfrequenzventil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei den mehreren Öffnungsgruppen (55) die Ausgangsöffnungen (24A), die in der Längsrichtung der Ventilkammer (4) nebeneinander liegen, zueinander ausgerichtet sind.
Hochfrequenzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsöffnungen (24B) jeweils die Form eines Bogens haben, und dass die parallel angeordneten Ausgangsöffnungen (24B) einander zugewandt sind, wobei ein Abstand zwischen ihnen kleiner ist als ein Krümmungsradius des Bogens.