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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Gattungsgemäße Magnetventile, insbesondere in Kolbenschieberbauform, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft, weisen einen magnetischen Stellantrieb auf, mit welchem ein Ventilkörper relativ zu einem Ventilsitz, der beispielsweise in einem Ventilgehäuse oder anderen den Ventilkörper umschließenden Bauteil mit einem oder mehreren Steuerkanten ausgebildet ist, bewegt werden kann, um dadurch einen Strömungsquerschnitt oder mehrere Strömungsquerschnitte für ein durch das Magnetventil zu steuerndes Medium, in der Regel ein Fluid, variabel einzustellen. Der Stellantrieb arbeitet dabei gegen die Kraft einer elastischen Rückstelleinrichtung, wobei die Rückstelleinrichtung oft eine Sicherheitsfunktion aufweist. Bei Ausfall der Magnetkraft des magnetischen Stellantriebs soll die Rückstelleinrichtung den Ventilkörper sicher in eine vorbestimmte Stellung relativ zum Ventilsitz verbringen, wobei die Rückstelleinrichtung meist mechanisch ausgeführt sein soll, um die Sicherheitsstandards zu erfüllen. Häufig werden solche elastische Rückstelleinrichtungen durch einfache Rückstellfedern, insbesondere Druckfedern mit linearer Kraft-Weg-Kennlinie ausgeführt, die zur sicheren Erreichung der notwendigen Rückstellkraft eine gewisse Federkraft aufweisen müssen, gegen welche jedoch zugleich die Stellkraft des magnetischen Stellantriebs im Normalbetrieb des Magnetventils arbeiten muss. Die erreichbare Rückstellkraft ist in der Praxis ein Kompromiss aus den beiden Kraft-Weg-Kennlinien, auch Federkennlinie genannt, der Feder und des magnetischen Stellantriebs.
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In der Praxis hat sich bei gattungsgemäßen Magnetventilen herausgestellt, dass die begrenzte Kraft des magnetischen Stellantriebs auf der einen Seite und ungünstige Einflüsse auf das zu steuernde Medium, insbesondere Öl, auf der anderen Seite die Funktionsfähigkeit des Ventils erheblich beeinträchtigen können. Besonders ist dabei die Gefahr von Verunreinigungen des Öls durch Schmutz oder durch Ausscheidung von Bestandteilen bei der Abkühlung, sowie eine Alterung des Öls bei hohen Temperaturen zu nennen. So können sich bei der Ölalterung beispielsweise durch Wärmeeintrag klebrige Substanzen bilden, die dann zu einem Anhaften des Ankers in einer Ankerführung, beispielsweise einem Ankerrohr, führen können. Hinzu kommt die Gefahr eines Verklemmens des Ventilkörpers im Ventilgehäuse, beispielsweise durch Verstopfung der Spalte zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilkörper durch Verschmutzung oder Verschleißabtragungen. Besonders bei Sicherheitsventilen, die längere Zeit unter Beaufschlagungsdruck durch den magnetischen Stellantrieb stehen, ohne betätigt zu werden, besteht die Gefahr, dass eine Rückstellung im Sicherheitsfall nicht mehr gewährleistet ist.
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Eine Abhilfe für das genannte Problem einfach dadurch, dass eine stärkere Rückstelleinrichtung, das heißt eine elastische Rückstelleinrichtung mit einer stärkeren Rückstellfeder mit linearer Kraft-Weg-Kennlinie eingesetzt wird, scheitert daran, dass dann gleichzeitig ein stärkerer magnetischer Stellantrieb vorgesehen werden muss, was mit Nachteilen hinsichtlich der Kosten und Steuergenauigkeit verbunden ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil anzugeben, das hinsichtlich der dargestellten Problematik verbessert ist. Insbesondere soll ohne Veränderung des üblichen magnetischen Stellantriebs eine sichere Rückstellung im Sicherheitsfall durch die elastische Rückstelleinrichtung zuverlässiger erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Magnetventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist die Rückstellkraft besser an die Kennlinie des magnetischen Stellantriebs angepasst. Zugleich werden vorteilhaft Maßnahmen vorgesehen, die eine thermisch bedingte Ölalterung und ein Verkleben oder Anhaften des Ventilkörpers oder Ankers reduzieren.
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Bezüglich der erstgenannten Maßnahme, nämlich der Anpassung der Federkennlinie der Rückstelleinrichtung an die Kennlinie des magnetischen Stellantriebs wurde berücksichtigt, dass über dem Verstellweg des Stellantriebs, vorliegend als Ankerweg bezeichnet, und damit dem Verstellweg des Ventilkörpers die Stellkraft des magnetischen Stellantriebs mit zunehmendem Ankerweg größer wird, insbesondere gemäß einer Exponentialfunktion. Dies bedeutet, dass bei Bewegung des Ankers über den gesamten Ankerweg im letzten Abschnitt des Ankerwegs eine besonders hohe Stellkraft des Stellantriebs herrscht, welcher dann eine entsprechend hohe Rückstellkraft, das heißt elastische Federkraft der elastischen Rückstelleinrichtung zugeordnet wird. Erfindungsgemäß weist daher die Federkennlinie der elastischen Rückstelleinrichtung eine Ausgestaltung auf, bei welcher die Federkraft über dem Federweg mit zunehmendem Ankerweg eine in wenigstens einem Punkt zunehmende Steigung aufweist. In anderen Worten weist die Federkraft mit zunehmendem Ankerweg eine überlineare oder superlineare Zunahme auf, das heißt aufgetragen über dem Ankerweg steigt die Federkraft der elastischen Rückstelleinrichtung stärker als eine Gerade an, wie sie bei herkömmlichen linearen Kraft-Weg-Kennlinien einfacher Rückstellfedern vorliegt.
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Im Einzelnen weist ein erfindungsgemäßes Magnetventil wenigstens einen Ventilsitz und wenigstens einen gegenüber dem Ventilsitz bewegbaren Ventilkörper auf. Der Ventilsitz und der Ventilkörper begrenzen gemeinsam wenigstens einen Ventildurchgang mit einem Strömungsquerschnitt für ein durch das Magnetventil zu steuerndes Medium variabel. Bei dem Medium handelt es sich insbesondere um ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas), in der Regel Öl. Der Ventilsitz kann beispielsweise eine oder mehrere Steuerkanten in einem den Ventilkörper umschließenden Gehäuse, insbesondere in dem Ventilgehäuse, aufweisen, wobei der Ventilkörper mit eigenen Steuerkanten derart gegenüber den zugeordneten Steuerkanten bewegbar ist, dass der Strömungsquerschnitt für das zu steuernde Medium mehr oder minder begrenzt wird, in Abhängigkeit der Stellung des Ventilkörpers relativ zum Ventilsitz. Wenn das Magnetventil als Kolbenschieberventil ausgeführt ist, so wird der Ventilkörper dementsprechend durch einen Kolben gebildet, der zur Ausbildung von Steuerkanten entsprechend Durchgänge und/oder Aussparungen für das Medium aufweist, die mit Steuerkanten im Ventilgehäuse zusammenarbeiten, um einen Strömungsquerschnitt zwischen Anschlüssen des Ventilgehäuses mehr oder minder zu reduzieren.
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Das erfindungsgemäße Magnetventil weist einen magnetischen Stellantrieb auf, umfassend eine Magnetspule und einen durch die Magnetspule magnetisch anziehbaren Anker, wobei der Anker zur Bewegung des Ventilkörpers relativ zu dem Ventilsitz mit dem Ventilkörper gekoppelt, das heißt unmittelbar oder mittelbar an diesem angeschlossen ist.
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Ferner ist eine elastische Rückstelleinrichtung mit einer elastischen Federkraft über einem Federweg vorgesehen, wobei der Ventilkörper durch den Anker des magnetischen Stellantriebs entgegen der elastischen Federkraft der elastischen Rückstelleinrichtung relativ zu dem Ventilsitz über einem Ankerweg bewegbar ist. Der magnetische Stellantrieb wirkt demgemäß entgegen der elastischen Federkraft der elastischen Rückstelleinrichtung.
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Erfindungsgemäß weist nun die elastische Rückstelleinrichtung eine Federkennlinie auf, deren Federkraft über dem Federweg mit zunehmendem Ankerweg eine wenigstens in einem Punkt zunehmende Steigung aufweist.
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Bei dem Magnetventil handelt es sich insbesondere um ein Pilot- beziehungsweise Vorsteuerventil, das wiederum wenigstens ein weiteres ein- oder mehrstufiges Ventil, insbesondere Cartridgeventil(e) steuert. Beispielsweise ist das Kolbenschieberventil als 4/2-Wegeventil oder anderes Wegeventil ausgeführt. Selbstverständlich kommen jedoch auch andere Bauformen in Betracht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die elastische Rückstelleinrichtung wenigstens zwei (oder mehr) Federelemente auf. Jedes Federelement weist eine Federelement-Kennlinie auf, mit einer elastischen Federelement-Federkraft über einem Federelement-Federweg. Die wenigstens zwei Federelemente sind bezogen auf den (Gesamt-)Federweg der elastischen Rückstelleinrichtung zumindest teilweise in Reihe zueinander geschaltet.
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Die zumindest teilweise Reihenschaltung der Federelemente bezüglich des Federwegs der elastischen Rückstelleinrichtung kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Beispielsweise weist die elastische Rückstelleinrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites Federelement auf, über welche der Ventilkörper und/oder der Anker des magnetischen Stellantriebs elastisch abgestützt ist/sind, wobei das erste Federelement und das zweite Federelement im Kraftfluss der Abstützung in Reihe zueinander geschaltet und in ihrer Federsteifigkeit derart verschieden zueinander ausgeführt sind, dass über dem Federweg der elastischen Rückstelleinrichtung mit zunehmendem Ankerweg zunächst das erste Federelement über seinem Federelement-Federweg betätigt wird und anschließend bei nicht weiterer Betätigung des ersten Federelementes über seinem Federelement-Federweg, das heißt bei unveränderter Betätigung des ersten Federelementes über seinem Federelement-Federweg, das zweite Federelement über seinem Federelement-Federweg betätigt wird. Prinzipiell könnte jedoch auch eine weitere Betätigung des ersten Federelementes über seinem Federelement-Federweg erfolgen, wenn das zweite Federelement betätigt wird.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die elastische Rückstelleinrichtung ein erstes und ein zweites Federelement aufweist, über welche der Ventilkörper und/oder der Anker elastisch abgestützt ist/sind, wobei das erste Federelement einen längeren Federelement-Federweg als das zweite Federelement aufweist und der Federelement-Federweg des zweiten Federelementes in Reihe zu einem ersten Abschnitt des Federelement-Federwegs des ersten Federelementes und parallel zu einem zweiten Abschnitt des Federelement-Federwegs des ersten Federelementes geschaltet ist. Somit wirkt beim Bewegen des Ankers aus seiner Ausgangsposition (Position des Ankers bei ausgeschaltetem magnetischen Stellantrieb) mit zunehmendem Ankerweg zunächst nur die Federkraft des ersten Federelementes der Stellkraft des Stellantriebs entgegen und erst nachdem der vorbestimmte erste Abschnitt des ersten Federelementes und damit des Ankerwegs durchlaufen wurde, wirkt zusätzlich zu der Federkraft des ersten Federelementes auch die Federkraft des zweiten Federelementes, nämlich im genannten zweiten Abschnitt des ersten Federelementes beziehungsweise des Ankerwegs.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Federelemente, wobei auch mehr als zwei entsprechende Federelemente vorgesehen sein können, jeweils als Druckfedern, insbesondere jeweils mit einer linearen Federelement-Federkennlinie ausgeführt. Die Federelement-Federkennlinie (Verlauf der Federkraft) des zweiten Federelementes ist vorteilhaft über dem Federelement-Federweg steiler ausgeführt, im Vergleich zur Federelement-Federkennlinie des ersten Federelementes.
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Günstig ist, wenn der Anker einteilig mit dem Ventilkörper ausgebildet ist oder unmittelbar an diesem, zumindest in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers starr befestigt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die elastische Rückstelleinrichtung eine Federkraftjustiervorrichtung auf, mittels welcher die Federkraft, insbesondere wenigstens eines Federelementes, vorteilhaft des zweiten Federelementes verstellbar ist. Wenn das zweite Federelement am Ende des Einschaltvorgangs des Magnetventils, wenn die hydraulische Kommutation der Anschlüsse abgeschlossen ist und nur noch die gewünschten Überdeckungen hergestellt werden, wobei dann die Magnetkraft maximal ist, vorgespannt wird, so wirkt die Federkraft des zweiten Federelementes beim Abschalten der Magnetkraft der magnetischen Stelleinrichtung als Startkraft oder zusätzliche Startkraft zur Rückstellung des Ankers und damit des Ventilkörpers und ermöglicht aufgrund ihrer Größe ein Überwinden von möglichen Verklemmungen und/oder Verklebungen des Ankers und/oder Ventilkörpers. Diese maximale Federkraft kann dann, wenn vorgesehen, mittels einer Federkraftjustiervorrichtung variabel, insbesondere manuell, eingestellt werden, um die gewünschte Startkraft exakt anpassen zu können, beispielsweise mittels einer Stellschraube, mittels welcher die Vorspannung des zweiten Federelementes eingestellt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Magnetspule, das heißt dem Körper des Stellantriebs, welcher die Windungen der Magnetspule aufnimmt und/oder umschließt, und einem Ankerrohr, das den Anker entlang seiner Bewegungsrichtung umschließt, ein Freiraum oder eine sonstige Schicht als thermische Isolationsschicht vorgesehen, um eine Wärmeübertragung von der Magnetspule zum Ankerraum, innerhalb von welchem sich der Anker bewegt, beziehungsweise zum Ankerrohr zu minimieren. Eine solche thermische Isolationsschicht erstreckt sich demgemäß über zumindest einen Abschnitt des Magnetrohres entlang der Bewegungsrichtung des Ankers, insbesondere in Form eines luftgefüllten oder evakuierten Hohlraumes.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an der Magnetspule ein Kühlkörper mit Kühlrippen angeschlossen oder ein solcher ist in die Magnetspule integriert, wobei sich der Kühlkörper insbesondere in Bewegungsrichtung des Ankers stirnseitig an die Magnetspule anschließt. Der Kühlkörper kann dabei zugleich zur Befestigung der Magnetspule im Magnetventil verwendet werden, indem er beispielsweise die Magnetspule in Axialrichtung des Magnetventils, welche zumindest bei Ausführung des Magnetventils als Kolbenschieberventil der Bewegungsrichtung des Ankers entspricht, gegen einen Ventilkörper, der den Ventilkolben aufnimmt, verklemmt. Hierfür kann der Kühlkörper stirnseitig auf das Ankerrohr aufgeschraubt oder in dieses eingeschraubt sein und die Magnetspule gemeinsam mit einem Ventilgehäuse, auf welches das Ankerrohr stirnseitig aufgeschraubt oder in welches das Ankerrohr stirnseitig eingeschraubt ist, in Bewegungsrichtung des Ankers zwischen sich einschließen. Das Vorsehen eines Kühlkörpers kann die Ableitung von Wärme aus der Magnetspule intensivieren und damit eine Aufheizung des Magnetventils beziehungsweise des Mediums, insbesondere Öls, das durch das Magnetventil gesteuert wird, reduzieren.
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Die Überwachung der Schaltstellung des Magnetventils, das heißt der Position des Ventilkörpers, kann durch einen Näherungsschalter erfolgen, der vorteilhaft von dem Medium, insbesondere Öl, des Magnetventils fluiddicht getrennt vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Trennung durch eine Abdichtung, insbesondere in Form einer Scheibe wie Keramikscheibe, erfolgen. Dies ermöglicht den Austausch eines defekten Näherungsschalters ohne den Mediumkreislauf des Magnetventils zu öffnen, insbesondere während des Betriebs des Magnetventils.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit zwei in Kraftflussrichtung in Reihe geschalteten Federelementen einer elastischen Rückstelleinrichtung;
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2 die Federkennlinie der elastischen Rückstelleinrichtung des Ventils gemäß der 1 sowie die (Feder-)Kennlinie des magnetischen Stellantriebs des Ventils aus der 1;
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3 ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine elastische Rückstelleinrichtung.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäß ausgeführtes Magnetventil dargestellt, umfassend ein Ventilgehäuse 1 und einen Ventilkörper 8. Der Ventilkörper 8 bildet einen Ventilsitz 17 mit einer Vielzahl von Steuerkanten 18 aus. Ebenso weist der Ventilkörper 8 eine Anzahl von Steuerkanten 18 auf, sodass durch Verschieben des Ventilkörpers 8 im Ventilgehäuse 1 ein Strömungsquerschnitt für ein zu steuerndes Medium in einem Ventildurchgang 20 durch das Ventil variabel eingestellt werden kann, siehe beispielsweise die exemplarisch bezifferten Ventilanschlüsse 19, welche über den Ventildurchgang 20 miteinander verbunden sind.
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In Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 8 schließt sich an das Ventilgehäuse 1 eine Magnetspule 2 des magnetischen Stellantriebs 21 an. Die Magnetspule 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Spulenkörper 22 mit einer Wicklung 23 auf, wobei der Spulenkörper 22 nicht nur der Übertragung der Magnetkraft auf das Ankerrohr 24 dient, sondern zugleich einen Teil der Wandung des Magnetventils ausbildet, die zwischen einem Kühlkörper 3 am stirnseitigen Ende des Magnetventils und dem Ventilgehäuse 1 am anderen stirnseitigen Ende des Magnetventils eingeklemmt ist.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ankerrohr 24 mit einem magnetisch leitenden axialen Fortsatz 9, welcher den Anker 28 in Umfangsrichtung umschließt, in das Ventilgehäuse 1 eingeschraubt. Der axiale Fortsatz 9 ist über ein magnetisch nicht leitendes Zwischenstück 33 am verbleibenden Abschnitt des Ankerrohres 24 angeschlossen, welcher wiederum magnetisch leitend ausgeführt ist. An dem dem axialen Fortsatz 9 entgegengesetzten, anderen axialen Ende des Ankerrohres 24 ist auf dieses der Kühlkörper 3 aufgeschraubt, sodass der Kühlkörper 3 mit seiner Stirnseite gegen den Spulenkörper 22 und diesen gegen eine Stirnseite des Ventilgehäuses 1 presst.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Anker 28 und der Ventilkörper 8 einteilig ausgeführt. Alternativ könnte der Anker 28 jedoch auch am stirnseitigen Ende des Ventilkörpers 8 angeschlossen sein, beispielsweise aufgeschraubt sein. Sowohl bei einer einteiligen als auch bei einer mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen Ausführungsform des Ankers 28 und des Ventilkörpers 8 ist es vorteilhaft, wenn der Anker 28 vom Ventilkörper 8 derart getragen wird, dass er fliegend an dem Ventilkörper 8 gelagert ist. Hierdurch kann eine direkte Berührung zwischen dem Anker 28 und dem Ankerrohr 24 und damit ein vergleichsweise großer Wärmeeintrag vom Ankerrohr 24 in den Anker 28 vermieden werden. Durch die fliegende Lagerung des Ankers 28 auf dem Ventilkörper 8 kann nämlich ein Spalt zwischen der inneren Oberfläche des Ankerrohrs 24 und der äußeren Oberfläche des Ankers 28 über dem gesamten Umfang des Ankers 28 vorteilhaft erreicht werden, wobei der Spalt insbesondere eine konstante Dicke aufweist, zumindest im Wesentlichen.
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An dem dem Kühlkörper 3 abgewandten axialen Ende des Magnetventils ist am Ventilgehäuse 1 ein Näherungsschalter 4 für den Ventilkörper 8 montiert, welcher die Position des Ventilkörpers 8 relativ zum Ventilgehäuse 1 beziehungsweise relativ zum Ventilsitz 17 erfasst. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Näherungsschalter 4 in eine Gewindebuchse 5 eingeschraubt, die wiederum in das Ventilgehäuse 1 stirnseitig eingeschraubt ist, und zwar derart, dass sie eine Abdichtung des Näherungsschalters 4 gegenüber dem Ventildurchgang 20 und damit dem durch das Ventil zu steuernden Medium herstellt. Vorliegend ist für diese Abdichtung eine Scheibe 6, insbesondere aus Keramik vorgesehen, welche eine stirnseitige Öffnung im Ventilgehäuse 1 unmittelbar stirnseitig zum Ventilkörper 8 verschließt und gegenüber der Gewindebuchse 5 mittels eines Dichtrings 7, insbesondere O-Rings, abgedichtet ist. Somit kann der Näherungsschalter 4 aus dem Gewindestutzen 5 herausgeschraubt werden, ohne die Abdichtung des Ventildurchgangs 20 zu lösen.
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Mit seiner anderen Stirnseite ist der Ventilkörper 8 beziehungsweise der dort vorgesehene Anker 28 anliegend an einem Stellbolzen 11 positioniert, welcher gegen die Federkraft des ersten Federelementes 12 einer elastischen Rückstelleinrichtung 25 abgestützt ist. Vorliegend weist der Stellbolzen 11 einen äußeren Bund 26 auf, gegen welchen das erste Federelement 12, ausgeführt als Druckfeder mit linearer Kraft-Weg-Kennlinie, abgestützt ist. Mit ihrem zweiten axialen Ende stützt sich diese Druckfeder an einem äußeren Bund 27 eines Federhaltebolzens 15 ab, welcher wiederum über das zweite Federelement 14 ortsfest im Magnetventil, hier am Stopfen 16 im Kühlkörper 3 abgestützt ist. Das zweite Federelement 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Tellerfeder beziehungsweise aus einer Mehrzahl von Tellerfedern ausgeführt.
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Somit wird der äußere Bund 27 auf dem Federhaltebolzen 15 auf einer axialen Seite durch die Federkraft des ersten Federelementes 12, hier unter Zwischenschaltung einer Scheibe 13, beaufschlagt, und auf der entgegengesetzten axialen Seite durch die Federkraft des zweiten Federelementes 14. Da in der Ausgangsstellung des Ventilkörpers 8 und damit des Ankers 28, das heißt im ausgeschalteten Zustand des Stellantriebs 21, zwischen dem Stellbolzen 11 und dem Federhaltebolzen 15 ein Spalt s2 vorgesehen ist und somit eine Kraftübertragung vom Stellbolzen 11 auf den Federhaltebolzen 15 nur über das erste Federelement 12 erfolgt, wobei die Federkraft des ersten Federelementes 12 kleiner als die Federkraft des zweiten Federelementes 14 ist, bleibt der Federhaltebolzen 15 so lange in seiner Ausgangsposition bei zunehmender Bewegung des Ankers 28 über dem Ankerweg, bis der Spalt s2 überbrückt ist. Anschließend bewegt der Anker 28 über den Stellbolzen 11 im überbrückten Zustand des Spaltes s2 den Federhaltebolzen 15 entgegen der Federkraft des zweiten Federelementes 14, sodass dessen Federkennlinie zur Wirkung kommt, die bereits allein oder zumindest zusammen mit der Federkennlinie (Federkraft über dem Federweg) des ersten Federelementes 12 steiler verläuft als die Federkennlinie des ersten Federelementes 12, wie nachfolgend anhand der 2 noch beschrieben wird.
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Der Stopfen 16 ist zugleich als Stellschraube 29 ausgeführt, sodass er mehr oder minder tief stirnseitig in den Kühlkörper 3 eingeschraubt werden kann und dadurch aufgrund der Anlage des zweiten Federelementes 14 an der Stirnseite des Stopfens 16 deren Vorspannung erhöht oder vermindert. Mit zunehmendem Einschrauben der Stellschraube 29 beziehungsweise des Stopfens 16 in den Kühlkörper 3 wird zugleich der Spalt s2 vermindert, sodass der Federweg, über welchen das erste Federelement 12 alleine wirkt, verkleinert und der Federweg, über welchen das zweite Federelement 14 wirkt, vergrößert wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner zwischen der Magnetspule 2 beziehungsweise deren Spulenkörper 22 und dem Ankerrohr 24 ein Freiraum oder Hohlraum 10 vorgesehen, der als thermische Isolierschicht wirkt und den Wärmeeintrag aus der Magnetspule 2 in den Raum des Ankers 28 reduziert.
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In der 2 ist die Federkennlinie der elastischen Rückstelleinrichtung 25 aus der 1 dargestellt und mit 30 bezeichnet. Zugleich ist die „Federkennlinie“ beziehungsweise Magnetsystemkennlinie 31 dargestellt. Wie man sieht, ist die Federkennlinie 30 der elastischen Rückstelleinrichtung 25 (1) stärker an die Magnetsystemkennlinie 31 angepasst als eine lineare Federkennlinie (Kraft-Weg-Kennlinie), wie sie durch die strichpunktierte Linie 32 als Fortsatz des ersten Abschnitts der Federkennlinie 30 dargestellt ist.
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Die Federkennlinie 30 setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen, nämlich aus der Federelement-Kennlinie 30.1 des ersten Federelementes 12 (1) über dem Abschnitt des Federelement-Federwegs von s1 bis s2 und aus der Federelement-Kennlinie 30.2 des zweiten Federelementes (1) aufaddiert auf die Federkraft/Federelement-Kennlinie des ersten Federelementes 12 über dem Federelement-Federweg von s2 bis s3. Man beachte, dass die Bezeichnungen s1, s2 und s3 hier Positionen des Federweges bezeichnen und nicht die Bemaßung der Spalte gemäß der 1. Der Federweg von s1 bis s3 stellt den gesamten Federweg der elastischen Rückstelleinrichtung 25 (1) dar und entspricht dem Ankerweg beziehungsweise dem Weg des Ventilkörpers. Über dem ersten Abschnitt des Federweges wirkt nur die linear zunehmende Federkraft des ersten Federelementes in der Größe F1 bis F2. Über dem zweiten Abschnitt des Federweges wirkt ergänzend zur Federkraft F2 des ersten Federelementes die Federkraft des zweiten Federelementes bis zur maximalen addierten Federkraft F3.
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Somit kann eine überlineare beziehungsweise superlineare Funktion der Federkennlinie (Kraft-Weg-Kennlinie) der elastischen Rückstelleinrichtung erreicht werden, die besser an die Magnetsystemkennlinie 31 angepasst ist, als eine insgesamt lineare Federkennlinie. Obwohl zwei einzelne lineare Federkennlinien über dem Federweg hintereinander geschaltet sind, nämlich die erste lineare Federkennlinie vom Punkt P1 bis zum Punkt P2 und die zweite lineare Federkennlinie vom Punkt P2 zum Punkt P3, nimmt die Steigung der Gesamtfederkennlinie in einem Punkt, nämlich dem Punkt P2, zu.
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In der 3 ist eine alternative Ausführungsform einer elastischen Rückstelleinrichtung 25 gezeigt, wie sie in einem erfindungsgemäßen Magnetventil beispielsweise verwendet werden kann. Hier ist ein entsprechender Stellbolzen 11 vorgesehen, der über seinem gesamten Verschiebeweg elastisch gegen das erste Federelement 12 abgestützt ist und nur über dem letzten Abschnitt seines Verschiebeweges elastisch gegen das zweite Federelement 14 abgestützt ist. Somit weist das erste Federelement 12 einen längeren Federelement-Federweg als das zweite Federelement 14 auf und der Federelement-Federweg des zweiten Federelementes 14 ist in Reihe zu einem ersten Abschnitt des Federelement-Federweges des ersten Federelementes 12 und parallel zu einem zweiten Abschnitt des Federelement-Federweges des ersten Federelementes 12 geschaltet.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Federelemente 12, 14 jeweils als Druckfeder ausgeführt, wobei die beiden Druckfedern ineinander verschachtelt positioniert sind. Der Stellbolzen 11 weist zwei äußere Bünde 26, 27 auf, wobei sich das erste Federelement 12 am zweiten äußeren Bund 27 und das zweite Federelement 14 axial am ersten äußeren Bund 26 abstützt.
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Jedoch sind auch andere Ausgestaltungen der elastischen Rückstelleinrichtung denkbar.
