DE102014220032A1

DE102014220032A1 - In einem Ventilblock eingesetztes Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102014220032A1
Application number: DE102014220032.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-04-07

Abstract

Bei einem Ventil, das insbesondere zur Steuerung von Gasen (Luft) verwendet werden kann, besteht das Ventilgehäuse (1) aus einem Oberteil (2) und einem Unterteil (3) und wird in eine Aufnahmebohrung (5) eines Ventilsblocks (6) eingesteckt. Dabei taucht das Unterteil (3) mit seinem unteren Ende in einem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung (5) ein, wobei sich im darüberliegenden Abschnitt des Ventilblocks ein Ringraum (27) ausbildet. Die Verbindung zwischen dem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung (5) und dem Ringraum (27) erfolgt über eine Ventilöffnung (4) im Boden (20) des Unterteils (3), die mit einem Ventilschließkörper (8), zusammen wirkt, der an einem Magnetanker (7) eines Elektromagnetventils befestigt ist. Um eine Falschluft zwischen dem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung (5) und dem Ringraum (27) an der Außenseite des Unterteils (3) zu vermeiden, ist ein Dichtring (25) vorgesehen, der zwischen einem scheibenförmigen Abschnitt am Unterteil (3) und einem Absatz (26) in der Aufnahmebohrung (5) eingeklemmt ist.

Description

In einem Ventilblock eingesetztes Elektromagnetventil mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließkörper beweglich geführt ist, mit einem zylinderförmigen Magnetanker zur Betätigung des Ventilschließkörpers, mit einem zylinderförmigen Magnetkern, wobei der Magnetanker und der Magnetkern hintereinander in einer Spule angeordnet sind, so dass eine Stirnfläche des Magnetkerns einer Stirnfläche des Magnetankers gegenüberliegt und die sich gegenüberliegenden Stirnflächen einen Zwischenraum einschließen, mit einer Rückstellfeder zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern, die in Richtung auf eine Beabstandung der Stirnflächen wirkt.
Ein derartiges Elektromagnetventil ist in der DE 12 2012 200 156 A1 beschrieben.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, ein solches Ventil insbesondere für den Gebrauch zum Schalten von gasförmigen Fluiden, wie z. B. Luft, nutzbar zu machen.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass das Ventilgehäuse aus einem Oberteil und einem topfförmigen, einen Randabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweisenden Unterteil besteht, wobei der Randabschnitt an dem Oberteil befestigt ist und wobei in dessen Boden sich eine Ventilöffnung und in dessen Mantelfläche sich eine weitere Öffnung befindet, dass der Ventilblock eine in einer Außenfläche des Ventilblocks mündende Aufnahmebohrung aufweist, dass das Oberteil im Mündungsbereich der Aufnahmebohrung derart befestigt ist, dass das Unterteil mit seinem Bodenabschnitt in einen unteren, von der Mündung entfernten Abschnitt der Aufnahmebohrung eintaucht, wobei zwischen dem Randabschnitt des Unterteils und der Aufnahmebohrung ein Ringraum gebildet ist und dass eine Dichtung vorgesehen ist, die den Ringraum gegenüber dem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung abdichtet.
Bei einer solchen Konstruktion kann eine Einheit aus Oberteil und Unterteil in die Aufnahmebohrung eingesteckt werden, wobei gleichzeitig die Dichtung bewirkt, dass der von der Mündung entfernte Abschnitt der Aufnahmebohrung als Einlass des Ventils und der Ringraum als Auslass des Ventils fungieren.
Das Ventil steuert nun die Verbindung zwischen dem Aufnahmebohrungsabschnitt und dem Ringraum über die Ventilöffnung im Unterteil. Dazu weist der Boden des Unterteils an seiner Innenseite einen um die Ventilöffnung umlaufenden Kragen auf, dessen Rand dem Ventilschließkörper am Magnetanker gegenüberliegt.
Das Unterteil kann z. B. aus Kunststoff hergestellt werden. Dabei bildet der Kragen einen integrierten Bestandteil dieses Unterteils und ist konusförmig ausgebildet, wobei die Ventilöffnung durch die Spitze des Konus verläuft.
Bei einer Ausführung des Unterteils als Tiefziehblech kann der Rand der Ventilöffnung im Boden des Unterteils nach innen umgeschlagen werden, wobei der Rand dem Verschließkörper am Magnetanker gegenüberliegt und somit einen Ventilsitz bildet.
Grundsätzlich kann aber auch in dem Unterteil auf dessen Boden ein Einsatz angeordnet sein, der eine Durchgangsöffnung aufweist, die mit der Ventilöffnung fluchtet, wobei die vom Boden wegweisende Seite des Einsatzes einen um die Durchgangsöffnung umlaufenden Steg aufweist, dessen Rand dem Ventilschließkörper am Magnetanker gegenüberliegt und somit als Ventilsitz fungiert.
Um die oben bewirkte Abdichtung zwischen dem Aufnahmebohrungsabschnitt und dem Ringraum zu bewirken, ist vorgesehen, dass die Dichtung ein Dichtring ist, der auf einem Absatz in der Aufnahmebohrung aufliegt und an der Mantelfläche des Unterteils anliegt, wobei, um die notwendige Anpresskraft zu erreichen, eine Ringscheibe vorgesehen ist, die das Dichtelement gegen den Absatz drückt.
Vorzugsweise ist die Ringscheibe an der vom Dichtelement abgewandten Seite an eine Stufe des Unterteils angelegt, wodurch die notwendige Anpresskraft erzeugt wird.
Alternativ hierzu kann die Scheibe auch einstückig mit dem Unterteil ausgeführt sein.
Um die Schaltgeräusche des Ventils zu minimieren, die entstehen, wenn der Magnetanker beim Schalten des Ventils gegen den Magnetkern schließt, ist vorgesehen, dass der Magnetanker einen Stößel trägt, dessen zum Zwischenraum weisende Stirnfläche ein Polsterelement trägt und dass der Stößel gegenüber dem Magnetanker in einer den Minimalabstand zwischen den Stirnflächen von Magnetanker und Magnetkern bestimmenden Position fixierbar ist.
Zur Positionierung des Polsterelementes ist vorgesehen, dass der Magnetanker einen Schacht aufweist, in den der Stößel eingepresst ist, dass der Schacht den Magnetanker in axialer Richtung durchdringt, dass der Stößel an seinem unteren Ende aus dem Schacht hervorsteht und dort in einem Fuß endet, der an seiner unteren Seite das Ventilschließkörper trägt.
Im Folgenden soll anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt die
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung des Ventils,
2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführung des Ventils und
3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführung des Ventils.
Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen. Das Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1, das aus einem ringförmigen Oberteil 2 und einem daran anschließenden Unterteil 3 besteht, an dessen Boden eine Ventilöffnung 4 ausgebildet ist.
Das Ventil wird mit dem Unterteil 3 voran in eine Aufnahmebohrung 5 eines Ventilblocks 6 gesteckt, wobei der ringförmigen Oberteil 2 die Aufnahmebohrung druckmitteldicht nach außen abschließt.
Ein zylinderförmiger Magnetanker 7 ist im Oberteil 2 geführt und ragt mit einem Ende in den Unterteil 3 hinein, wobei an diesem Ende ein Ventilschließkörper 8 befestigt ist, der in dem hier gezeigten Ruhezustand des Ventils die Ventilöffnung 4 verschließt.
Von der dem Unterteil 3 gegenüber liegenden Seite des Oberteils 2 steht eine Hülse 9 ab, die mit ihrem unteren Ende mit einem Kragen am Oberteil 2 verschweißt ist. Am oberen Ende der Hülse 9 ist ein zylinderförmiger Magnetkern 10 eingesetzt und mit der Hülse 9 verschweißt, so dass der Magnetkern 10 die Hülse 9 druckmitteldicht verschließt.
Das andere Ende des Magnetankers 7 ragt über das Oberteil 2 hinaus und in die Hülse 9 hinein. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 11, 12 des Magnetankers 7 und des Magnetkerns 10 befindet sich ein Zwischenraum 13, der auch als magnetischer Luftspalt zwischen dem Magnetanker 7 und dem Magnetkern 10 fungiert.
Zum Betätigen des Ventils befindet sich außerhalb der Hülse 9 und koaxial dazu eine hier nicht dargestellte Spule, die bei einem Stromdurchfluss den Magnetanker 7 und den Magnetkern 10 magnetisiert, wodurch der Magnetanker 7 gegen den Magnetkern 10 gezogen wird, was zur Folge hat, dass der Ventilschließkörper 8 die Ventilöffnung 4 freigibt.
Um nach Beendigung des Stromflusses das Ventil zurückstellen zu können, ist eine Rückstellfeder 14 zwischen dem Magnetanker 7 und dem Magnetkern 10 vorgesehen.
Der Magnetanker 7 weist in seinem Zentrum einen durchgehenden Schacht 15 auf, der sich in axialer Richtung erstreckt und somit an der Stirnfläche 11 des Magnetankers 7 beginnt, die dem Magnetkern 10 gegenüberliegt und bis zur anderen Stirnfläche führt, die der Ventilöffnung 4 gegenüberliegt.
In diesem Schacht 15 befindet sich ein Stößel 16, der in seinem unteren Bereich über einen langen Abschnitt denselben Durchmesser aufweist wie der Schacht 15, so dass dort eine Pressverbindung vorliegt.
Das untere Ende des Stößels 16, also das Ende, das der Ventilöffnung 4 zugewandt ist, ist in einem topfförmigen Fuß 17 erweitert, wobei in der Ausnehmung des Fußes der Ventilschließkörper 8 in Form eines elastomeren Ventilschließelementes angeordnet ist.
Am oberen Ende des Stößels 16 besitzt sein Kopf eine stirnseitige Vertiefung, in der ein Polsterelement 18 aus einem elastomeren Material untergebracht ist. Dieses ragt ein wenig über die Stirnfläche 11 hinaus.
Am oberen Ende ist der Durchmesser des Schachtes 15 größer als der Durchmesser des Stößels 16, so dass ein ringförmiger Raum 19 entsteht, in dem die Rückstellfeder 14 angeordnet ist.
Bei der Montage des Ventils wird der Stößel 16 so weit in den Schacht 15 gegen die Haltekräfte der Pressverbindung eingetrieben, dass die Höhe der Oberfläche des Polsterelementes 18 über die Stirnfläche 11 des Magnetankers 7 der Höhe des gewünschten Restluftspaltes entspricht. Diese Position wird im Betrieb des Ventils durch die Pressverbindung beibehalten. die Positionierung des Stößels 16 und damit des Polsterelementes 18 erlaubt somit eine Einstellung des Restluftspaltes unabhängig von Bautoleranzen.
Gemäß dieser ersten Ausführung besteht das Unterteil 3 aus einem Kunststoff, dessen Boden 20 an der Innenseite mit einem konusförmigen Kragen 21 versehen ist, durch dessen Spitze die Ventilöffnung 4 verläuft.
Um die Mündung der Ventilöffnung 4 an der Spitze des Kragens 21 verläuft ein Steg 22, der als Dichtsitz fungiert, und der beim geschlossenen Ventil in den Ventilschließkörper 8 eingedrückt ist.
An der Unterseite des Bodens 20 des Unterteils 3 schließt sich ein ein oder mehrere seitliche Öffnungen 23a aufweisender hülsenförmiger Abschnitt 23 an, der möglichst passgenau in einen unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung 5 eintaucht.
Der Boden bildet dabei gleichzeitig eine Ringscheibe 24, die radial über den Außendurchmesser des hülsenförmigen Abschnittes 23 hinausragt und an dessen Unterseite ein Dichtring 25 anliegt, der auf der anderen Seite von einem Absatz 26 in der Aufnahmebohrung 5 anliegt. An seiner Innenseite liegt der Dichtring 25 an der Mantelfläche des hülsenförmigen Abschnittes 23 an.
Wenn das Ventilgehäuse in den Ventilblock 6 eingesteckt wird, wird der hülsenförmige Abschnitt 23 des Unterteils 3 in das untere Ende der Aufnahmebohrung 5 eingesteckt, wobei der Dichtring 25 zwischen dem Boden des Unterteils 3 und dem Absatz 26 in der Aufnahmebohrung 5 eingesteckt wird, und somit die Verbindung zwischen einem im oberen Abschnitt der Aufnahmebohrung 5 ausgebildeten Ringraum 27 und dem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung 5 abdichtet. Eine Verbindung zwischen diesen beiden Bereichen erfolgt nur noch über die vom Ventilschließkörper 8 gesteuerte Ventilöffnung 4 und den seitlichen Öffnungen 23a. In diesem Sinne fungiert der untere Abschnitt der Aufnahmebohrung als Ventileinlass und der Ringraum 27 als Ventilauslass.
Bei der eben beschriebenen Ausführung ist das Unterteil 2 in Kunststoff ausgeführt. Denkbar wäre allerdings auch eine Ausführung als Tiefziehblech, was in der 2 dargestellt ist. Um hier einen Dichtsitz zu realisieren, ist der Rand des Bodens 20 des Unterteils 3, der die Ventilöffnung begrenzt, nach innen um 90° umgeknickt, so dass sich ein Steg 22 bildet, der zum Schließen der Ventilöffnung 4 in den Ventilschließkörper 8 eingedrückt wird.
Um die nötige Anpresskraft auf den Dichtring 25 zu erzeugen, ist eine gesonderte Ringscheibe 24 vorgesehen, die hier nicht – wie in der Ausführung nach 1 – einstückig mit dem Unterteil 2 ausgeführt ist, sondern an einem schmalen Absatz 28 in der Mantelfläche des Unterteils 3 anliegt.
Die sonstige Ausführung entspricht der Ausführung nach 1, so dass hier auf Wiederholung verzichtet werden kann.
In der 3 ist eine weitere Ausführung gezeigt, bei der das Unterteil – wie in der Ausführung nach 2 – aus einem Tiefziehblech besteht. Anstelle einer Umbiegung des Randes der Ventilöffnung 4 ist ein Einsatzstück 29 vorgesehen, das auf dem Boden 20 des Unterteils 3 aufgesetzt ist, eine Durchgangsöffnung 30 aufweist, die mit der Ventilöffnung 4 im Boden 20 fluchtet und an dessen Oberseite um die Mündung der Durchgangsöffnung 30 herum ein umlaufender Steg 22 ausgebildet ist, der mit dem Ventilschließkörper 6 zum Verschließen der Durchgangsöffnung 30 zusammenarbeitet.
Die sonstige Ausführung entspricht auch hier der Ausführung nach 1, so dass hier auf Wiederholung verzichtet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Oberteil
3: Unterteil
4: Ventilöffnung
5: Aufnahmebohrung
6: Ventilblock
7: Magnetanker
8: Ventilschließkörper
9: Hülse
10: Magnetkern
11: Stirnfläche
12: Stirnfläche
13: Zwischenraum
14: Rückstellfeder
15: Schacht
16: Stößel
17: Fuß
18: Posterelement
19: ringförmiger Raum
20: Boden
21: Kragen
22: Steg
23: hülsenförmiger Abschnitt
23a: Öffnung
24: Ringscheibe
25: Dichtring
26: Absatz
27: Ringraum
28: Absatz
29: Einsatz
30: Durchgangsöffnung

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

DE 122012200156 A1 [0002]

Claims

In einem Ventilblock eingesetztes Elektromagnetventil mit einem Ventilgehäuse (1), in dem ein Ventilschließkörper (8) beweglich geführt ist, mit einem zylinderförmigen Magnetanker (7) zur Betätigung des Ventilschließkörpers (8), mit einem zylinderförmigen Magnetkern (10), wobei der Magnetanker (7) und der Magnetkern (10) hintereinander in einer Spule angeordnet sind, so dass eine Stirnfläche (12) des Magnetkerns (10) einer Stirnfläche (11) des Magnetankers (7) gegenüberliegt und die sich gegenüberliegenden Stirnflächen (11, 12) einen Zwischenraum (13) einschließen, mit einer Rückstellfeder (14) zwischen dem Magnetanker (7) und dem Magnetkern (10), die in Richtung auf eine Beabstandung der Stirnflächen (11, 12) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) aus einem Oberteil (2) und einem topfförmigen, einen Randabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweisenden Unterteil (3) besteht, dass der Randabschnitt an dem Oberteil befestigt ist und im Boden des Unterteils (3) sich eine Ventilöffnung (4) und in dessen Mantelfläche sich eine weitere Öffnung (23a) befindet, dass der Ventilblock (6) eine in eine Außenfläche des Ventilblocks (6) mündende Aufnahmebohrung aufweist, dass das Oberteil (2) im Mündungsbereich der Aufnahmebohrung (5) derart befestigt ist, dass das Unterteil (3) mit seinem Bodenabschnitt in einem von der Mündung entfernten Abschnitt der Aufnahmebohrung (5) eintaucht, wobei zwischen dem Randabschnitt des Unterteils (3) und der Aufnahmebohrung ein Ringraum (27) gebildet ist, und dass eine Dichtung vorgesehen ist, die den Ringraum (27) gegenüber dem unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung (5) abdichtet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (20) des Unterteils (3) an seiner Innseite einen um die Ventilöffnung (4) umlaufenden Kragen (21) aufweist, dessen Rand am Magnetanker (7) gegenüberliegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Ventilöffnung (4) im Boden (20) des Unterteils (3) nach innen umgeschlagen ist, wobei der Rand dem Ventilschließkörper (8) am Magnetanker (7) gegenüberliegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Unterteil (3) ein Einsatz (29) angeordnet ist, der eine Durchgangsöffnung (30) aufweist, die mit der Ventilöffnung (4) fluchtet, wobei die vom Boden (20) wegweisende Seite des Einsatzes (29) einen um die Durchgangsöffnung (30) umlaufenden Steg (22) aufweist, dessen Rand dem Ventilschließkörper (8) am Magnetanker (7) gegenüberliegt.
Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement ein Dichtring (25) ist, der auf einem Absatz (26) in der Aufnahmebohrung (5) aufliegt und an der Mantelfläche des Unterteils (3) anliegt, und dass eine Ringscheibe (24) das Dichtelement gegen den Absatz (26) drückt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe (24) einstückig mit dem Unterteil (3) ausgeführt ist und deren Boden (20) bildet.
Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (7) einen Stößel (16) trägt, dessen zum Zwischenraum (13) weisende Stirnfläche (11) ein Polsterelement (18) trägt, und dass der Stößel (16) gegenüber dem Magnetanker (7) in einer den Minimalabstand zwischen den Stirnflächen (11, 12) von Magnetanker (7) und Magnetkern (10) bestimmenden Position fixierbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (7) einen Schacht (15) aufweist, in den der Stößel (16) eingepresst ist, dass der Schacht (15) den Magnetanker (7) in axialer Richtung durchdringt, dass der Stößel (16) an seinem unteren Ende aus dem Schacht (15) hervorsteht und dort in einem Fuß (17) endet, der an seiner Unterseite den Ventilschließkörper (8) trägt.