DE102015016018B4

DE102015016018B4 - Ventil

Info

Publication number: DE102015016018B4
Application number: DE102015016018.4A
Authority: DE
Inventors: Bruno Staiger; Klaus Schoch; Gunter Heinrich; Peter Kofink
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2035-12-12
Also published as: DE102015016018A1

Abstract

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem elektrisch ansteuerbaren Magnetkopf (1), der in einem Gehäuse (4) eine Elektrospule (6), einen Magnetkern (10) und einen federbelasteten, axial verlagerbaren Anker (14) aufweist, und einem Ventilkörper (2), der eine Ventilkammer (20), mindestens einen Eingang (23) und mindestens einen Ausgang (24) sowie einen Erstventilsitz (21) und einen diesem auf Abstand gegenüberliegenden Zweitventilsitz (22) besitzt, zwischen denen ein an einem in die Ventilkammer (20) hineinragenden Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) angeordneter Dichtkörper (31) axial verlagerbar ist und wechselweise den Erstventilsitz (21) oder den Zweitventilsitz (22) verschließt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (31) über den Verlängerungsteil (17) mit dem Anker (14) direkt verbunden ist, indem der Verlängerungsteil (17) aus mindestens zwei Teilsegmenten (18, 19) eines Rohransatzes des Ankers (14) gebildet ist, die mit letzterem materialeinheitlich einstückig ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für gasförmige und flüssige Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Aus der DE 35 27 257 A1 ist ein bewährtes Ventil dieser Art bekannt, das einen aus einem Rundstab gebogenen Haken aufweist. An dem dem Ventilsitz naheliegenden Hakenende ist der den Ventilsitz verschließende Dichtkörper befestigt. Das andere Ende des Rundstabhakens ist an dem dem Ventilkörper zugewandten Ende des Magnetkopfankers befestigt. Für die separate Hakenherstellung und zusätzliche Befestigung am Anker ist ein besonderer Aufwand erforderlich und es ist nicht auszuschließen, dass während des Ventilbetriebs insbesondere bei auftretenden Schwingungen eine Beeinträchtigung der Dichtfunktion auftreten kann.
Die EP 1 318 340 B1 offenbart ein Ventil mit einem Magnetkopf und einem Ventilkörper, wobei ein separater U-förmiger Verlängerungsteil mit seinen freien U-Schenkelenden an dem dem Ventilkörper zugewandten Ende des Magnetkopfankers befestigt ist. Ein den Ventilsitz verschließender Dichtkörper ist an dem Grundschenkel des U-förmigen Verlängerungsteils angeordnet. Auch bei diesem Ventil sind für die separate Herstellung und zusätzliche Befestigung des U-Teils am Anker besondere Aufwendungen zu erbringen und es besteht die Gefahr, dass insbesondere bei auftretenden Betriebsschwingungen Beeinträchtigungen der Dichtfunktion auftreten können.
Die DE 601 26 562 T2 offenbart ein Durchflussratenregelventil, das einen Magnetkopf, einen Ventilkörper sowie einen zwischen dem Magnetkopf und dem Ventilkörper angeordneten Mittelkörper aufweist. Der Ventilkörper besitzt einen Eingang, einen Ausgang und einen einzigen Ventilsitz. Zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes ist am unteren Ende eines axial verlagerbaren Ankers ein Dichtkörper angeordnet. Das untere Ende des Ankers ist bis in eine Kammer des Mittelkörpers hineingeführt. Der Dichtkörper durchsetzt eine Grundwand des Mittelkörpers und ragt mit dem Abdichtteil für den Ventilsitz in die Ventilkammer des Ventilkörpers hinein.
Die DE 41 06 463 A1 offenbart eine elektromagnetische Stellvorrichtung, die einen Magnetkopf und einen Ventilkörper aufweist, der einen Eingang, einen Ausgang und einen einzigen Ventilsitz besitzt. Zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes ist am unteren Ende eines axial verlagerbaren Ankers ein Dichtkörper angeordnet. Das untere Ende des Ankers ist bis in die Ventilkammer des Ventilkörpers hineingeführt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine insgesamt günstige Herstellung und dauerhaft hohe Funktionstüchtigkeit auch bei schwierigen Betriebsbedingungen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in einer einzigen Figur in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt.
Das in der Zeichnung in einer geschnittenen Ansicht vergrößert dargestellte Dreiwegeventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen. Das Ventil weist einen elektrisch ansteuerbaren Magnetkopf 1 und einen in der Zeichnung darunter befindlichen Ventilkörper 2 auf, die bezüglich einer Mittenachse 3 koaxial zu einer Baueinheit zusammengefügt sind.
Der Magnetkopf 1 besitzt ein Gehäuse 4, in dem ein Spulenkörper 5 gelagert ist, der eine Elektrospule 6 trägt, der aus dem Magnetkopf 1 seitlich herausragende elektrische Kontakte 7, 8 zugeordnet sind. Der Spulenkörper 5 besitzt einen im Durchmesser abgestuften Fortsatz 9, der sich nach unten bis etwa in die Mitte des Ventilkörpers 2 hin erstreckt.
In einer koaxialen Bohrung des Spulenkörpers 5 ist im oberen Bereich ein kreiszylindrischer Magnetkern 10 gelagert, der bevorzugt mit einem selbstschneidenden Gewinde 11 in den Spulenkörper 5 stufenlos einstellbar hineingedreht und selbstsichernd gegen Verdrehung positioniert ist. In einer Umfangsnut des Magnetkerns 10 ist ein O-Ring 12 gelagert, der zur Abdichtung an der Innenfläche der Bohrungswand des Spulenkörpers 5 anliegt. Oben auf dem Magnetkopf 1 ist über dem Magnetkern 10 ein Befestigungsclip 13 vorgesehen.
In der Bohrung des Spulenkörpers 5 ist unter dem Magnetkern 10 außerdem ein kreiszylindrischer Anker 14 weitgehend spielfrei axial verschiebbar gelagert. In dem Anker 14 befindet sich eine in dessen Längsrichtung erstreckende Schraubenfeder 15, die auf den Anker 14 axial einwirkt, bezüglich der Mittenachse 3 koaxial angeordnet und über einen abgestuften Zapfen 16 an der unteren Stirnseite des Magnetkerns 10 abgestützt ist.
Der Anker 14 weist einen sich nach unten erstreckenden koaxialen Verlängerungsteil 17 auf, der mit dem Anker 14 materialeinheitlich einstückig als ein einziges Bauteil ausgeführt ist. Der Verlängerungsteil 17 ist in dem Fortsatz 9 des Spulenkörpers 5 weitgehend spielfrei axial verschiebbar geführt, durchsetzt den Fortsatz 9 und ragt mit seinem freien Endbereich in den Ventilkörper 2 hinein.
Der Verlängerungsteil 17 besteht bevorzugt aus zwei Stegen, die einander gegenüberliegen und als etwa viertelkreisförmige Teilsegmente 18, 19 eines Rohransatzes ausgebildet sind, wobei der Durchmesser in diesem Verlängerungsbereich kleiner ist als im eigentlichen Hauptbereich des Ankers 14. Die beiden rohrkreisförmigen Teilsegmente 18, 19 sind durch zwei Aussparungen getrennt, die einander ebenfalls gegenüberliegen und am freien Ende des Verlängerungsteils 17 nicht geschlossen, sondern offen sind.
In dem Ventilkörper 2 sind eine Ventilkammer 20, ein in diese einmündender erster Ventilsitz 21 sowie ein Zweitventilsitz 22 ausgebildet, der dem ersten Ventilsitz 21 koaxial auf Abstand gegenüberliegt, sich innerhalb des Verlängerungsteils 17 befindet und von letzterem übergriffen ist. Außerdem weist der Ventilkörper 2 für das Medium einen zu dem ersten Ventilsitz 21 führenden Eingang 23, einen aus der Ventilkammer 20 herausführenden Ausgang 24 und einen dem Zweitventilsitz 22 zugeordneten Entlüftungsanschluss 25 auf.
Im oberen Teil des Ventilkörpers 2 ist eine Magnetschlussscheibe 26 gelagert, auf der eine die Elektrospule 6 mitbegrenzende Stirnwand 27 des Spulenkörpers 5 aufliegt und die von einem Bund 28 des Spulenkörperfortsatzes 9 untergriffen ist. In einer von dem Bund 28 mitbegrenzten Umfangsnut des Fortsatzes 9 ist ein O-Ring 29 gelagert, der an einer Wandfläche des Ventilkörpers 2 dicht anliegt. Ein weiterer O-Ring 30 ist in einer nahe dem unteren Ende des Fortsatzes 9 an diesem ausgebildeten Umfangsnut vorgesehen, der ebenfalls an einem Wandteil des Ventilkörpers 2 dicht anliegt.
In dem dem ersten Ventilsitz 21 naheliegenden Endteil des Verlängerungsteils 17 ist in dem Abstand zwischen dem ersten Ventilsitz 21 und dem Zweitventilsitz 22 ein bevorzugt aus einem Elastomer hergestellter Dichtkörper 31 koaxial angeordnet, der für das wechselseitige Öffnen und Schließen der beiden Ventilsitze 21, 22 vorgesehen ist. Der axiale Abstand zwischen dem ersten Ventilsitz 21 und dem Zweitventilsitz 22 ist zweckmäßig so bemessen, dass er etwa gleich der axialen Länge des kreiszylindrischen Dichtkörpers 31 zuzüglich dem axialen Hub des Ankers 14 ist.
Für eine ortsfeste Positionierung des Dichtkörpers 31 in dem Verlängerungsteil 17 ist ein Formschluss vorgesehen, der aus einem in einen Rücksprung 32 eingreifenden Vorsprung 33 gebildet ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Vorsprung 33 aus einem am Umfang des Dichtkörpers 31 materialeinheitlich angeformten Bund, der in eine den Rücksprung 32 bildende Ringnut an der Innenseite der Teilsegmente 18, 19 spielfrei eingreift.
Eine weitere zweckmäßige Sicherungsmaßnahme besteht darin, dass der dem ersten Ventilsitz 21 naheliegende Endteil des Verlängerungsteils 17 von einer Sicherungshülse 34 eng umfasst ist, an der die freien Endbereiche der Teilsegmente 18, 19 fest anliegen und sich somit nicht radial nach außen aufbiegen können. Die Sicherungshülse 34, die im Wesentlichen in der Ebene des Dichtkörpers 31 angeordnet ist, besitzt am unteren Ende einen ringförmigen Kragen 35, der den Dichtkörper 31 ringsum umschließt und an der unteren Stirnfläche der Teilsegmente 18, 19 anliegt.
Weiterhin ist zu erkennen, dass in dem Ventilkörper 2 ein Handbetätiger 36 vorgesehen ist, der um eine in der Zeichnung horizontale Achse drehbar gelagert ist und einen Exzenterteil 37 sowie einen Schlitz 38 für den Eingriff eines Schraubendrehers aufweist. Wird der Handbetätiger 36 aus der dargestellten Position heraus um 90 Grad verdreht, erfolgt eine Freigabe des ersten Ventilsitzes 21 und die Ventilfunktion bleibt so lange in dieser Position fixiert, bis der Handbetätiger 36 wieder in die dargestellte Position verdreht wird.

Claims

Ventil für gasförmige und flüssige Medien, mit einem elektrisch ansteuerbaren Magnetkopf (1), der in einem Gehäuse (4) eine Elektrospule (6), einen Magnetkern (10) und einen federbelasteten, axial verlagerbaren Anker (14) aufweist, und einem Ventilkörper (2), der eine Ventilkammer (20), mindestens einen Eingang (23) und mindestens einen Ausgang (24) sowie einen Erstventilsitz (21) und einen diesem auf Abstand gegenüberliegenden Zweitventilsitz (22) besitzt, zwischen denen ein an einem in die Ventilkammer (20) hineinragenden Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) angeordneter Dichtkörper (31) axial verlagerbar ist und wechselweise den Erstventilsitz (21) oder den Zweitventilsitz (22) verschließt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (31) über den Verlängerungsteil (17) mit dem Anker (14) direkt verbunden ist, indem der Verlängerungsteil (17) aus mindestens zwei Teilsegmenten (18, 19) eines Rohransatzes des Ankers (14) gebildet ist, die mit letzterem materialeinheitlich einstückig ausgebildet sind.
Ventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsegmente (18,19) durch mindestens eine am freien Ende des Verlängerungsteils (17) nicht begrenzte Aussparung getrennt sind.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsegmente (18, 19) des Verlängerungsteils (17) des Ankers (14) ungefähr vierteikreisbogenförmig ausgebildet sind.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (31) in dem Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) formschlüssig gelagert ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss zwischen dem Dichtkörper (31) und dem Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) durch einen in einen Rücksprung (32) eingreifenden Vorsprung (33) gebildet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Erstventilsitz (21) naheliegende Endteil des Verlängerungsteils (17) von einer Sicherungshülse (34) übergriffen ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungshülse (34) einen das freie Ende des Verlängerungsteils (17) des Ankers (14) übergreifenden Kragen (35) aufweist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (31) im Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) in der Ebene der Sicherungshülse (34) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweitventilsitz (22) innerhalb des Verlängerungsteils (17) angeordnet und von letzterem übergriffen ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlängerungsteil (17) des Ankers (14) in einem Fortsatz (9) eines die Elektrospule (6) tragenden Spulenkörpers (5) geführt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anker (14) des Magnetkopfes (1) eine Schraubenfeder (15) zugeordnet ist.