DE102016112413B4

DE102016112413B4 - Fluid valve with axial flow

Info

Publication number: DE102016112413B4
Application number: DE102016112413.3A
Authority: DE
Inventors: Andre Kornfeld; Roman Morawietz; Besart Sadiku
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2036-07-07
Also published as: DE102016112413A1; WO2018007166A1

Abstract

Axial durchströmbares Fluidventil miteinem Elektromagneten (10), der eine Spule (14), einen Kern (26) und einen Anker (28) sowie magnetische Rückschlusselemente (18, 20, 22) aufweist,einem Gehäuse (12), in dem der Elektromagnet (10) angeordnet ist, einem Einlassstutzen (60), der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist und in dem ein Umströmungskörper (78) angeordnet ist, der einen Ventilsitz (58) aufweist,einem Auslassstutzen (70), der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses (12) befestigt ist undeinem durchströmbaren Rohr (48), welches am Anker (28) befestigt ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Anker (28) in einer Hülse (24) geführt ist, deren Inneres im geschlossenen Zustand des Fluidventils gegenüber dem Einlassstutzen (60) mittels eines Dichtringes (98) abgedichtet ist und zum Auslassstutzen (70) eine fluidische Verbindung aufweist, so dass ein Raum (112) zwischen dem Anker (28) und dem Kern (26) mit Fluid gefüllt ist, dessen Druck im geschlossenen Zustand dem Druck am Auslassstutzen (70) entspricht.Fluid valve through which flow can flow axially, with an electromagnet (10) which has a coil (14), a core (26) and an armature (28) and magnetic return elements (18, 20, 22), a housing (12) in which the electromagnet ( 10) is arranged, an inlet connection (60) which is attached to a first axial end of the housing (12) and in which a flow body (78) is arranged which has a valve seat (58), an outlet connection (70) which at an opposite axial end of the housing (12) and a flow-through tube (48) which is attached to the armature (28), characterized in that the armature (28) is guided in a sleeve (24), the interior of which is in the closed state of the fluid valve is sealed off from the inlet connection (60) by means of a sealing ring (98) and has a fluidic connection to the outlet connection (70), so that a space (112) between the armature (28) and the core (26) is filled with fluid , whose pressure is closed condition corresponds to the pressure at the outlet socket (70).

Description

Die Erfindung betrifft ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil, mit einem Elektromagneten, der eine Spule, einen Kern und einen Anker sowie magnetische Rückschlusselemente aufweist, einem Gehäuse, in dem der Elektromagnet angeordnet ist, einem Einlassstutzen, der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist und in dem ein Umströmungskörper angeordnet ist, der einen Ventilsitz aufweist, einem Auslassstutzen, der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist und einem durchströmbaren Rohr, welches am Anker befestigt ist.The invention relates to a fluid valve through which flow can flow axially, in particular a coolant shut-off valve, with an electromagnet which has a coil, a core and an armature as well as magnetic return elements, a housing in which the electromagnet is arranged, an inlet connection which is located at a first axial end of the housing is fixed and in which a flow body is arranged, which has a valve seat, an outlet nozzle, which is fixed to an opposite axial end of the housing and a flow-through tube, which is fixed to the armature.

Derartige Fluidventile werden auch als Koaxialventile, Hydraulikventile oder Kühlwasserabsperrventile bezeichnet. Diese Fluidventile dienen beispielswiese zur Abschaltung oder Freigabe eines Kühlmittelweges in einem Kraftfahrzeug, um einerseits eine möglichst schnelle Aufheizung der durchströmbaren Aggregate sicherzustellen und andererseits deren Überhitzung zu verhindern. Um eine solche Applikation möglichst kostengünstig ausführen zu können, muss einerseits eine möglichst druckverlustarme Durchströmung des Fluidventils sichergestellt werden, um die aufzubringende Pumpleistung möglichst gering zu halten und andererseits der Stromverbrauch des Fluidventils, welches üblicherweise elektromagnetisch betätigt wird, möglichst gering gehalten werden, um keine zusätzliche Energie zu verbrauchen. Aus diesen Gründen werden Koaxialventile verwendet, welche bei reduziertem Gewicht und geringem Bauraum vertretbare Druckverluste erzeugen und gleichzeitig einen ausreichenden Durchströmungsquerschnitt zur Verfügung stellen. Durch die geringen Baugrößen und daraus folgend kleinen und leichten beweglichen Teilen, ist auch der Stromverbrauch dieser Fluidventile relativ gering.Such fluid valves are also referred to as coaxial valves, hydraulic valves or cooling water shut-off valves. These fluid valves are used, for example, to switch off or release a coolant path in a motor vehicle in order to ensure the fastest possible heating of the flow-through assemblies and to prevent them from overheating. In order to be able to carry out such an application as cost-effectively as possible, on the one hand a flow through the fluid valve with as little pressure loss as possible must be ensured in order to keep the pump power to be applied as low as possible and on the other hand the power consumption of the fluid valve, which is usually actuated electromagnetically, must be kept as low as possible in order to avoid any additional to consume energy. For these reasons, coaxial valves are used, which produce acceptable pressure losses with reduced weight and small installation space and at the same time provide a sufficient flow cross section. Due to the small sizes and the resulting small and light moving parts, the power consumption of these fluid valves is also relatively low.

Ein derartiges Koaxialventil ist beispielswiese aus der EP 1 255 066 A2 bekannt. Dieses Ventil weist ein als Schließkörper dienendes Rohr auf, welches radial innerhalb eines Ankers des Elektromagneten befestigt ist und sich durch den Kern zum entgegengesetzten axialen Ende des Elektromagneten erstreckt. Ankerseitig ist am Gehäuse des Elektromagneten ein Auslassanschlussstutzen befestigt, in dem ein Umströmungskörper mit Ventilsitz ausgebildet ist, auf den das Rohr zum Verschluss des Strömungsquerschnitts aufsetzbar ist. Außerhalb des Rohres zwischen dem Anker und dem Kern befindet sich ein Schmiermittel. In diesem ölgefüllten Raum ist zusätzlich eine Feder angeordnet, die das Rohr über den Anker in seine Schließstellung belastet, so dass es sich um ein stromlos geschlossenes Ventil handelt.Such a coaxial valve is beispielswiese from EP 1 255 066 A2 known. This valve has a tube serving as a closing body, which is fixed radially inwardly of an armature of the electromagnet and extends through the core to the opposite axial end of the electromagnet. On the armature side, an outlet connection piece is fastened to the housing of the electromagnet, in which a flow body with a valve seat is formed, onto which the tube for closing the flow cross section can be placed. A lubricant is located outside the tube between the armature and the core. In this oil-filled space, a spring is also arranged, which loads the pipe into its closed position via the armature, so that the valve is closed without current.

Ein ähnliches, jedoch stromlos offenes Koaxialventil wird in der DE 197 29 553 A1 offenbart. Der Raum, in dem der Anker beweglich angeordnet ist, ist auch hier gegenüber dem zu fördernden Fluid abgedichtet.A similar, but normally open coaxial valve is in the DE 197 29 553 A1 disclosed. The space in which the armature is movably arranged is also sealed here from the fluid to be pumped.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2008 051 759 B3 ein rohrförmiges Ventil mit einem mechanisch verschiebbaren Verschlusskörper bekannt, der auf das Ende eines rohrförmigen Kanalstücks aufsetzbar ist. Ein bewegbarer Anker eines Elektromagneten wird nicht offenbart.Furthermore, from the DE 10 2008 051 759 B3 a tubular valve with a mechanically displaceable closure body is known, which can be placed on the end of a tubular channel piece. A moveable armature of an electromagnet is not disclosed.

Aus der DE 10 2009 060 785 A1 ist ein über ein Steuerfluid betätigbares Koaxialventil bekannt, bei dem ein gerades rohrförmiges Element auf einen Sitz absenkbar ist oder von diesem abhebbar ist. Eine Abdichtung dieses Rohres findet nicht statt.From the DE 10 2009 060 785 A1 a coaxial valve which can be actuated via a control fluid is known, in which a straight tubular element can be lowered onto a seat or can be lifted from it. A sealing of this pipe does not take place.

Die DE 23 15 325 A offenbart ein Dreiwegeventil mit zwei schaltbaren Elektromagneten, wobei einer der Wege axial durch das Ventil verläuft. Die Anker befinden sich vollständig beidseits im Fluid.the DE 23 15 325 A discloses a three-way valve with two switchable electromagnets, one of the ways running axially through the valve. The anchors are completely on both sides in the fluid.

Bei diesen bekannten Koaxialventilen bilden sich jeweils abgeschlossene Räume beidseits des Ankers, so dass dieser entsprechend des in diesen Räumen wirkenden Drucks belastet wird. Hierdurch kann je nach Bauform entweder eine Schließkraft des Fluidventils gesenkt oder verstärkt werden, so dass entweder ein ungewolltes Öffnen nicht zu verhindern ist oder größere Stellkräfte benötigt werden. Zusätzlich ist es je nachdem, ob das Fluidventil voraussichtlich häufiger in seiner geschlossenen oder seiner geöffneten Position verharrt entweder sinnvoller das Fluidventil als stromlos offenes Fluidventil oder als stromlos geschlossenes Fluidventil zu verbauen.In these known coaxial valves, closed spaces are formed on both sides of the armature, so that the armature is loaded according to the pressure acting in these spaces. As a result, depending on the design, either a closing force of the fluid valve can be reduced or increased, so that either unintentional opening cannot be prevented or larger actuating forces are required. In addition, depending on whether the fluid valve is expected to stay in its closed or open position more frequently, it makes more sense to install the fluid valve either as a fluid valve that is open when de-energized or as a fluid valve that is closed when de-energized.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein axial durchströmbares Fluidventil bereit zu stellen, welches möglichst druckausgeglichen geschaltet werden kann, um den Energieverbrauch zu senken und schnelle Schaltzeiten zu ermöglichen und möglichst geringen Bauraum benötigt. Zusätzlich soll es ermöglicht werden dieses Fluidventil sowohl als stromlos offenes als auch als stromlos geschlossenes Fluidventil zu verwenden, ohne andere Bauteile verbauen zu müssen.The task therefore arises of providing a fluid valve through which flow can flow axially, which can be switched in a pressure-balanced manner as far as possible in order to reduce energy consumption and enable fast switching times and require the smallest possible installation space. In addition, it should be possible to use this fluid valve both as a normally open and as a normally closed fluid valve without having to install other components.

Diese Aufgabe wird durch ein axial durchströmbares Fluidventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a fluid valve through which flow can flow axially.

Dadurch, dass der Anker in einer Hülse geführt ist, deren Inneres im geschlossenen Zustand des Fluidventils gegenüber dem Einlassstutzen mittels eines Dichtringes abgedichtet ist und zum Auslassstutzen eine fluidische Verbindung aufweist, so dass ein Raum zwischen dem Anker und dem Kern mit Fluid gefüllt ist, dessen Druck im geschlossenen Zustand dem Druck am Auslassstutzen entspricht, wird ein bezüglich der bewegten Teile druckausgeglichenes Fluidventil geschaffen, welches mit einer geringen elektromagnetischen Kraft geschaltet werden kann. Zusätzlich weist dieses Fluidventil bei kleinem Bauraum einen hohen Durchfluss auf. Unter geschlossenem Ventil wird im Sinne der Anmeldung ein Ventil verstanden, bei dem durch Auflage eines Verschlussgliedes auf dem Ventilsitz ein Fluidstrom unterbrochen ist. Bei geöffnetem Fluidventil stellt sich ein vollständiger Druckausgleich über die beweglichen Teile ein.Because the armature is guided in a sleeve, the interior of which is sealed off from the inlet connection by means of a sealing ring when the fluid valve is in the closed state and has a fluidic connection to the outlet connection, so that there is a space between the armature and the core is filled with fluid whose pressure in the closed state corresponds to the pressure at the outlet connection, a fluid valve that is pressure-balanced with respect to the moving parts is created, which can be switched with a small electromagnetic force. In addition, this fluid valve has a high flow rate in a small installation space. In the context of the application, a closed valve is understood to mean a valve in which a fluid flow is interrupted by a closing element resting on the valve seat. When the fluid valve is open, there is complete pressure equalization across the moving parts.

Vorzugsweise liegt das Rohr axial gegen den Anker an und ein vom Rohr weg weisendes ringförmiges Ende des Ankers und ein vom Anker weg weisendes ringförmiges Ende des Rohres weisen einen gleichen Durchmesser auf, wobei die beiden ringförmigen axialen Enden als Auflageflächen nutzbar sind, welche mit einem Ventilsitz zusammenwirken. Dies ermöglicht einen beidseitigen Verschluss durch das Rohr beziehungsweise durch den Anker durch Ausbildung eines gegenüberliegenden Ventilsitzes.Preferably, the tube abuts axially against the armature and an annular end of the armature pointing away from the tube and an annular end of the tube pointing away from the armature have the same diameter, the two annular axial ends being usable as bearing surfaces which can be fitted with a valve seat work together. This enables a closure on both sides by the tube or by the armature by forming an opposite valve seat.

In einer hierzu weiterführenden Ausbildung sind der Einlassstutzen und der Auslassstutzen jeweils beidseits des Gehäuses befestigbar, so dass entweder die ringförmige Auflagefläche des Ankers oder die ringförmige Auflagefläche des Rohres mit dem Ventilsitz des Umströmungskörpers zusammenwirkt. Auf diese Weise wird es möglich, bei identischen verwendeten Bauteilen das Fluidventil entweder als stromlos offenes oder als stromlos geschlossenes Fluidventil auszubilden, wodurch je nach Einbauort oder Funktion gleiche Bauteile verwendet werden können und immer die energetisch günstigere Bauweise genutzt werden kann.In a further development, the inlet connector and the outlet connector can each be fastened on both sides of the housing, so that either the ring-shaped bearing surface of the armature or the ring-shaped bearing surface of the tube interacts with the valve seat of the flow-around body. In this way it is possible, with identical components used, to design the fluid valve either as a normally open or as a normally closed fluid valve, whereby the same components can be used depending on the installation location or function and the energetically more favorable design can always be used.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn am Kern eine zum Anker weisende Anlagefläche ausgebildet ist, gegen die eine Druckfeder anliegt, deren entgegengesetztes Ende gegen ein axiales Ende des Ankers anliegt, da in diesem Fall eine der Endstellungen des Fluidventils ohne Energieverbrauch zuverlässig gehalten werden kann.In addition, it is advantageous if a contact surface pointing towards the armature is formed on the core, against which a compression spring rests, the opposite end of which rests against an axial end of the armature, since in this case one of the end positions of the fluid valve can be reliably held without consuming energy.

In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausführungsform weist der Kern eine radial innere ringförmige Ausnehmung auf, die durch die Anlagefläche der Druckfeder am Kern axial begrenzt ist, wodurch bei dieser Bauweise die Feder zum Öffnen oder Schließen des Fluidventils keinen zusätzlichen Bauraum benötigt.In a further advantageous embodiment, the core has a radially inner annular recess which is axially delimited by the contact surface of the compression spring on the core, so that with this design the spring for opening or closing the fluid valve does not require any additional space.

In einer hierzu erneut weiterführenden Ausbildung der Erfindung liegt die Druckfeder mit ihrem zum Kern entgegengesetzten axialen Ende gegen einen ringförmigen Vorsprung des Ankers an, der bei Bestromung des Elektromagneten zumindest teilweise in die ringförmige Ausnehmung des Kerns eintaucht. Durch eine derartige Ausbildung wird die Anziehungskraft zwischen Anker und Kern bei gleichbleibender Bestromung erhöht, so dass eine kleinere Spule verwendet werden kann, um eine gleiche Betätigungskraft zu erzeugen.In a further development of the invention, the compression spring rests with its axial end opposite the core against an annular projection of the armature, which at least partially dips into the annular recess of the core when the electromagnet is energized. Such a design increases the attractive force between the armature and the core while the current flow remains the same, so that a smaller coil can be used to generate the same actuating force.

Des Weiteren weist der Anker vorzugsweise eine Radialnut auf, in der ein nicht magnetisierbarer Anschlagring angeordnet ist, gegen den der Kern im bestromten Zustand des Elektromagneten anliegt. Entsprechend bleibt ein geringer Abstand zwischen dem Kern und dem Anker auch in der bestromten Stellung erhalten, wodurch ein Haften des Ankers am Kern zuverlässig verhindert wird.Furthermore, the armature preferably has a radial groove in which a non-magnetizable stop ring is arranged, against which the core rests when the electromagnet is energized. Accordingly, a small distance between the core and the armature is maintained even in the energized position, as a result of which the armature is reliably prevented from sticking to the core.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Umströmungskörper und dem Gehäuse ein Stützring eingeklemmt ist, dessen radial innerer Bereich axial gegenüberliegend zum Dichtring angeordnet ist. Dieser Stützring dient einer druckverlustarmen Führung des Fluids im geöffneten Zustand des Fluidventils. Gleichzeitig wird eine leichte Montage der Dichtungen erzielt, da eine gute Erreichbarkeit bei der Montage sichergestellt wird.In addition, it is advantageous if a support ring is clamped between the flow-around body and the housing, the radially inner area of which is arranged axially opposite the sealing ring. This support ring serves to guide the fluid with low pressure loss when the fluid valve is in the open state. At the same time, easy assembly of the seals is achieved, since good accessibility during assembly is ensured.

Vorzugsweise weist die Hülse an ihrem ersten axialen Ende eine ringförmige sich radial erstreckende Einschnürung auf, die gegenüberliegend zum Anker angeordnet ist und am entgegengesetzten axialen Ende eine stufenförmige Erweiterung auf, die einen ringförmigen Vorsprung des Auslassstutzens oder des Stützringes des Einlassstutzens umgreift und an deren radialen Außenseite eine Dichtung angeordnet ist, die radial von innen gegen einen Vorsprung des Gehäuses anliegt. Diese Hülse begrenzt somit den fluidgefüllten Raum im Inneren der Spule. Gleichzeitig wird die Bewegung des Ankers durch die Hülse begrenzt. Mittels der zwischengelegten Dichtung wird ein Eindringen des Fluids in die Spule verhindert.Preferably, the sleeve has at its first axial end an annular, radially extending constriction, which is arranged opposite the armature, and at the opposite axial end, a stepped enlargement, which encompasses an annular projection of the outlet connection or the support ring of the inlet connection and on the radial outside thereof a seal is arranged, which abuts radially from the inside against a projection of the housing. This sleeve thus delimits the fluid-filled space inside the coil. At the same time, the movement of the armature is limited by the sleeve. The interposed seal prevents the fluid from penetrating into the coil.

Besonders vorteilhaft ist der Dichtring zur Abdichtung des Inneren der Hülse gegenüber dem Einlassstutzen als Lippendichtring ausgeführt, dessen Lippenenden axial zum Stützring weisen und dessen Lippenträger gegen die Einschnürung der Hülse oder gegen den Kern anliegt. Entsprechend ist die Lage des Dichtrings im Fluidventil fixiert und somit der Raum in der Hülse gegenüber der Einlassseite im geschlossenen Zustand des Fluidventils zuverlässig abgedichtet, denn derartig angeordnete Lippendichtringe verbessern bei erhöhtem Druck auch ihre Dichtwirkung, indem durch das Druckgefälle die Anpresskraft der Dichtlippen zum gegenüberliegenden Gehäuse erhöht wird.The sealing ring for sealing the interior of the sleeve relative to the inlet connection is particularly advantageously designed as a lip sealing ring, the lip ends of which point axially towards the support ring and the lip carrier of which rests against the constriction of the sleeve or against the core. Accordingly, the position of the sealing ring in the fluid valve is fixed and thus the space in the sleeve relative to the inlet side is reliably sealed when the fluid valve is closed, because lip sealing rings arranged in this way also improve their sealing effect at increased pressure by the pressure drop reducing the contact pressure of the sealing lips to the opposite housing is increased.

Vorzugsweise liegt eine radial innere Dichtlippe des Lippendichtrings radial gegen den Anker oder das Rohr an, und eine radial äußere Dichtlippe radial gegen den ringförmigen Vorsprung des Stützrings an. Auf diese Weise wird eine hochwirksame Dichtung gegenüber dem Einlassstutzen erzeugt.Preferably, a radially inner sealing lip of the lip seal ring bears radially against the armature or tube, and a radially outer sealing lip radially against the annular projection of the support ring. This creates a highly effective seal against the inlet port.

Es wird somit ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil, geschaffen, welches bei sehr guter Durchflusscharakteristik sehr wenig Bauraum benötigt. Auch kann der elektromagnetische Kreis klein ausgelegt werden, wodurch sowohl der Energieverbrauch als auch die Herstellkosten gesenkt werden. Nicht zuletzt kann ein aus gleichen Bauteilen bestehendes Fluidventil sowohl als stromlos offenes als auch als stromlos geschlossenes Fluidventil aufgebaut werden, wodurch die Einsatzmöglichkeiten und Einbauorte erweitert werden.A fluid valve through which flow can flow axially, in particular a coolant shut-off valve, is thus created which, with very good flow characteristics, requires very little installation space. Also, the electromagnetic circuit can be made small, thereby reducing both power consumption and manufacturing cost. Last but not least, a fluid valve consisting of the same components can be constructed both as a normally open fluid valve and as a normally closed fluid valve, which expands the possible uses and installation locations.

Zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer axial durchströmbarer Fluidventile, sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden anhand Ihrer Verwendung als Kühlwasserabsperrventil beschrieben.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos offener Version in geschnittener Darstellung.
2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos geschlossener Version in geschnittener Darstellung.

Two exemplary embodiments according to the invention of fluid valves through which flow can flow axially are shown in the figures and are described below with reference to their use as cooling water shut-off valves.

1 shows a side view of a fluid valve according to the invention in a normally open version in a sectional representation.
2 shows a side view of a fluid valve according to the invention in a normally closed version in a sectional view.

Das erfindungsgemäße axial durchströmbare Fluidventil weist einen Elektromagneten 10 auf, der in einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Elektromagnet 10 besteht aus einer Spule 14, die auf einen Spulenträger 16 gewickelt ist, sowie Rückschlusselementen 18, 20, 22, welche durch zwei an den axialen Enden des Spulenträgers 16 angeordnete Rückschlussbleche 18, 20 sowie ein die Spule 14 umgebendes Joch 22 gebildet werden. Im Innern des Spulenträgers 16 beziehungsweise des Gehäuses 12 ist eine Hülse 24 befestigt, in deren Innern ein Kern 26 des Elektromagneten 10 befestigt ist und in der ein Anker 28 des Elektromagneten 10 gleitbeweglich angeordnet ist. Zur Bestromung der Spule 14 ist am Gehäuse 12 ein Stecker 30 ausgebildet, dessen elektrische Kontaktfahnen 32 sich durch das Gehäuse 12 zur Spule 14 erstrecken.The fluid valve according to the invention through which flow can flow axially has an electromagnet 10 which is arranged in a housing 12 . The electromagnet 10 consists of a coil 14, which is wound onto a coil carrier 16, and return elements 18, 20, 22, which are formed by two return plates 18, 20 arranged at the axial ends of the coil carrier 16 and a yoke 22 surrounding the coil 14 . Inside the coil support 16 or the housing 12, a sleeve 24 is fixed, inside which a core 26 of the electromagnet 10 is fixed and in which an armature 28 of the electromagnet 10 is slidably disposed. A connector 30 is formed on the housing 12 for energizing the coil 14 , the electrical contact lugs 32 of which extend through the housing 12 to the coil 14 .

Der Kern 26 weist eine radial innere, zur Hülse 24 offene, umfängliche Ausnehmung 34 auf, welche sich vom Anker 28 aus betrachtet bis an eine Anlagefläche 36 erstreckt, gegen die eine Druckfeder 38 anliegt, welche unter Vorspannung an ihrem entgegengesetzten Ende gegen einen ringförmigen Vorsprung 40 des Ankers 28 anliegt und die Hülse 24 in diesem Bereich umgibt. Der radial innere ringförmige Vorsprung 40 am axialen Ende 41 des Ankers 28 ist korrespondierend zu einem sich von der Ausnehmung 34 des Kerns 26 im radial äußeren Bereich erstreckenden konischen Vorsprung 42 ausgebildet, wodurch der Anker 28 bei Bestromung der Spule 14 teilweise in den Kern 26 eintauchen kann. Um ein Anschlagen des Ankers 28 am Kern 26 und ein daraus folgendes Haften des Ankers 28 am Kern 26 zu verhindern, ist am Ende des Vorsprungs 40 des Ankers 28 eine umlaufende Radialnut 44 ausgebildet, in der ein nicht magnetisierbarer Anschlagring 46 angeordnet ist, gegen den der Kern 26 im bestromten Zustand anliegt.The core 26 has a radially inner peripheral recess 34 open to the sleeve 24, which, as seen from the armature 28, extends to a bearing surface 36 against which a compression spring 38 rests, which is prestressed at its opposite end against an annular projection 40 of the armature 28 rests and surrounds the sleeve 24 in this area. The radially inner annular projection 40 on the axial end 41 of the armature 28 is designed to correspond to a conical projection 42 extending from the recess 34 of the core 26 in the radially outer region, as a result of which the armature 28 partially dips into the core 26 when the coil 14 is energized can. In order to prevent the armature 28 from striking the core 26 and the armature 28 from sticking to the core 26 as a result, a circumferential radial groove 44 is formed at the end of the projection 40 of the armature 28, in which a non-magnetizable stop ring 46 is arranged against which the core 26 rests in the energized state.

Im radial inneren Bereich des ringförmigen Vorsprungs 40 des Ankers 28 ist dieser mit einem Rohr 48 verbunden, welches sich durch den Kern 26 erstreckt und mit dem Anker 28 bewegt wird. Der Anker 28 weist an seinem zum Rohr 48 weisenden Ende eine düsenartige Einschnürung 50 auf. Mit diesem Querschnitt setzt sich das Rohr 48 im radial inneren Bereich der Druckfeder 38 zunächst bis zu einer Erweiterung 52 fort, hinter der das Rohr 48 den gleichen Durchmesser aufweist, wie ein vom Rohr 48 weg weisendes Ende 54 des Ankers 28, welches ebenso wie ein vom Anker 28 weg weisendes Ende 56 des Rohres 48 eine dünne ringförmige Fläche aufweist, welche als Auflagefläche für einen korrespondierenden Ventilsitz 58 dienen kann, welcher in einem Einlassstutzen 60 angeordnet ist.In the radially inner region of the annular projection 40 of the armature 28, the latter is connected to a tube 48 which extends through the core 26 and is moved with the armature 28. The armature 28 has a nozzle-like constriction 50 at its end pointing towards the tube 48 . With this cross-section, the tube 48 continues in the radially inner region of the compression spring 38 initially up to an extension 52, behind which the tube 48 has the same diameter as an end 54 of the armature 28 pointing away from the tube 48, which also has a The end 56 of the tube 48 pointing away from the armature 28 has a thin annular surface which can serve as a bearing surface for a corresponding valve seat 58 which is arranged in an inlet connection 60 .

Das Gehäuse 12 des Fluidventils weist an seinen axialen Enden sich axial erstreckende ringförmige Vorsprünge 62, 64 auf, die jeweils von einem korrespondierenden ringförmigen Vorsprung 66, 68 des Einlassstutzens 60 sowie eines Auslassstutzens 70 unmittelbar unter Zwischenlage eines O-Rings 72 umgriffen werden. Auf diesen Vorsprüngen 62, 64 können entsprechend der Einlassstutzen 60 und der Auslassstutzen 70 beispielsweise durch Laserschweißen befestigt werden.The housing 12 of the fluid valve has at its axial ends axially extending annular projections 62, 64, each of which is encompassed by a corresponding annular projection 66, 68 of the inlet connector 60 and an outlet connector 70 directly with the interposition of an O-ring 72. The inlet connector 60 and the outlet connector 70 can be attached to these projections 62, 64, for example by laser welding.

Der Auslassstutzen 70 weist auch in seinem radial weiter innenliegenden Bereich einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 74 auf, der den Vorsprung 62 des Gehäuses 12 von innen umgreift und bei dem in 1 dargestellten Fluidventil das axiale Ende 54 des Ankers 28 umgibt und radial innerhalb des Vorsprungs 64 angeordnet ist sowie beim in 2 dargestellten Fluidventil das axiale Ende 56 des Rohres 48 unmittelbar umgibt und radial innerhalb des Vorsprungs 62 angeordnet ist.The outlet connector 70 also has, in its radially inner region, an axially extending annular projection 74 which encompasses the projection 62 of the housing 12 from the inside and in which in 1 The fluid valve shown surrounds the axial end 54 of the armature 28 and is arranged radially inside the projection 64 and at the in 2 The fluid valve shown immediately surrounds the axial end 56 of the tube 48 and is arranged radially inward of the projection 62 .

Der Einlassstutzen 60 weist einen Absatz 76 auf, über den ein äußerer Umfangsring 77 eines Umströmungskörpers 78 sowie ein äußerer Umfang eines Stützrings 80 bei der Befestigung des Einlassstutzens 60 gegen den ringförmigen Vorsprung 62 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 und den Vorsprung 64 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 geklemmt wird, so dass der Stützring 80 und der Umströmungskörper 78, der gleichzeitig den Ventilsitz 58 bildet, in ihrer Lage fixiert sind.The inlet connector 60 has a shoulder 76 over which an outer peripheral ring 77 of a flow body 78 and an outer periphery of a support ring 80 when fastening the inlet connector 60 against the annular projection 62 of the housing 12 in the embodiment according to 1 and the projection 64 of the housing 12 in the embodiment according to FIG 2 is clamped, so that the support ring 80 and the flow around body 78, which also forms the valve seat 58, are fixed in position.

Der Umströmungskörper 78 ist achssymmetrisch ausgebildet und weist eine mittlere konvexe Anströmfläche 82 auf, an die sich weiter radial außen liegend eine konkave Anströmfläche 84 anschließt. Diese geht über einen Radius in eine zunächst im radial äußeren Bereich konvexe Abströmfläche 86 über, von der aus sich nach radial außen vier Stege 89 erstrecken, über die der Umströmungsbereich des Umströmungskörpers am Umfangsring 77 befestigt ist und zwischen denen der Fluidstrom von der Anströmseite zur Abströmseite und damit in das Rohr 48 beziehungsweise den hohlen Anker 28 gelangen kann. An die konvexe Abströmfläche 86 schließt sich ein planer Bereich an, der den Ventilsitz 58 bildet und von dem aus sich eine konkave Abströmfläche 88 bis zur Mittelachse des Umströmungskörpers 78 erstreckt.The flow-around body 78 is axially symmetrical and has a central, convex inflow surface 82, which is adjoined by a concave inflow surface 84 lying further radially on the outside. This merges over a radius into an outflow surface 86, which is initially convex in the radially outer area, from which four webs 89 extend radially outwards, via which the flow area of the flow-around body is attached to the peripheral ring 77 and between which the fluid flow from the inflow side to the outflow side and thus can get into the tube 48 or the hollow anchor 28. The convex outflow surface 86 is adjoined by a planar area which forms the valve seat 58 and from which a concave outflow surface 88 extends to the center axis of the flow-around body 78 .

Der sich axial an den Umströmungskörper 78 anschließende Stützring 80, welcher mit seinem Außenumfang zwischen dem Umfangsring 77 des Umströmungskörpers 78 und dem Vorsprung 62 des Gehäuses 12 eingeklemmt ist, weist eine radial innere Strömungsleitfläche 90, welche sich konkav nach radial innen erstreckt und mit einem radial inneren Bereich 92, der sich radial erstreckt und gegenüberliegend zum Ende 54 des Ankers 28 bei der Version gemäß 2 beziehungsweise zum Ende 56 des Rohres 48 endet. Im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Teil und dem sich radial erstreckenden Teil der Strömungsleitfläche 90 erstreckt sich von der axial gegenüberliegenden Seite des Stützrings 80 ein ringförmiger Vorsprung 94.The support ring 80, which adjoins the flow-around body 78 axially and is clamped with its outer circumference between the circumferential ring 77 of the flow-around body 78 and the projection 62 of the housing 12, has a radially inner flow guide surface 90, which extends concavely radially inward and with a radial inner portion 92 extending radially and opposite end 54 of armature 28 in the version shown in FIG 2 or to the end 56 of the tube 48 ends. In the transition area between the concave part and the radially extending part of the flow guide surface 90, an annular projection 94 extends from the axially opposite side of the support ring 80.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 wird dieser ringförmige Vorsprung von einer stufenförmigen Erweiterung 96 am Ende der Hülse 24 radial umgeben und liegt radial innen gegen ein Ende des Kerns 26 und einen axial gegen den Kern 26 anliegenden Dichtring 98, der als Lippendichtring ausgebildet ist, an. Im radial äußeren Bereich wird diese stufenförmige Erweiterung 96 der Hülse 24 von einer Dichtung 100 umgeben, der im radial äußeren Bereich gegen den Vorsprung 62 des Gehäuses 12 anliegt.In the embodiment according to the 1 This annular projection is surrounded radially by a stepped widening 96 at the end of the sleeve 24 and bears radially inward against one end of the core 26 and against a sealing ring 98 which rests axially against the core 26 and is designed as a lip sealing ring. In the radially outer area, this step-shaped expansion 96 of the sleeve 24 is surrounded by a seal 100 which rests against the projection 62 of the housing 12 in the radially outer area.

Der Lippendichtring 98 liegt mit seinem sich radial erstreckenden Lippenträger 102 gegen das axiale Ende des Kerns 26 an. Vom Lippenträger 102 aus erstrecken sich an den radialen Enden zwei Dichtlippen 104, 106, wovon die radial innere Dichtlippe 104 von radial außen gegen das Rohr 48 anliegt und die radial äußere Dichtlippe 106 gegen den Vorsprung 94 des Stützrings 80 anliegt. Die Lippenenden 108 sind gegenüberliegend zum radial inneren Bereich 92 des Stützrings 80 orientiert.The lip seal ring 98 rests against the axial end of the core 26 with its radially extending lip support 102 . Two sealing lips 104 , 106 extend at the radial ends from the lip carrier 102 , of which the radially inner sealing lip 104 bears against the tube 48 from the radial outside and the radially outer sealing lip 106 bears against the projection 94 of the support ring 80 . The lip ends 108 are oriented opposite to the radially inner portion 92 of the support ring 80 .

Bei der Ausführung gemäß 2 werden die gleichen Bauteile verwendet, jedoch werden der Einlassstutzen 60 mit dem Umströmungskörper 78 und dem Stützring 80 sowie dem Lippendichtring 98 am anderen Ende des Gehäuses 12 angeordnet. Entsprechend liegt der Lippendichtring 98 mit seinem Lippenträger gegen eine ringförmige, sich radial erstreckende Einschnürung 110 der Hülse 24 an, welche den Verstellweg des Ankers 28 zum Einlassstutzen 60 begrenzt. Die radial innere Dichtlippe 104 liegt entsprechend radial gegen das dünne Ende 54 des Ankers 28 an.When executing according to 2 the same components are used, but the inlet connector 60 with the flow body 78 and the support ring 80 and the lip seal ring 98 are arranged at the other end of the housing 12 . Correspondingly, the lip seal ring 98 rests with its lip support against an annular, radially extending constriction 110 of the sleeve 24, which limits the adjustment path of the armature 28 to the inlet connection piece 60. The radially inner sealing lip 104 accordingly bears radially against the thin end 54 of the armature 28 .

Dieser Aufbau bedeutet für beide Ausführungsbeispiele, das ein Raum 112 zwischen dem axialen Ende 41 des Ankers 28 und dem Kern 26, in dem auch die Druckfeder 38 angeordnet ist, immer mit einem Fluid gefüllt ist, welches einen Druck aufweist, der dem Druck am Auslassstutzen 70 entspricht, da durch den Lippendichtring 98 bei geschlossenem Ventil ein Einströmen des Fluids vom Einlassstutzen 60 entlang des Endes 54 des Ankers bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 oder entlang des axialen Endes 56 des Rohres 48 beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 in diesen Raum 112 verhindert wird, da die Dichtlippen 104, 106 durch den an dieser Seite höheren Druck radial gegen die radial inneren und äußeren Bauteile gedrückt werden, gegen die sie anliegen. Das Fluid gelangt entsprechend lediglich vom Auslassstutzen 70 entlang des Spaltes zwischen dem Rohr 48 und dem Kern 26 in 2 beziehungsweise entlang des Spaltes zwischen der Hülse 24 und dem Anker 28 in den Raum 112, der entsprechend mit Fluid gefüllt ist, während durch die Dichtung 100 sowie eine Dichtung 114, welche sich ankerseitig zwischen der Hülse 24 und dem Vorsprung 64 des Gehäuses 12 befindet, ein Fluidstrom zum Elektromagneten 10 im Außenbereich der Hülse 26 zuverlässig verhindert wird. Da sich die beweglichen Elemente Anker 28 und Rohr 48 vollständig auf der Seite befinden, an der der Auslassdruck herrscht, kann dieses Fluidventil mit geringen elektromagnetischen Kräften geschaltet werden, da ein Druckausgleich an den beweglichen Teilen vorliegt, so dass lediglich die Rückstellkraft der Druckfeder 38 überwunden werden muss, um das Fluidventil zu schalten. So kann die Baugröße sowie der Energieverbrauch des Fluidventils reduziert werden. Sobald das Ventil geöffnet wird, wird sich der Druck über die Spalte in kürzester Zeit ausbreiten, wodurch ein Druckausgleich an den bewegten Teilen des Fluidventils entsteht, so dass zum Schalten lediglich die vorhandene Reibung sowie die Federkraft überwunden werden müssen.For both exemplary embodiments, this structure means that a space 112 between the axial end 41 of the armature 28 and the core 26, in which the compression spring 38 is also arranged, is always filled with a fluid which has a pressure which corresponds to the pressure at the outlet connection 70 corresponds, since through the lip seal ring 98 when the valve is closed, an inflow of fluid from the inlet connection 60 along the end 54 of the armature in the exemplary embodiment according to FIG 2 or along the axial end 56 of the tube 48 in the embodiment according to FIG 1 into this space 112 is prevented, since the sealing lips 104, 106 are pressed radially against the radially inner and outer components against which they rest due to the higher pressure on this side. Accordingly, the fluid only enters from the outlet connection 70 along the gap between the tube 48 and the core 26 2 or along the gap between the sleeve 24 and the armature 28 in the space 112, which is correspondingly filled with fluid, while through the seal 100 and a seal 114, which is located on the armature side between the sleeve 24 and the projection 64 of the housing 12, a fluid flow to the electromagnet 10 in the outer area of the sleeve 26 is reliably prevented. Since the moving elements armature 28 and tube 48 are completely on the side where the outlet pressure prevails, this fluid valve can be switched with low electromagnetic forces, since there is pressure equalization on the moving parts, so that only the restoring force of the compression spring 38 is overcome must be used to switch the fluid valve. In this way, the size and the energy consumption of the fluid valve can be reduced. As soon as the valve is opened, the pressure spreads across the gaps in a very short time, resulting in a pressure equalization on the moving parts of the fluid valve, so that only the existing friction and the spring force have to be overcome for switching.

Durch diesen besonderen Aufbau kann der Einlassstutzen 60 inklusive des Umströmungskörpers 78 und des Stützringes 80 sowie des Lippendichtringes 98 mit dem Auslassstutzen 70 getauscht werden, was zur Folge hat, dass dieses Fluidventil, ohne andere Bauteile verwenden zu müssen sowohl stromlos geschlossen als auch stromlos offen ausgeführt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 muss zum Verschluss des Fluidventils der Elektromagnet 10 bestromt werden, damit das Ende 56 des Rohres 48 auf dem Ventilsitz 58 des Umströmungskörpers 78 aufliegt, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 der Elektromagnet 10 betätigt werden muss, um das Ende 54 des Ankers 28 vom Ventilsitz 58 abzuheben.Due to this special construction, the inlet connection 60 including the flow body 78 and the support ring 80 as well as the lip sealing ring 98 can be exchanged with the outlet connection 70, with the result that this fluid valve, without having to use other components, it can be both normally closed and normally open. In the embodiment according to 1 must be energized to close the fluid valve of the electromagnet 10 so that the end 56 of the tube 48 rests on the valve seat 58 of the flow-around body 78, while in the embodiment according to FIG 2 the electromagnet 10 must be actuated in order to lift the end 54 of the armature 28 from the valve seat 58.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen möglich sind. Beispielsweise müssen die beiden Auflageflächen nicht unbedingt gleich sein, sondern können sich gegebenenfalls zur Einstellung der Druckverlustkurven voneinander unterscheiden. Auch kann bei dem in 1 dargestellten, stromlos offenen Ventil gegebenenfalls auf den Anschlagring verzichtet werden, da der maximale Hub des Ankers zum Kern durch den Abstand zwischen dem Ventilsitz und dem Rohr eingestellt werden kann.It should be clear that the scope of protection of the present main claim is not limited to the described embodiment, but various modifications are possible. For example, the two contact surfaces do not necessarily have to be the same, but can differ from one another, if necessary, in order to set the pressure loss curves. Also can at the in 1 shown, normally open valve may be dispensed with the stop ring, since the maximum stroke of the armature to the core can be adjusted by the distance between the valve seat and the tube.

Claims

Fluid valve through which flow can flow axially, having an electromagnet (10) which has a coil (14), a core (26) and an armature (28) and magnetic return elements (18, 20, 22), a housing (12) in which the electromagnet (10) is arranged, an inlet connector (60) which is attached to a first axial end of the housing (12) and in which a flow body (78) is arranged which has a valve seat (58), an outlet connector (70), which is attached to an opposite axial end of the housing (12) and a pipe (48) through which flow can take place, which is attached to the armature (28), characterized in that the armature (28) is guided in a sleeve (24), the interior of which in the closed state of the fluid valve is sealed off from the inlet connection (60) by means of a sealing ring (98) and has a fluidic connection to the outlet connection (70), so that a space (112) between the armature (28) and the core (26) Fluid is filled, the pressure in closed open state corresponds to the pressure at the outlet socket (70).

Fluid valve that can be flown through axially claim 1 , characterized in that the tube (48) abuts axially against the armature (28) and an annular end (54) of the armature (28) pointing away from the tube (48) and an annular end (56) pointing away from the armature (28) ) of the tube (48) have the same diameter, the two annular axial ends (54, 56) being usable as bearing surfaces which cooperate with the valve seat (58).

Fluid valve that can be flown through axially claim 2 , characterized in that the inlet connector (60) and the outlet connector (70) can each be fastened on both sides of the housing (12), so that either the annular bearing surface (54) of the armature (28) or the annular bearing surface (56) of the tube ( 28) interacts with the valve seat (58) of the flow-around body (78).

Fluid valve through which flow can flow axially according to one of the preceding claims, characterized in that a contact surface (36) pointing towards the armature (28) is formed on the core (26) and against which a compression spring (38) rests, the opposite end of which rests against an axial end (41 ) of the armature (28).

Fluid valve that can be flown through axially claim 4 , characterized in that the core (26) has a radially inner annular recess (34) which is limited axially by the contact surface (36) of the compression spring (38) on the core (26).

Fluid valve that can be flown through axially claim 5 , characterized in that the axial end of the compression spring (38) opposite the core (26) bears against an annular projection (40) at the end (41) of the armature (28), which, when the electromagnet (10) is energized, at least partially in the annular recess (34) of the core (26) is immersed.

Fluid valve through which flow can flow axially according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (28) has a radial groove (44) in which a non-magnetizable stop ring (46) is arranged, against which the core (26) presses when the electromagnet ( 10) is present.

Fluid valve through which flow can flow axially according to one of the preceding claims, characterized in that a support ring (80) is clamped between the flow-around body (78) and the housing (12), the radially inner region (92) of which is arranged axially opposite the sealing ring (98).

Axial flow-through fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (24) has at its first axial end an annular, radially extending constriction (110) which is arranged opposite the armature (28) and on the opposite has a stepped extension (96) at the axial end, which surrounds an annular projection (74) of the outlet connector (70) or an annular projection (94) of the support ring (80) of the inlet connector (60) and on the radial outside of which a seal (100 ) is arranged, which abuts radially from the inside against a projection (62) of the housing (12).

Fluid valve that can be flown through axially claim 9 , characterized in that the sealing ring (98) for sealing the interior of the sleeve (24) in relation to the inlet connector (60) is designed as a lip sealing ring, the lip ends (108) of which point axially towards the support ring (80) and the lip carrier (102) of which faces towards the constriction (110) of the sleeve (24) or against the core (26).

Axially through-flow fluid valve according to one of claims 9 or 10 characterized in that a radially inner sealing lip (104) of the lip seal ring (98) bears radially against the armature (28) or tube (48) and a radially outer sealing lip (106) radially against the annular projection (94) of the support ring (80) is present.