DE102017000445A1

DE102017000445A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102017000445A1
Application number: DE102017000445.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Staiger; Bruno Staiger; Peter Kohfink; Marcus Wieduwilt; Stefan Waldinsperger; Wolfgang Lahyer
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Das Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen. Es besitzt ein Kunststoffgehäuse, einen Eingang, einen Ausgang, eine Ventilkammer, einen Plattenanker mit einer metallischen Ankerscheibe, mindestens einen metallischen Ventilsitz sowie eine Elektrospule und einen Magnetkern, der einen Innenkern und einen Außenkern aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei bewährten Ventilen dieser Art sind wesentliche Teile wie Gehäuse, Ventilkörper und Ventilsitz aus Kunststoff hergestellt. Dabei ist es nicht auszuschließen, dass insbesondere bei extremen Umgebungsverhältnissen und hoher Ventilschalthäufigkeit zum Beispiel Abnutzungen und/oder Verformungen im Bereich des Ventilsitzes auftreten, die zu Funktionsbeeinträchtigungen führen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorbeschriebenen Nachteile vermieden und mit einfachen Mitteln eine hohe Ventilsitzstandfestigkeit sowie eine dauerhaft zuverlässige Funktionstüchtigkeit erzielt werden.
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 dargestellte Ventil ist für gasförmige und flüssige Medien vorgesehen. Es ist bezüglich einer Mittenachse 1 als im Wesentlichen kreiszylindrischer Körper ausgebildet und besitzt einen aus Kunststoff bestehenden Ventilkörper 2 sowie für eine elektromagnetische Ventilbetätigung einen mit dem Ventilkörper 2 verbundenen Magnetkopf 3. Im Ventilkörper 2 ist eine Ventilkammer 4 ausgebildet, die von einer aus Kunststoff gebildeten Umfangswand 5 des Ventilkörpers 2 mitbegrenzt ist. Die In der Zeichnung untere Seite des Ventilkörpers 2 ist offen, so dass hier ein Ausgang 6 für das Medium gegeben ist.
In der Ventilkammer 4 befindet sich ein axial verlagerbarer Plattenanker 7, der koaxial zur Mittenachse 1 eine metallische Ankerscheibe 8, die von einer oder mehreren Durchgangsbohrungen durchsetzt sein kann, und eine dünne Scheibenfeder 9 aufweist, Die Ankerscheibe 8 und die Scheibenfeder 9 können zweckmäßig zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Die Ankerscheibe 8 weist an der der Scheibenfeder 9 abgewandten Oberseite eine mit hoher Festigkeit gegen Verschleiß ausgeführte plane Dichtfläche 10 auf.
Der obere Teil der Ventilkammer 4 ist im Wesentlichen von dem auf dem Ventilkörper 2 befindlichen Magnetkopf 3 begrenzt. Der Magnetkopf 3 besitzt einen Magnetkern, der einen rundstabförmigen Innenkern 11 und einen im Durchmesser größeren rohrförmigen Außenkern 12 umfasst, die koaxial zur Mittenachse 1 angeordnet sind. In dem Ringraum zwischen dem Innenkern 11 und dem Außenkern 12 ist ebenfalls koaxial zur Mittenachse 1 eine Elektrospule 13 vorgesehen, die auf einem Spulenkörter 14 angeordnet ist.
Der Magnetkopf 3 ist von einer Außenwand 15 umschlossen, die wie die Umfangswand 5 des Ventilkörpers 2 aus Kunststoff besteht und mit letzterer vorzugsweise als materialeinheitlich einstückiges Ventilgehäuse ausgeführt ist. An der dem Plattenanker 7 zugewandten Unterseite des Magnetkopfs 3 ist koaxial zur Mittenachse 1 ein Einsatzteil 16 angeordnet, der mit einer Grundscheibe 17 und mindestens einem Ventilsitz 18 bevorzugt materialeinheitlich einstückig aus einem magnetisierbaren Metall besteht und zweckmäßig als im Stanz-/Biegeverfahren hergestellte Baueinheit ausgeführt ist.
In der Grundscheibe 17 des Einsatzteils 16 ist mindestens ein Durchströmloch 19 für das Medium ausgebildet. Die Zeichnung zeigt klar, dass der Ventilsitz 18 als erhabener Metallrand ausgebildet ist, der das Durchströmloch 19 ringsum begrenzt und an der dem Plattenanker 7 zugewandten Seite die Ebene der Grundscheibe 17 etwas überragt.
In bevorzugter Ausführung weist die Grundscheibe 17 des Einsatzteils 16 drei Durchströmlöcher 19 mit drei zugehörigen Ventilsitzen 18 auf, die bezüglich der Mittenachse 1 in gleichmäßigen 120°-Winkelabständen kreisförmig angeordnet sind. Zudem kann es günstig sein, die Durchströmlöcher 19 als etwas gebogene längliche Rechtecklöcher teilkreisförmig auszubilden und die Ventilsitze 18 der Randkonfiguration der Durchströmlöcher 19 anzupassen. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, die Eckbereiche der rechteckförmigen Durchströmlöcher 19 mit Radien zu versehen und somit gerundet auszubilden.
Außerdem besitzt der Einsatzteil 16 ein in der Grundscheibe 17 zentral ausgebildetes Durchgangsloch, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Innenkerns 11, sodass zwischen der Begrenzungswand 20 des Durchgangslochs und der Umfangsfläche 21 des Innenkerns 11 ein ringförmiger Abstand 22 gebildet ist. Der Einsatzteil 16 selbst ist am Magnetkern des Magnetkopfs 3 befestigt, und zwar bevorzugt so, dass mindestens ein Teil der Umfangsaußenfläche der Grundscheibe 17 an der Innenfläche der rohrförmigen Wand des Außenkerns 12 ortsfest positioniert ist. Dabei kann die Umfangsfläche der Grundscheibe 17 zweckmäßig mittels Presssitz an der Innenfläche des Außenkerns 12 festgelegt sein.
Die Grundscheibe 17 des Einsatzteils 16 ist formschlüssig in Kunststoff 23 eingebettet, sodass ein hermetisch dichter Abschluss des Magnetkopfs 3 zur Ventilkammer 4 gebildet ist. Der Ventilsitz 18 ist allerdings nicht in Kunststoff eingebettet bzw. mit Kunststoff beschichtet, sondern ist metallisch frei. Somit liegt der ebene Dichtrand des Ventilsitzes 18 bei angezogenem Plattenanker 7 unmittelbar an der ebenen Dichtfläche 10 der Ankerscheibe 8 dicht an. Der Kunststoff 23 füllt auch den Abstand 22 zwischen der Begrenzungswand 20 der Grundscheibe 17 und der Umfangsfläche 21 des Innenkerns 11 komplett aus, sodass die Grundscheibe 17 und der Innenkern 11 durch einen nicht magnetisierbaren Werkstoff magnetisch getrennt sind. Der verwendete Kunststoff 23 für das Ventilkörper- und Magnetkopfgehäuse sowie für die Einbettung der Elektrospule 13 und des Einsatzteils 16 sowie die Ausfüllung des Abstands 22 kann zweckmäßig materialeinheitlich sein. Die Zeichnung zeigt deutlich, dass die dem Plattenanker 7 zugewandte Stirnseite des den Abstand 22 ausfüllenden Kunststoffs 23 und die Stirnseite des Innenkerns 11 vorzugsweise in ein und derselben Ebene liegen, die gegenüber dem Dichtrand des Ventilsitzes 18 geringfügig zurückgesetzt ist.
Für die Zuführung des Mediums ist an der in der Zeichnung linken Seite unmittelbar über dem Ventilsitz 18 des Einsatzteils 16 ein Eingang 24 ausgebildet, sodass das Medium auf kürzestem Weg durch das Durchströmloch 19 in die Ventilkammer 4 gelangt. Vorteilhaft weist das Ventil drei Eingänge 24 auf, die je einem Ventilsitz 18 direkt zugeordnet und bezüglich der Mittenachse 1 in gleichmäßigen 120°-Winkelabständen kreisförmig angeordnet sind.
Das vorbeschriebene Ventil weist den Vorteil eines geringen Verschleißes und einer dauerhaft hohen Funktionstüchtigkeit auf. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellten Einsatzteil 16 der Magnetkreis positiv beeinflusst und die auf den Plattenanker 7 wirkende Anzugskraft verstärkt wird, wodurch eine hohe Ventilsitzdichtigkeit gewährleistet ist.

Claims

Ventil für gasförmige und flüssige Medien mit einem Kunststoffgehäuse, einem Eingang (24), einem Ausgang (6), einer Ventilkammer (4), einem Plattenanker (7) mit einer metallischen Ankerscheibe (8), mindestens einem Ventilsitz (18) sowie einer Elektrospule (13) und einem einen Innenkern (11) und einen Außenkern (12) aufweisenden Magnetkern, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Ankerscheibe (8) des Plattenankers (7) mit direktem Körperkontakt korrespondierende Ventilsitz (18) aus Metall besteht.
Ventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Ventilsitz (18) an einem Einsatzteil (16) angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (18) an einer Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) ausgebildet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (16) mit der Grundscheibe (17) und dem Ventilsitz (18) materialeinheitlich einstückig aus Metall besteht.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (16) mit der Grundscheibe (17) und dem Ventilsitz (18) aus einem magnetisierbaren Metall besteht.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (16) mit der Grundscheibe (17) und dem Ventilsitz (18) als im Stanz-/Biegeverfahren hergestellte Baueinheit ausgebildet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (18) als erhabener Metallrand ein Durchströmloch (19) der Grundscheibe (17) begrenzt und deren Ebene an der dem Plattenanker (7) zugewandten Seite überragt.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzteil (16) mit der Grundscheibe (17) und dem Ventilsitz (18) am Magnetkern befestigt ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) am Außenkern (12) ortsfest positioniert ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) ein Durchgangsloch aufweist und dass zwischen der Begrenzungswand (20) des Durchgangslochs und der Umfangsfläche (21) des Innenkerns (11) ein Abstand (22) besteht.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abstand (22) zwischen der Begrenzungswand (20) des Durchgangslochs und der Umfangsfläche (21) des Innenkerns (11) ein nicht magnetisierbarer Werkstoff angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) formschlüssig dicht in einem Kunststoff (23) eingebettet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) mehr als ein Durchströmloch (19) und mehr als einen Ventilsitz (18) aufweist.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe (17) des Einsatzteils (16) drei Durchströmlöcher (19) und drei Ventilsitze (18) aufweist, die bezüglich einer Mittenachse (1) kreisförmig in 120°-Winkelabständen angeordnet sind.
Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchströmloch (19) und der Ventilsitz (18) rechteckförmig mit gerundeten Eckbereichen ausgebildet ist.