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Die Erfindung bezieht sich auf Elektromagnetventil, aufweisend ein Ventilgehäuse, in dem sich eine Ventilkammer befindet, die über einen Ventileinlass und einen einen Ventilsitz aufweisenden Ventilauslass verfügt, mit einem Ventilstößel, der an seinem einen Ende als ein dem Ventilsitz gegenüberliegender Ventilschließkörper ausgebildet ist und dessen anderes Ende gegen einen Magnetanker anliegt, der in einer topfförmigen Hülse, die an dem Ventilgehäuse anschließt, geführt ist, wobei der Magnetanker mit seiner einen Stirnseite an dem anderen Ende des Ventilstößels anliegt und mit seiner anderen Stirnseite gegen den Boden der Hülse abgestützt ist.
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Ein derartiges Elektromagnetventil ist in der
DE 10 2014 225 251 A1 offenbart. Bei der dort gezeigten Ausführung ist der Ventilstößel fest mit dem Magnetanker verbunden und bildet mit ihm zusammen eine bauliche Einheit.
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Aufgrund von nicht zu vermeidenden Fertigungstoleranzen kann es sein, dass Magnetanker und Ventilstößel nicht zentrisch zueinander ausgerichtet sind, sondern achsversetzt sind.
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Um dieses auszugleichen, muss die den Magnetanker aufnehmende Hülse einen ausreichend großen Innendurchmesser aufweisen, damit auch bei einem Achsversatz der Magnetanker in der Hülse noch ausreichend Spiel aufweist, das eine reibungsfreie Bewegung des Magnetankers in der Hülse benötigt.
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Dies wiederum hat zur Folge, dass das von einer um die Hülse herum angeordnetes Magnetfeld stärker ausgelegt werden muss, weil der vergrößerte Luftspalt in der Ankerführung die von der Spule erzeugte wirksame Magnetkraft auf den Magnetanker reduziert.
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Zum Stand der Technik sind auch zu nennen die
DE 2 052 307 A1 und
DE 199 17 756 A1 . Demnach sind der Ventilstößel und der Magnetanker über ein Kugelgelenk miteinander verbunden.
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Um bei gegebenen Fertigungstoleranzen diesen Luftspalt klein halten zu können und trotzdem eine ungehinderte Achsialbeweglichkeit von Ventilstößel und Magnetanker zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass der Ventilstößel und der Magnetanker jeweils eine Kontaktfläche, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Achse von Ventilstößel und Magnetanker erstreckt, aufweisen und dass diese beiden Kontaktflächen gegeneinander anliegen, wodurch eine laterale Beweglichkeit von Ventilstößel und Magnetanker zueinander gegeben ist.
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Vorzugsweise ist eine der beiden Kontaktflächen konvex ausgeführt.
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Demnach kann die Kontaktfläche des Magnetankers konvex ausgeführt sein, während die Kontaktfläche des Ventilstößels plan verläuft.
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Eine andere Ausführung könnte aber auch darin bestehen, dass die Kontaktfläche des Ventilstößels konvex ausgeführt ist und die des Magnetankers plan.
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Denkbar ist auch, dass beide Kontaktflächen konvex ausgeführt sind.
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Um die laterale Beweglichkeit zu begrenzen, kann entweder die Kontaktfläche des Ventilstößels oder die des Magnetankers in einer Vertiefung liegen, wobei die Seitenwände der Vertiefung Begrenzungen bilden.
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Vorzugsweise liegt die Vertiefung an der Stirnseite des Magnetankers, der dem Ventilstößel zugewandt ist.
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Die Kontaktfläche kann dabei vom Magnetanker selbst gebildet sein.
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Denkbar ist aber auch, dass in die Vertiefung ein Einsatz mit einer konvexen Kontaktfläche eingesetzt ist.
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Dabei kann es sich z. B. um eine Kugel handeln oder um eine integrierte topfförmige Buchse, deren Boden nach außen gewölbt ist.
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Die Erfindung besteht somit darin, dass der Magnetanker und der Ventilstößel nicht fest miteinander verbunden sind, sondern durch die konvexe Ausfüllung einer der Kontaktflächen eine nahezu punktförmige Berührungsfläche zwischen den Bauteilen vorliegt. Dadurch können Magnetanker und Ventilstößel leicht gegeneinander lateral versetzt sein, wobei jedes der Bauteile weiterhin mit einem geringen Spiel in ihrer Führung in dem Gehäuse bzw. in der Hülse geführt ist. Außerdem ist ein Winkelversatz zwischen den beiden Achsen von Ventilstößel und Magnetanker möglich, der z. B. dann notwendig wird, wenn die Hülse nicht exakt axial zur Führung des Ventilstößels am Ventilgehäuse befestigt ist.
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Auf diese Weise wird verhindert, dass jedenfalls ein nur kleiner geringer Luftspalt vorliegt, der die Magnetkräfte gut überträgt. Außerdem werden Klemmen und Schwergängigkeit vermieden.
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Vorzugsweise endet der Ventilstößel an seiner dem Magnetanker zugewandten Seite in einer Endplatte. Diese kann aus dem gleichen Material bestehen wie das des Magnetankers, wodurch ein magnetisch ungünstiger Spalt zwischen Magnetanker und Gehäuse reduziert würde.
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Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt die
- 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil,
- 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, wobei eine den Magnetanker führende Hülse gegenüber der Achse der Ventilstößelführung schief verläuft,
- 3 dieselbe Anordnung wie in 2, allerdings bei einem auf ihn wirkenden Magnetkräfte das Ventil geschlossen hat,
- 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil in einer weiteren Ausführung des Magnetankers,
- 5 den angeordneten Ventilstößel mit einer alternativen Ausführung nach 4,
- 6 eine weitere alternative Ausführung,
- 7 eine dritte alternative Ausführung und
- 8 eine vierte alternative Ausführung.
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Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen.
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Das erfindungsgemäße Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem durchgehenden Längsschacht, der in seinem mittleren Abschnitt eine Führung für einen Ventilstößel 2 bildet. Das eine Ende des Schachtes ist von einem einen Ventilauslass 3 aufweisenden Stopfen 4 verschlossen, wobei der Ventilauslass 3 von einem Ventilsitz umgeben ist. Oberhalb des Ventilsitzes und unterhalb der Führung für den Ventilstößel 2 ist eine Ventilkammer 5 im Längsschacht ausgebildet.
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Das Ende des Ventilstößels 2, der in die Ventilkammer 5 hineinragt, ist kalottenförmig ausgebildet und bildet einen Ventilverschließkörper 6, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Ventilauslass 3 und damit das Ventil zu schließen.
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Der Zulauf zu der Ventilkammer erfolgt durch einen seitlich in die Ventilkammer 5 eintretenden Ventileinlass 7 in Form von mehreren Öffnungen in der Seitenwand des Längsschachtes.
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Die Begriffe Ventileinlass und -auslass sind zur Unterscheidung der beiden Zugänge zu der Ventilkammer gewählt. Sie sollen nicht zwingend eine Fließrichtung definieren. Der Durchlauf durch das Ventil kann sowohl vom Ventileinlass zum Ventilauslass als auch umgekehrt erfolgen.
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Das andere Ende des Längsschachtes befindet sich in einem Teil des Ventilgehäuses 1, der einen zylindrischen Aufsteckabschnitt 8 bildet, auf dem eine topfförmige Hülse 9, die aus einem Tiefziehteil besteht, aufgesteckt ist. In dieser Hülse befindet sich der Magnetanker 10, der mit einem möglichst geringen Spiel in dieser Hülse 9 geführt ist. Außerhalb der Hülse 9 befindet sich eine hier nicht dargestellte Spule, die das notwendige Magnetfeld zur Bewegung des Magnetankers zur Verfügung stellt.
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Die dem Ventilstößel 2 zugewandte Fläche des Magnetankers 10 bildet eine Kontaktfläche 11.
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Das dem Magnetanker 10 zugewandte Ende des Ventilstößels 2 besitzt die Form einer Endplatte 12, deren dem Magnetanker zugewandte Seite eine Kontaktfläche 13 bildet.
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Eine Ventilfeder 14 in Form einer Zylinderfeder, die den Ventilstößel 2 koaxial umgibt, befindet sich in dem dem Magnetanker 10 zugewandten Längsschachtabschnitt des Ventilgehäuses 1 und liegt einerseits am Boden dieses Schachtabschnittes und an der Unterseite der Endplatte 12 an und spannt somit den Ventilstößel 2 gegen den Magnetanker 10 und diesen gegen den Boden der Hülse 9 vor. In dieser Grundstellung von Ventilstößel 2 und Magnetanker 10 ist das andere Ende des Ventilstößels 2, also der Ventilschließkörper 6, vom Ventilauslass 3 abgehoben, so dass das Ventil geöffnet ist.
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In der Idealausgestaltung des Ventils befinden sich - wie dargestellt - die Achsen von Ventilstößel 2 und Magnetanker 10 auf einer Linie, so dass sowohl der Ventilstößel 2 als auch der Magnetanker 10 jeweils mit geringem Spiel in der Führung im Ventilgehäuse 1 bzw. in der Hülse 9 geführt sind.
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In der gezeigten Ausführung ist die Kontaktfläche 11 des Magnetankers 10 konvex ausgeführt. Jedenfalls liegt sie punktförmig an der Kontaktfläche 13 des Ventilstößels 2 an.
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Dies hat zur Folge, dass - wenn z. B. die Hülse 9 nicht genau axial zur Führung des Ventilstößels im Ventilgehäuse 1 ausgerichtet ist - der Magnetanker 10 einen entsprechenden Versatz zur Achse des Ventilstößels 2 aufweist, aber weiterhin an der Endplatte 12 des Ventilstößels 2 abgestützt ist.
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Eine relevante häufig auftretende Abweichung ist in der 2 dargestellt. Hier ist die Hülse 9 gegenüber der Achse der Führung des Ventilstößels 2 im Ventilgehäuse 1 gekippt, so dass die Achse des Magnetankers 10 gegenüber der Achse des Ventilstößels 2 geneigt ist. Auch dies kann durch die konvexe Ausführung der Kontaktfläche 11 des Magnetankers 10 aufgefangen werden. Lediglich der Kontaktpunkt, in dem sich die Grenzflächen berühren, verschiebt sich aus dem Zentrum zur Seite des Magnetankers 10.
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3 zeigt das Ventil in der geschlossenen Form.
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Der Magnetanker 10 ist parallel zur schiefen Ausrichtung der Hülse 9 verschoben, während der Ventilstößel 2 weiterhin parallel zur Führung in dem Ventilgehäuse 1 verschoben ist. Der Kontaktpunkt verschiebt sich dabei entsprechend.
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Obwohl in den bisherigen Ausführungen eine konvexe Ausführung der Stirnseite des Magnetankers 10 gezeigt ist, kann grundsätzlich auch diese eben ausgeführt sein und die Kontaktfläche des Ventilstößels 2 eine konvexe Form besitzen. Die obigen Erläuterungen gelten dann entsprechend.
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Wenn die Kontaktfläche 11 des Magnetankers 10 konvex ausgeführt ist, ist ihr Rand weiter von dem Ventilgehäuse 1 entfernt als ihr Zentrum, wodurch sich der Restluftspalt vergrößert und die wirksame Magnetkraft verringert wird.
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Um dies zu vermeiden, sieht die Ausführung nach 4 vor, dass die Kontaktfläche 11 des Magnetankers 10 in einer Vertiefung 15 liegt, so dass die die Vertiefung 15 umgebenden Wände, die Teile des Magnetankers 10 sind, näher an der Stirnfläche des Ventilgehäuses 1 heranreichen.
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Die Endplatte 12 des Ventilstößels 2 wird dabei entsprechend verkleinert, so dass sie in die Vertiefung 15 eintaucht und sich an die konvexe Kontaktfläche 11 anlegen kann.
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5 zeigt den Magnetanker 10 und das dem Magnetanker 10 zugewandte Ende des Ventilstößels 2, wobei hier die Endplatte 12, die in die Vertiefung 15 eintaucht, konvex ausgeführt ist.
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Die konvexe Kontaktfläche 11 am Magnetanker 10 muss nicht zwangsläufig unmittelbar vom Körper des Magnetankers 10 gebildet werden. Vielmehr kann auch ein Einsatzteil 16 in die Vertiefung 15 eingesetzt werden, dessen freie Stirnseite konvex ausgeführt ist (siehe 6).
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Bei dem Einsatzteil 16 kann es sich gemäß 7 um eine integrierte Buchse 17 handeln, die topfförmig ausgebildet ist, wobei ihr Boden nach außen gewölbt ist, dadurch eine konvexe Kontaktfläche 11 bildet, und mit dieser Kontaktfläche 11 gegen die Kontaktfläche 13 am Ventilstößel 2 angelegt ist.
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Eine sehr einfache Form besteht gemäß 8 darin, das Einsatzteil 16 von einer Kugel 18 zu bilden, die in einer entsprechenden Vertiefung in der Stirnfläche des Magnetankers 10 liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilgehäuse
- 2
- Ventilstößel
- 3
- Ventilauslass
- 4
- Stopfen
- 5
- Ventilkammer
- 6
- Ventilschließkörper
- 7
- Ventileinlass
- 8
- Aufsteckabschnitt
- 9
- Hülse
- 10
- Magnetanker
- 11
- Kontaktfläche
- 12
- Endplatte
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- Ventilfeder
- 15
- Vertiefung
- 16
- Einsatzteil
- 17
- Buchse
- 18
- Kugel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225251 A1 [0002]
- DE 2052307 A1 [0006]
- DE 19917756 A1 [0006]
