DE102017202516A1

DE102017202516A1 - Sitzventil

Info

Publication number: DE102017202516A1
Application number: DE102017202516.6A
Authority: DE
Inventors: Luc van Himme; Koen Vermolen; Leon Apers
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2017-10-19
Also published as: WO2017178271A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sitzventil, das in einem Axialabstand zu einem ersten Ventilschließkörper (1) an einem Ventilstößel (6) einen zweiten Ventilschließkörper (2) aufweist, der in einem Axialabstand zu einem ersten Ventilsitz (3) mit einem im Ventilgehäuse (9) vorgesehenen zweiten Ventilsitz (4) zusammenwirkt, um in der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers (5) die Druckmittelverbindung zwischen zwei Druckanschlüssen (7, 8) zu sperren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sitzventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekanntes Sitzventil der angegebenen Art ( EP 1 332 080 B1 ) ist als binär schaltendes, druckkompensiertes Elektromagnetventil mit großem Durchfluss und/oder Druckdifferenz ausgeführt, dessen Ventilsitz durch einen mit einer axialen Dichtung versehenen Ventilschließkörper abgedichtet wird, während eine am Ventilschließkörper angeordnete Kompensationsdichtung als eine Ringdichtung ausgeführt ist, die den Außenmantel des Ventilschließkörpers radial beaufschlagt.
Folglich verursacht eine derartige Kompensationsdichtung eine unerwünschte Reibung, einen zunehmenden Verschleiß der Ringdichtung, vermehrt Leckage und erhöhte Magnetkräfte zum Betätigen des Ventilschließkörpers, sodass folglich auch eine leistungsfähigere Magnetspule notwendig wird.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sitzventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass dieses die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, wobei nach Möglichkeit ein kostengünstiges Sitzventil geschaffen wird, das möglichst geringe Geräuschprobleme verursacht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Sitzventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
1 im Längsschnitt sämtliche Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sitzventils,
2 im Längsschnitt eine Prinzipdarstellung des Sitzventils mit externen Kompensationskanälen,
3 im Längsschnitt eine Prinzipdarstellung eines Sitzventils mit internen Kompensationskanälen.
Die 1 zeigt im Längsschnitt sämtliche Einzelheiten eines Sitzventils, dessen Ventilgehäuse 9 einen axial beweglichen Magnetanker 5 und einen mit einem Ventilstößel 6 verbundenen ersten Ventilschließkörper 1 aufnimmt, mit einem im Ventilgehäuse 9 fixierten ersten Ventilsitz 3 und einem Magnetkern 18, sowie mit einer Magnetspule 14 zur Erregung des Magnetankers 5 in eine Schaltstellung, in welcher der Ventilschließkörper 1 entgegen der Wirkung einer Ventilfeder 21 am ersten Ventilsitz 3 anliegt, um eine Druckmittelverbindung zwischen wenigstens zwei in das Ventilgehäuse 9 einmündende Druckanschlüsse 7, 8 zu sperren.
Die Erfindung sieht vor, dass in einem Axialabstand zum ersten Ventilschließkörper 1 am Ventilstößel 6 ein zweiter Ventilschließkörper 2 angeordnet ist, der mit einem im Ventilgehäuse 9 vorgesehenen zweiten Ventilsitz 4 zusammenwirkt, um in der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers 5 die Druckmittelverbindung zwischen den zwei Druckanschlüssen 7, 8 zu sperren.
Beide Ventilschließkörper 1, 2 sind als koaxial zueinander am Ventilstößel 6 ausgerichtete Dichtscheiben ausgebildet, die sich infolge einer elektromagnetischen Ventilbetätigung mit ihren axialen Dichtringflächen 10 synchron an den beiden axialen Dichtringflächen 11 der Ventilsitze 3, 4 gleichzeitig dicht anlegen. Die zwischen den beiden Ventilschließkörpern 1, 2 und den Ventilsitzen 3, 4 angeordneten Dichtringflächen 10, 11 sind bevorzugt als Flachdichtungen ausgeführt und weisen zur hydraulischen Druckkompensation einem identischen Abdichtdurchmesser auf. Als Dichtmaterial sind die Dichtscheiben bevorzugt mit vulkanisiertem Gummi versehen.
Die 1 verdeutlicht somit ein binär schaltendes, je nach gewähltem Druckmedium pneumatisch oder hydraulisch druckausgeglichenes Doppelsitzventil, an dessen Ventilstößel 6 der erste Ventilschließkörper 1 mit dem zweiten Ventilschließkörper 2 in Tandembauweise zu einer Baugruppe zusammengefasst ist. Zur Druckkompensation sind beispielhaft in einer Parallelanordnung zwei Kompensationskanäle 12 im Ventilgehäuse 9 vorgesehen, die das Ventilgehäuse 9 in der Peripherie beider Ventilsitze 3, 4 im Bereich des Gehäuseunterteils 16 axial durchdringen.
Das Ventilgehäuse 9 ist in Patronenbauweise mehrteilig ausgeführt, bestehend aus einem Gehäuseoberteil 13 zur Aufnahme eines mit der Magnetspule 14 verbundenen elektrischen Steckers 15, dem Gehäuseunterteil 16 zur Aufnahme des Kompensationskanals 12 und beider Ventilsitze 3, 4, sowie aus einem massiven Gehäusezwischenteil 17 zur Aufnahme des Ventilstößels 6 und des Magnetkerns 18. Die Funktion des zweiten Ventilsitzes 4 wird durch die ebene Oberseite des Gehäuseunterteils 16 übernommen, während der erste Ventilsitz 3 zur präzisen Einstellung als axial im Gehäuseunterteil 16 verschiebbare Scheibe ausgebildet ist. Bevorzugt bildet das Gehäuseoberteil 13 mit der Magnetspule 14 und der Jochscheibe 23 ein Steckergehäuse.
Der Magnetkern 18 ist zur Einstellung des Restluftspalts als axial im Gehäusezwischenteil 17 verschiebbares Hülsenteil ausgebildet, wobei zwischen dem Magnetkern 18 und dem Gehäusezwischenteil 17 eine Ventilfeder 21 angeordnet ist, die den Ventilstößel 6 in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung des Magnetankers 5 beaufschlagt. Zur Einstellung der Vorspannkraft der Ventilfeder 21 ist eine auf dem Ventilstößel 6 verschiebbare Anschlagbuchse 22 angeordnet, an der sich das vom Gehäusezwischenteil 17 abgewandte Ende der Ventilfeder 21 abstützt. Die Anschlagbuchse 22 ist vollständig und die Ventilfeder 21 abschnittsweise im Magnetkern 18 aufgenommen
Das Gehäusezwischenteil 17 ist mittels eines Jochrings 19 mit dem Gehäuseoberteil 13 verbunden. In Verbindung mit der Magnetspule 14 ist innerhalb des Jochrings 19 eine den Magnetanker 5 aufnehmende Führungshülse 20 zwischen dem Gehäuseoberteil 13 und dem Gehäusezwischenteil 17 angeordnet, die zur variablen Einstellung des Magnetankerhubs zwischen dem Gehäuseoberteil 13 und Gehäusezwischenteil 17 axial verlagerbar ist. Ferner befindet sich zwischen dem Gehäuseoberteil 13 und der auf der Führungshülse 20 aufgeschobenen Magnetspule 14 eine Jochscheibe 23, die zur Ausbildung des Magnetkreises den Jochring 19 radial kontaktiert.
Zur Anschlagdämpfung befindet sich zwischen dem Magnetanker 5 und dem geschlossenen Ende der Führungshülse 20 ein elastisches Dämpfungselement 24, das beispielhaft als Gummistopfen am Magnetanker 5 reibschlüssig fixiert ist.
Zur prinzipiellen Veranschaulichung der in 1 dargestellten externen Anordnung der Kompensationskanäle 12 wird im Nachfolgenden auf die 2 verwiesen, welche im Längsschnitt das Gehäuseunterteil 16 des Ventilgehäuses 9 mit den darin in Tandemanordnung integrierten beiden Ventilsitzen 3, 4 als auch die zugehörigen beiden Ventilschließkörper 1, 2 verdeutlicht, die in der elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung des Ventilstößels 6 von beiden Ventilsitzen 3, 4 abgehoben sind, sodass entsprechend der gewählten Pfeildarstellung Druckmittel über den zwischen den beiden Ventilsitzen 3, 4 horizontal in das Gehäuseunterteil 16 einmündenden Druckanschluss 7 in das Gehäuseunterteil 16 einströmt. Danach verzweigt sich das Druckmittel in Richtung beider geöffneten Ventilsitze 3, 4, womit ein erster Teilstrom des Druckmittels über den geöffneten ersten Ventilsitz 3 unmittelbar zum unterhalb des ersten Ventilsitzes 3 gelegenen Druckanschluss 8 gelangt, während ein zweiter Teilstrom des Druckmittels über den geöffneten zweiten Ventilsitz 4 zunächst zum Kompensationskanal 12 gelangt, der neben den beiden Ventilsitzen 3, 4 das Ventilgehäuse 9 (Gehäuseunterteil 16) vertikal durchdringt, bevor das Druckmittel zum unteren Druckanschluss 8 gelangt.
Ferner zeigt die 3 eine weitere geeignete Variante zur Ausbildung und Anordnung der Kompensationskanäle 12. Analog zu 2 zeigt die 3 im Längsschnitt das Gehäuseunterteil 16 mit den darin in Tandemanordnung integrierten Ventilsitzen 3, 4 als auch die zugehörigen beiden Ventilschließkörper 1, 2, die in der Grundstellung des Ventilstößels 6 von beiden Ventilsitzen 3, 4 abgehoben sind, sodass entsprechend der gewählten Pfeildarstellung Druckmittel über den zwischen den beiden Ventilsitzen 3, 4 horizontal in das Ventilgehäuse 9 einmündenden Druckanschluss 7 in das Gehäuseunterteil 16 einströmt. Danach verzweigt sich das Druckmittel in Richtung beider geöffneten Ventilsitze 3, 4, womit ein erster Teilstrom des Druckmittels über den geöffneten ersten Ventilsitz 3 unmittelbar zum unterhalb des ersten Ventilsitzes 3 gelegenen Druckanschluss 8 gelangt, während ein zweiter Teilstrom des Druckmittels über den geöffneten zweiten Ventilsitz 4 zunächst zu den Kompensationskanälen 12 gelangt, welche die zwei Ventilschließkörper 1, 2 beiderseits des die Ventilschließkörper 1, 2 tragenden Ventilstößels 6 vertikal durchdringen, bevor beide Druckmittelströme sich unterhalb des ersten Ventilsitzes 3 wieder in Richtung des unteren Druckanschlusses 8 vereinigen. Im Unterschied zu den 1 und 2 zeigt die 3 somit eine Variante zur integrierten Anordnung zweier Kompensationskanäle 12, wonach beide Kompensationskanäle 12 die beiden Dichtscheiben der Ventilschließkörper 1, 2 entfernt von den beiden Dichtringflächen 10, 11 innerhalb einer die Ventilschließkörper 1, 2 verbindenden Hülse lotrecht durchdringen.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Doppelsitzventil, das aufgrund gleicher Abdichtdurchmesser beider Ventilsitze 3, 4 druckkompensiert ist. Vorteilhaft kann aufgrund der zwei axial gerichteten Flachdichtungen auf die Verwendung von Radialdichtungen verzichtet werden, sodass die eingangs zum Stand der Technik zitierten Nachteile nicht auftreten.
Wie anhand der 2 und 3 verdeutlicht wurde, lässt sich das Doppelsitzventil entweder mit externen Kompensationskanälen 12 oder mit internen Kompensationskanälen 12 zweckmäßig darstellen.
Entsprechend der Erfindungsbeschreibung wird der Durchfluss über zwei Strömungswege innerhalb des Gehäuseunterteils 16 aufgeteilt, wodurch sich im Vergleich zum Stand der Technik der Ventilhub beim gleichen Sitzdurchmesser vorteilhaft halbieren lässt, mit dem Vorzug, dass sich folglich auch der magnetischen Luftspalt zwischen dem Magnetanker 5 und dem Magnetkern 18 näherungsweise halbiert.
Durch die kleinere Reibungskraft innerhalb der bewegten Ventilelemente, die verkleinerte Federkraft der Ventilfeder 21 und aufgrund des kleineren magnetischen Luftspalts ist es möglich, das komplette Sitzventil möglichst leicht und klein zu gestalten. Wegen dem geringeren Kupferbedarf für die verkleinerte Magnetspule 14 und den verkleinerten Ventileinzelteilen lässt sich das Sitzventil besonders kostengünstig herstellen und die für den Magnetanker 5 erforderlichen Betätigungskräfte reduzieren sich bei gleichzeitiger Verringerung der Schaltgeräusche aufgrund reduzierter bewegter Massen und verkleinertem Ankerhub.
Bezugszeichenliste

1: Ventilschließkörper
2: Ventilschließkörper
3: Ventilsitz
4: Ventilsitz
5: Magnetanker
6: Ventilstößel
7: Druckanschluss
8: Druckanschluss
9: Ventilgehäuse
10: Dichtringfläche
11: Dichtringfläche
12: Kompensationskanal
13: Gehäuseoberteil
14: Magnetspule
15: Stecker
16: Gehäuseunterteil
17: Gehäusezwischenteil
18: Magnetkern
19: Jochring
20: Führungshülse
21: Ventilfeder
22: Anschlagbuchse
23: Jochscheibe
24: Dämpfungselement

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

EP 1332080 B1 [0002]

Claims

Sitzventil, mit einem Ventilgehäuse, das einen axial beweglichen Magnetanker und einen mit einem Ventilstößel verbundenen ersten Ventilschließkörper aufnimmt, mit einem im Ventilgehäuse fixierten ersten Ventilsitz und einem Magnetkern, sowie mit einer Magnetspule zur Erregung des Magnetankers in eine Schaltstellung, in welcher der Ventilschließkörper entgegen der Wirkung einer Ventilfeder am ersten Ventilsitz anliegt, um eine Druckmittelverbindung zwischen wenigstens zwei in das Ventilgehäuse einmündende Druckanschlüsse zu sperren, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Axialabstand zum ersten Ventilschließkörper (1) am Ventilstößel (6) ein zweiter Ventilschließkörper (2) angeordnet ist, der mit einem im Ventilgehäuse (9) vorgesehenen zweiten Ventilsitz (4) zusammenwirkt, um in der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers (5) die Druckmittelverbindung zwischen den zwei Druckanschlüssen (7, 8) zu sperren.
Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ventilschließkörper (1, 2) als koaxial zueinander am Ventilstößel (6) ausgerichtete Dichtscheiben ausgebildet sind, die mit ihren axialen Dichtringflächen (10) an den beiden axialen Dichtringflächen (11) der Ventilsitze (3, 4) synchron anlegbar sind.
Sitzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den beiden Ventilschließkörpern (1, 2) und den Ventilsitzen (3, 4) angeordnete Dichtringflächen (10, 11) als Flachdichtungen ausgeführt sind.
Sitzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtringflächen (10, 11) einen identischen Abdichtdurchmesser aufweisen.
Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilstößel (6) der erste Ventilschließkörper (1) mit dem zweiten Ventilschließkörper (2) in Tandembauweise zu einer Baugruppe zusammengefasst ist, die von wenigstens einem Kompensationskanal (12) axial durchdrungen ist.
Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilstößel (6) der erste Ventilschließkörper (1) mit dem zweiten Ventilschließkörper (2) in Tandembauweise zu einer Baugruppe zusammengefasst ist, zu der in einer Parallelanordnung wenigstens ein Kompensationskanal (12) im Ventilgehäuse (9) vorgesehen ist.
Sitzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationskanal (12) beide Dichtscheiben der Ventilschließkörper (1, 2) axial durchdringt.
Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Druckanschlüsse (7) zwischen den beiden Ventilsitzen (1, 2) in das Ventilgehäuse (9) einmündet.
Sitzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der vom zweiten Ventilsitz (4) abgehobenen Stellung des zweiten Ventilschließkörpers (2) der Kompensationskanal (12) mit dem zwischen den beiden Ventilsitzen (1, 2) in das Ventilgehäuse (9) einmündende Druckanschluss (7) verbunden ist.
Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (9) in Patronenbauweise mehrteilig ausgeführt ist, bestehend aus einem Gehäuseoberteil (13) zur Aufnahme eines mit der Magnetspule (14) verbundenen elektrischen Steckers (15), einem Gehäuseunterteil (16) zur Aufnahme beider Ventilsitze (3, 4) und einem Gehäusezwischenteil (17) zur Aufnahme des Ventilstößels (6) und des Magnetkerns (18).
Sitzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusezwischenteil (17) mittels eines Jochrings (19) mit dem Gehäuseoberteil (13) verbunden ist, und dass in Verbindung mit der Magnetspule (14) innerhalb des Jochrings (19) eine den Magnetanker (5) aufnehmende Führungshülse (20) zwischen dem Gehäuseoberteil (13) und dem Gehäusezwischenteil (17) angeordnet ist, die zur variablen Einstellung des Magnetankerhubs zwischen dem Gehäuseoberteil (13) und Gehäusezwischenteil (17) axial verlagerbar ist.
Sitzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (18) als axial im Gehäusezwischenteil (17) verschiebbares Hülsenteil ausgebildet ist, und dass zwischen dem Magnetkern (18) und dem Gehäusezwischenteil (17) eine Ventilfeder (21) angeordnet ist, die den Ventilstößel (6) in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung des Magnetankers (5) beaufschlagt.
Sitzventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Vorspannkraft der Ventilfeder (21) eine auf dem Ventilstößel (6) verschiebbare Anschlagbuchse (22) angeordnet ist, an der sich das vom Gehäusezwischenteil (17) abgewandte Ende der Ventilfeder (21) abstützt.
Sitzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbuchse (22) vollständig und die Ventilfeder (21) abschnittsweise im Magnetkern (18) aufgenommen ist.