DE102021120039A1

DE102021120039A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil

Info

Publication number: DE102021120039A1
Application number: DE102021120039.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2022-02-10
Also published as: AT524094A1; CN114060588B; AT524094B1; CN114060588A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verschlusssystem (100) für ein indirekt gesteuerertes elektromagnetisches Absperrventil für Gase und/oder Flüssigkeiten zur Verwendung in Hoch- und Niederdruckanwendungen mit einer handhabbaren Baugruppe aus einem Dichtkörper (4), einem Anker (5) und wahlweise einer Schließfeder (6) mit einem einfachen Mitnehmer (4g) als Bauteilkopplung zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Anker (5) in Form eines Clipmechanismus aus mehreren in Radialrichtung nach außen gerichteten und elastisch verformbaren Greifarmen (4h) am Dichtkörper (4), die mit einem radialen Einstich (5d) am Anker (5) zusammenwirken, wobei die Länge der elastisch verformbaren Greifarme (4h) des Dichtkörper begrenzt ist und die Vorsteuerdichtfläche (4d) an einer Stirnfläche (4c) hinter den Greifarmen (4h) des Dichtkörpers (4) angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Verschlusssysteme für elektromagnetisch betätigbare Ventile, insbesondere für indirekt gesteuerte elektromagnetische Absperrventile für Gase und/oder Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt.
In einem Kraftstoffversorungssystem für gasförmige Kraftstoffe wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff mit Speicherdrücken bis 700 bar und Arbeitsdrücken des Verbrauchers bis ca. 20 bar sind sowohl auf der Hochdruckseite als auch auf der Niederdruckseite vorgesteuerte elektromagnetische Absperrventile verbaut, wobei das elektromagnetische Absperrventil den Betankungs- und/oder den Entnahmeweg im bestromten Zustand öffnet oder stromlos verschließt.
Ein elektromagnetisches Absperrventil besteht i. A. aus einem Gehäuse mit zumindest einem Strömungsweg zwischen einem Zulauf und einem Ablauf, einem Verschlusssystem zum Verschließen bzw. zur Freigabe des zumindest einen Strömungsweges und einer Magnetspule zur Lagebeeinflussung des Verschlusssystems, wobei das Verschlusssystem einen Dichtkörper, einen Anker und wahlweise eine Schließfeder umfasst. Derartige Verschlusssysteme für indirekt gesteuererte elektromagnetische Absperrventil sind u.a. aus US6142128 , EP2857727 oder EP2743555 bekannt: US6142128 zeigt ein vorgesteuertes Ventil mit einem Querstift als Mitnehmerverbindung zwischen Anker und Dichtkörper. Nachteilig sind der Bauaufwand für den zusätzlichen Querstift und die Bohrungen, der Hubverlust durch das erforderliche Spiel am Querstift und die kurze Führungslänge des Dichtkörpers am Anker. EP2857727 zeigt ein vorgesteuertes Ventil mit einer gefrästen Nut-Federverbindung als Mitnehmerverbindung zwischen Anker und Dichtkörper. Nachteilig sind der Hubverlust durch das für den Zusammenbau erforderliche axiale Spiel und die kurze Führungslänge des Dichtkörpers am Anker. EP2743555 zeigt ein vorgesteuertes Ventil mit einem Clipmechanismus aus mehreren in Radialrichtung nach innen gerichteten, elastisch verformbaren, hakenförmigen Greifarmen als Mitnehmerverbindung zwischen Anker und Dichtkörper. Nachteilig sind die Führung des Dichtkörpers am Anker durch die flexiblen Greifarme und das aufwendige Spritzgusswerkzeug zur Herstellung der nach innen gerichteten Greifarme. Von besonderem Interesse ist auch die Ausführung eines direkt gesteuererten elektromagnetischen Absperrventils mit nach außen gerichteten, elastisch verformbaren, hakenförmigen Greifarmen eines Clipmechanismus als Mitnehmerverbindung zwischen Anker und Dichtkörper gem. DE102014210066 . Nachteilig sind allerdings die Führung des Dichtkörpers durch die flexiblen Greifarme und die schwierige Ausführung einer Vorsteuerdichtfläche am Grundkörper durch die tiefe Lage des Grundkörpers relativ zum Ende der Greifarme.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines universell einsetzbaren Verschlusssystems aus zumindest einem Anker und einem mit dem Anker verbundenen Dichtkörper zum bevorzugten Einsatz in einem vorgesteuerten elektromagnetischen Absperrventil für Hoch- und/oder Niederdruckanwendungen mit stabiler Führung des Dichtkörpers im Anker sowie die Möglichkeit einer kostengünstigen Großserienproduktion durch Spritzgießen.
Die Aufgabe wird durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil gemäß Anspruch 1 gelöst.
Durch die Merkmale des Anspruchs 1 wird erfindungsgemäß eine handhabbare Baugruppe aus einem Dichtkörper, einem Anker und wahlweise einer Schließfeder mit einem einfachen Mitnehmer als Bauteilkopplung zwischen dem Dichtkörper und dem Anker in Form eines Clipmechanismus aus einem oder mehreren in Radialrichtung nach außen gerichteten, elastisch verformbaren Greifarmen am Dichtkörper, die mit einer ringförmigen Nut am Anker zusammenwirken und einrasten, vorgesehen, wobei die Länge der elastisch verformbaren Greifarme des Dichtkörper begrenzt ist und die Greifarme zwischen den beiden Stirnflächen des zylinderförmigen Dichtkörpers angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dichtkörpers gemäß Anspruch 1 kann ein einfach herzustellendes Ventil mit stabiler Führung geschaffen werden, welches sich insbesondere für die Großserienproduktion durch Spritzgießen eignet.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Figurenliste
Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren.
Es zeigen:

1 ein elektromagnetisch betätigbares Absperrventil mit einem Verschlusssystem im geschlossenen Zustand zusammen mit einer Detailansicht gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung,
2 das Absperrventil und das Verschlusssystem aus 1 mit geöffnetem Vorsteuersitz,
3 das Absperrventil und das Verschlusssystem aus 1 mit geöffnetem Hauptsitz,
4 den Dichtkörper des Verschlusssystems aus 1 in zwei Ansichten, und
5 ein Dichtkörper gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung in zwei Ansichten.

Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein Verschlusssystem 100 und einen Ausschnitt des Verschlusssystems 100 im geschlossenen Zustand in einem elektromagnetischen Durchgangsventil 200 zum beidseitigen Anschluss einer Druckleitung mit einem mehrteiligen Gehäuse 1 aus einem magnetischen Werkstoff mit einem Zulauf 1a als eingangsseitigen Druckanschluss, einem Ablauf 1b als ausgangsseitigen Druckanschluss mit einem Ventilsitz 1c zur Abdichtung gegen das Verschlusssystem 100 und einem Rückschluss 1d als Verbindung der beiden Druckanschlüsse 1a, 1b mit einem beidseitigen Schraubgewinde und einer Magnetspule 2 mit einem Spulenkörper 2a aus einem nichtmagnetischen Werkstoff und einer Wicklung 2b aus einem Lackdraht, wobei die Magnetspule 2 mit den beidseitig angeordneten Dichtungen 3 gegen die angrenzenden Teile des Gehäuses 1 abdichtet.
Das Verschlusssystem 100 ist im Inneren des Gehäuses 1 bzw. der Magnetspule 2 angeordnet und umfasst einen Dichtkörper 4, einen Anker 5 und eine Schließfeder 6 als eigenständig handhabbare Baugruppe infolge der Verbindung zwischen dem Dichtkörper 4 und dem Anker 5. Der zylinderförmige Dichtkörper 4 aus einem polymeren Werkstoff ist im Anker (5) axial beweglich mit geringem Spiel geführt. Der Dichtkörper 4 umfasst an seiner ablaufseitig angeordneten ersten Stirnfläche 4a eine Hauptdichtfläche 4b zur Abdichtung gegen den Ventilsitz 1c des Gehäuses 1 und eine auf der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 4c angeordnete Vorsteuerdichtfläche 4d zur Abdichtung gegen den Anker 5. Zudem ist eine Vorsteuerbohrung 4e als interne Verbindung zwischen der Vorsteuerdichtfläche 4d und der Hauptdichtfläche 4b bzw. zwischen den beiden Stirnflächen 4a, 4c im Dichtkörper 4 vorgesehen.
Der Dichtkörper 4 weist weiters eine Führungsfläche 4f zur radialen Führung des Dichtkörpers 4 im Anker 5 auf, so dass der Dichtkörper 4 am Anker 5 verschiebbar gelagert ist. Zudem weist der Dichtkörper 4 einen Mitnehmer 4g auf, welcher in Richtung von der Hauptdichtfläche 4b zur Vorsteuerdichtfläche 4d bzw. vor der zweiten Stirnfläche 4c mit der Vorsteuerdichtfläche 4d angeordnet ist und als Koppelglied zwischen dem Dichtkörper 4 und dem Anker 5 dient. Der Mitnehmer 4g besteht dabei aus in radialer Richtung federnden und nach außen gerichteten hakenförmigen Greifarmen 4h, welche jeweils aus einem langestreckten Arm 4i und einem am Ende des Arms 4i nach außen gerichteten und in radialer Richtung aus dem Arm vorstehenden Greifer 4j als Haken gebildet werden. Der Durchmesser der Außenfläche 4k des Greifers 4j ist dabei größer als der Durchmesser der Führungsfläche 4f, wobei der Greifer 4j gegenüber der Führungsfläche 4f radial nach außen vorsteht. Eine Stützfläche 41 am Greifer 4j dient als Kontaktfläche zum Anker 5. Wahlweise weist der Dichtkörper 4 eine Einführschräge 4m auf der der Stützfläche 41 gegenüberliegenden Endfläche 4n auf, welche zur einfachen Montage im Anker 5 dient.
Die Elastizität bzw. Nachgiebigkeit des Mitnehmers 4g wird durch eine erste Ausnehmung 40 und zweite Ausnehmungen 4p gebildet. Die zylinderförmige erste Ausnehmung 40 ist als Materialaussparung im Dichtkörper 4 innerhalb der Führungsfläche 4f angeordnet und erstreckt sich von der zweiten Stirnfläche 4c ausgehend in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung des Dichtkörpers. Die quaderförmigen zweiten Ausnehmungen 4p sind als Materialaussparung im Dichtkörper 4 innerhalb der Führungsfläche 4f angeordnet und erstrecken sich von der zweiten Stirnfläche 4c ausgehend in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung des Dichtkörpers. Die Ausnehmungen 4o, 4p umgeben die einzelnen Greifarme 4h und stellen diese so frei, dass die Greifarme 4h in radialer Richtung beweglich sind. Der Abstand zwischen den beiden zylindrischen Flächen der ersten Ausnehmung 40 entspricht dabei mindestens der radialen Breite der Stützfläche 41.
Der Anker 5 aus einem magnetischen Werkstoff ist auf der Innenseite des Spulenköpers 2a und des Ablaufs 1b axial beweglich mit geringem Spiel geführt und umfasst eine Bohrung 5a zur Aufnahme des Dichtkörpers 4. An einem innenliegenden Ende der Bohrung 5a ist eine Dichtfläche 5b zur Abdichtung gegen die Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 angebracht. Zudem weist die Bohrung 5a eine Führungsfläche 5c zur radialen Führung des Dichtkörpers 4 an seiner Führungsfläche 4f auf. Weiters ist in der Bohrung ein radialer Einstich 5d als ringförmige Nut mit größerem Außendurchmesser als die Bohrung 5a vorgesehen. Der Einstich 5d bildet dabei in axialer Richtung eine Stützfläche 5e als Kontaktfläche zur Stützfläche 41 des Mitnehmers 4g am Dichtkörper 4 aus.
Zudem weist der Anker 5 eine außenliegende Führungsfläche 5f zur Führung des Ankers 5 im Gehäuse 1 bzw. der Magnetspule (2) auf. Im Anker 5 sind weiters ein oder mehrere Ausschnitte 5g sowie Querbohrungen 5h und eine gestufte Bohrung 5i zur Gasführung und zur Aufnahme bzw. Klemmbefestigung der Schließfeder 6 innerhalb der gestuften Bohrung 5i, sowie ein geeignet ausgeführter Arbeitsspalt 5j zum Zulauf 1a als Gegenpol des Magnetkreislaufs vorgesehen.
Gemäß 1 drückt im geschlossenen Zustand bei unbestromter Magnetspule 2 die Schließfeder 6 den Anker 5 mit seiner Dichtfläche 5b gegen die Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 und somit den Dichtkörper 4 mit seiner Hauptdichtfläche 4b gegen den Ventilsitz 1c des Gehäuses 1 und verschließt somit die beiden Strömungswege zwischen dem Zulauf 1a und dem Ablauf 1b. Der Dichtkörper 4 und das Gehäuse 1 verschließen dabei den ersten Strömungsweg zwischen der Hauptdichtfläche 4b des Dichtkörpers 4 und dem Ventilsitz 1c des Gehäuses 1, während der Anker 5 und der Dichtkörper 4 den zweiten Strömungsweg über die Vorsteuerbohrung 4e zwischen der Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 und der Dichtfläche 5b des Ankers 5 verschließen. Der Greifer 4j des Mitnehmers 4g hat im geschlossenen Zustand in axialer und in radialer Richtung keinen Kontakt zu den drei Begrenzungsflächen des Einstichs 5d und ermöglicht dadurch die Abdichtung zwischen der Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 zu der Dichtfläche 5b des Ankers 5. Die Dichtwirkung wird durch den Differenzdruck am Dichtkörper 4 und am Anker 5 verbessert.
Gem. 2 zieht bei bestromter Magnetspule 2 die axial wirkende Magnetkraft den Anker 5 in axialer Richtung zum als Gegenpol wirkenden Zulauf 1a und hebt den Anker 5 mit seiner Dichtfläche 5b von der Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 ab, sobald die Magnetkraft größer als die Summe aus der in Schließrichtung wirkenden Differenzdruckkraft am Anker 5 und der in Schließrichtung wirkenden Kraft der Schließfeder 6 ist, sodass der Anker 5 mit seiner Stützfläche 5e an der Stützfläche 41 des Dichtkörpers 4 anliegt. In diesem Betriebszustand ist der erste Strömungspfad über die Hauptdichtfläche 4b verschlossen, da die Differenzdruckkraft am Dichtkörper 4 größer als die momentane Magnetkraft ist. Der zweite Strömungspfad über die Vorsteuerdichtfläche 4d ist geöffnet. Gas strömt vom Zulauf 1a über den Spalt zwischen der Führungsfläche 4f des Dichtkörpers 4 und der Führungsfläche 5c des Ankers 5 sowie über die Vorsteuerbohrung 4e zum Ablauf 1b und verringert die Druckdifferenz am Dichtkörper 4, wenn der Entnahmeweg stromabwärts verschlossen ist.
Gem. 3. zieht bei bestromter Magnetspule 2 die axial wirkende Magnetkraft den Anker 5 in axialer Richtung zum als Gegenpol wirkenden Zulauf 1a und hebt durch die Bauteilkopplung zwischen dem Anker 5 und dem Dichtkörper 4 bei ständigem Kontakt der Stützfläche 41 des Dichtkörpers 4 mit der Stützfläche 5e des Ankers 5 den Dichtkörper 4 mit der Hauptdichtfläche 4b vom Ventilsitz 1c des Gehäuses 1 ab, sobald die Druckdifferenz am Dichtkörper 4 soweit abgebaut ist, dass die Magnetkraft größer als die Summe aus der in Schließrichtung wirkenden Differenzdruckkraft am Dichtkörper 4 und der in Schließrichtung wirkenden Kraft der Schließfeder 6 ist. In diesem Betriebszustand ist der erste Strömungspfad über die Hauptdichtfläche 4b geöffnet und der zweite Strömungspfad über die Vorsteuerdichtfläche 4d geöffnet, wobei der Anker 5 vorzugsweise am als Gegenpol des Magnetkreises wirkenden Zulauf 1a und die Stützfläche 41 des Dichtkörpers 4 an der Stützfläche 5e des Ankers 5 anliegt.
4 zeigt den Dichtkörper 4 des Verschlusssystems 100 aus 1, wobei die Elastizität bzw. Nachgiebigkeit des Mitnehmers 4g durch zusammenhängende Ausnehmungen 4o, 4p zwischen den einzelnen Greifarmen 4h zur Freistellung der einzelnen Greifarme 4h entsteht. Die Freistellung um den Greifarm 4h ermöglicht die zur Montage des Dichtkörpers 4 im Anker 5 erforderliche elastische Verformung des Greifarms 4h in radialer Richtung, wobei die Außenfläche 4k des Mitnehmers 4g bei der Montage innerhalb des Durchmessers der Führungsfläche 5c des Ankers 5 liegt, d.h. die radiale Breite der ersten Ausnehmung 40 entspricht zumindest dem Abstand zwischen der Außenfläche 4k des Mitnehmers 4g und der Führungsfläche 5c des Ankers 5.
5 zeigt einen Dichtkörper 4 gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung. Sämtliche in weiterer Folge nicht beschriebenen Merkmale entsprechen jenen der ersten Ausführungsvariante, wie zuvor beschrieben. Die Elastizität des Mitnehmers 4g entsteht dabei durch nicht zusammenhängende Ausnehmungen 4q zwischen allen Greifarmen 4h zur Freistellung der einzelnen Greifarme 4h, wodurch die radiale Führungsfläche 4f des Dichtkörpers 4 verlängert ist. Die Freistellung um den Greifarm 4h ermöglicht die zur Montage des Dichtkörpers 4 im Anker 5 erforderliche elastische Verformung des Greifarms 4h in radialer Richtung, wobei die Außenfläche 4k des Mitnehmers 4g bei der Montage innerhalb des Durchmessers der Führungsfläche 5c des Ankers 5 liegt, d.h. die radiale Breite der Ausnehmung 4q entspricht zumindest dem Abstand zwischen der Außenfläche 4k des Mitnehmers 4g und der Führungsfläche 5c des Ankers 5.
Der nominale Ventilhub als axialer Abstand zwischen der Hauptdichtfläche 4b und dem Ventilsitz 1c im geöffneten Zustand entspricht der nominalen Hubhöhe als axialer Abstand zwischen dem Anker 5 und dem als Gegenpol wirkenden Zulauf 1a im geschlossenen Zustand abzüglich dem nominalen Vorsteuerhub als axialer Abstand zwischen der Stützfläche 41 des Dichtkörpers 4 und der Stützfläche 5e des Ankers 5 im geschlossenen Zustand. Der nominale Vorsteuerhub als axialer Abstand zwischen der Vorsteuerdichtfläche 4d des Dichtkörpers 4 und der Dichtfläche 5b des Ankers 5 bei geöffneter Vorsteuerdichtfläche 4d und geschlossener Hauptdichtfläche 4b entspricht dem axialen Abstand zwischen der Stützfläche 41 des Dichtkörpers 4 und der Stützfläche 5e des Ankers 5 im geschlossenen Zustand.
Die federnden, hakenförmigen Greifarme 4h am Dichtkörper 4 als Mitnehmer 4g im Zusammenwirken mit dem Einstich 5d am Anker 5 stellen eine fertigungs- und montagefreundliche Bauteilkopplung dar. Die Lage der Vorsteuerdichtfläche 4d hinter dem Mitnehmer 4g gewährleistet eine einfache Fertigung des Dichtkörpers 4 und des Ankers 5. Die große Führungslänge zwischen Dichtkörper 4 und Anker 5 ergibt ein stabiles Verschlusssystem 100.
Die folgende Beschreibung bezieht sich gleichsam auf beide dargestellte Ausführungsvarianten, wobei die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden können.
Bevorzugt ist der Dichtkörper 4 einteilig ausgeführt, wahlweise ist der Dichtkörper 4 mehrteilig ausgeführt.
Bevorzugt ist die Endfläche 4n des Mitnehmers 4g in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung des Dichtkörpers 3, zwischen der ersten Stirnfläche 4a, bzw. der Hauptdichtfläche 4b, und der zweiten Stirnfläche 4c, bzw. der Vorsteuerdichtfläche 4d, des Dichtkörpers 4 ausgeführt. Wahlweise ist die Endfläche 4n bündig mit der zweiten Stirnfläche 4c oder in Richtung von der ersten Stirnfläche 4a zur zweiten Stirnfläche 4c hinter der zweiten Stirnfläche 4c ausgeführt, wobei der Anker 5 einen axialen Einstich zur Aufnahme des Mitnehmers 4g oder von Teilen des Mitnehmers 4g umfasst.
Bevorzugt ist der Dichtkörper 4 im Bereich der Führungsfläche 4f mit einem konstanten Außendurchmesser ausgeführt, wahlweise ist der Dichtkörper 4 an der Außenseite im Bereich der Führungsfläche 4f gestuft ausgeführt.
Bevorzugt ist der Dichtkörper 4 im Bereich der Führungsfläche 4f im Anker 5 geführt, wahlweise ist der Dichtkörper 4 im Bereich der Führungsfläche 4f im Anker 5 und/oder im Gehäuse 1 geführt. Insbesondere bei gestufter Ausführung der Führungsfläche 4f kann der Dichtkörper 4 im Bereich der Führungsfläche 4f zugleich im Anker 5 und im Gehäuse 1 geführt sein.
Bevorzugt ist die Querschnittsfläche bzw. der Außendurchmesser der ersten Stirnfläche 4a des Dichtkörpers 4 größer als die Querschnittsfläche bzw. der Außendurchmesser der zweiten Stirnfläche 4c des Dichtkörpers 4, wahlweise ist der Außendurchmesser der ersten Stirnfläche 4a des Dichtkörpers 4 gleich groß oder kleiner als der Außendurchmesser der zweiten Stirnfläche 4c des Dichtkörpers 4.
Bevorzugt sind die Greifarme 4h gleichmäßig am Dichtkörper 4 verteilt, wahlweise sind die Greifarme 4h unregelmäßig am Dichtkörper 4 verteilt.
Bevorzugt sind drei bis sechs Greifarme 4h am Dichtkörper 4 ausgeführt, wahlweise ist zumindest ein Greifarm 4h oder eine beliebige Anzahl von Greifarmen 4h am Dichtkörper 4 ausgeführt.
Bevorzugt beträgt die Länge der Greifarme 4h 10% bis 90% der Gesamtlänge des Dichtkörpers 4, besonders bevorzugt beträgt die Länge der Greifarme 4h 25% bis 50% der Gesamtlänge des Dichtkörpers 4.
Bevorzugt beträgt die nominale radiale Breite der Stützfläche 41 des Greifarms 4h 0,1 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt beträgt die nominale radiale Breite der Stützfläche 4 0,25 mm bis 0,5 mm.
Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Führungsfläche 4f und der Stützfläche 41 90°, wahlweise ist jeder Winkel zur Erfüllung der Mitnehmerfunktion möglich.
Bevorzugt ist der radiale Abstand der Außenflächen 4k aller Greifarme 4h zur Bewegungsachse des Dichtköpers 4 konstant, wahlweise ist der radiale Abstand der Außenflächen 4k der Greifarme 4h zur Bewegungsachse des Dichtköpers 4 ungleich, wobei eine oder mehrere Außenflächen 4k in eine Nut oder Bohrung des Ankers 5 eingreifen und ein Verdrehen des Dichtkörpers 4 im Anker 5 verhindern.
Bevorzugt ist der radiale Abstand des Außendurchmessers des Arms 4i von der Bewegungsachse des Dichtkörpers 4 ident mit dem radialen Abstand des Außendurchmessers der Führungsfläche 4f von der Bewegungsachse des Dichtkörpers 4, wahlweise ist der radiale Abstand des Außendurchmessers des Arms 4i von der Bewegungsachse des Dichtkörpers 4 kleiner als der radiale Abstand des Außendurchmessers der Führungsfläche 4f von der Bewegungsachse des Dichtkörpers 4.
Wahlweise erhöht ein radialer Einstich an der Führungsfläche 4f vor den Greifarmen 4h oder am Anfang des Greifarms 4h des Dichtkörpers 4 die Elastizität der Greifarme 4h und/oder verhindert eine Verformung des Dichtkörpers 4 im Bereich der Führungsfläche 4f und/oder reduziert den Reibungswiderstand zwischen den beiden Führungsflächen 4f, 5c.
Wahlweise ist die erste Stirnfläche 4a des Dichtkörpers 4 eine Stützfläche zur Vermeidung einer unzulässigen Verformung der Hauptdichtfläche 4b bei großen Differenzdrücken am Dichtkörper 4.
Wahlweise ist die zweite Stirnfläche 4c des Dichtkörpers 4 eine Stützfläche zur Vermeidung einer unzulässigen Verformung der Vorsteuerdichtfläche 4b bei großen Differenzdrücken am Dichtkörper 4.
Bevorzugt ist die Hauptdichtfläche 4a parallel und/oder konzentrisch zur Vorsteuerdichtfläche 4b ausgeführt, wahlweise ist die Form der Hauptdichtfläche 4a unterschiedlich zur Form der Vorsteuerdichtfläche 4b.
Bevorzugt sind die Hauptdichtfläche 4a und/oder die Vorsteuerdichtfläche 4b eben, wahlweise ist die Form der Hauptdichtfläche 4a und/oder die Form der Vorsteuerdichtfläche 4b abweichend von der ebenen Form.
Wahlweise sind am Dichtkörper 4 Abflachungen an der Führungsfläche 4f zur Vermeidung eines Grates im Bereich der Schließkante des Spritzgusswerkzeuges oder zur Entformung aus einem Spritzgusswerkzeug ausgeführt.
Wahlweise sind am Dichtkörper 4 Ausschnitte oder Bohrungen zur Gasführung ausgeführt und das Fluid durchströmt und/oder umströmt den Dichtkörper 4.
Wahlweise sind die Ausnehmungen 4o, 4p, 4q oder Teile der Ausnehmungen 4o, 4p, 4q mit einem elastischen Material oder einem elastischen Element gefüllt oder nehmen ein elastisches Material oder ein elastisches Element auf.
Bevorzugt ist der Dichtkörper 4 aus einem polymeren Werkstoff gefertigt, wahlweise ist der Dichtkörper 4 aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
Bevorzugt ist der Anker 5 einteilig ausgeführt, wahlweise ist der Anker 5 mehrteilig ausgeführt.
Bevorzugt ist die Bohrung 5a im Anker 5 und/oder die Führungsfläche 4f des Dichtkörpers 4 mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt. Wahlweise ist der Querschnitt der Bohrung 5a und/oder die Führungsfläche 4f des Dichtkörpers 4 nicht kreisförmig ausgeführt, wobei der Dichtkörper 4 im Bereich seiner radialen Führung im Anker einen korrespondierenden Querschnitt aufweist.
Bevorzugt ist der Einstich 5d am Anker 5 mit einem rechteckigen Querschnitt ausgeführt, wahlweise ist der Einstich 5d am Anker 5 mit einem beliebigen Querschnitt, der die Mitnehmerfunktion erfüllt, ausgeführt, wobei der Greifer 4j wahlweise einen korrespondierenden Querschnitt aufweist.
Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Führungsfläche 5c und der Stützfläche 5e 90°, wahlweise ist jeder Winkel, der die Mitnehmerfunktion erfüllt, möglich.
Wahlweise ist die Verbindung am Anker 5 ein radialer Einstich (ringförmige Nut) 5d, wahlweise bilden einzelne Bohrungen oder einzelne oder zusammenhängende Ausnehmungen wie. z.B. Ausfräsungen den Einstich 5d am Anker 5, wobei einzelne oder alle Bohrungen oder Ausnehmungen eine Drehung des Dichtkörpers 4 im Anker 5 verhindern und wahlweise durchgehend als Strömungspfad zur Dichtfläche 5b ausgeführt sind.
Bevorzugt ist die Schließfeder 6 am Anker 5 befestigt, wahlweise ist die Schließfeder 6 als eigenständiger Bauteil kein Bestandteil des Verschlusssystems 100.
Wahlweise wird der Anker 5 nicht durchströmt und sowohl die Zulauf- als auch die Ablaufbohrung sind im Gehäuse 1 im Bereich des Dichtkörpers 4 ausgeführt.
Bevorzugt erfolgt die Strömung vom Zulauf 1a zum Ablauf 1b über die Vorsteuerdichtfläche 4d durch den radialen Spalt zwischen der Führungsfläche 4f des Dichtkörpers 4 und der Führungsfläche 5c des Ankers 5, wahlweise erfolgt die Strömung vom Zulauf 1a zum Ablauf 1b über die Vorsteuerdichtfläche 4d durch eine Bohrung oder einen Kanal im Anker 5.
Bevorzugt beträgt der nominale Ventilhub 0,3 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt beträgt der nominale Ventilhub 0,5 mm bis 1,2 mm.
Bevorzugt beträgt der nominale Vorsteuerhub 0,05 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt beträgt der nominale Vorsteuerhub 0,1 mm bis 0,3 mm.
Wahlweise wird das Gehäuse 1 oder ein Teil des Gehäuses 1 durch ein Behälterventil gebildet.
Bevorzugt ist das Verschlusssystem in einem indirekt gesteuerten und elektromagnetisch betätigbaren Absperrventil verbaut, wahlweise ist das Verschlusssystem in einem indirekt gesteuerten und elektromagnetisch betätigbaren Ventil wie z.B. in einem elektromagnetisch betätigten Druckregelventil verbaut.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1a: Zulauf
1b: Ablauf
1c: Ventilsitz
1d: Rückschluss
2: Magnetspule
2a: Spulenkörper
2b: Wicklung
3: Dichtung
4: Dichtkörper
4a: Erste Stirnfläche
4b: Hauptdichtfläche
4c: Zweite Stirnfläche
4d: Vorsteuerdichtfläche
4e: Vorsteuerbohrung
4f: Führungsfläche
4g: Mitnehmer
4h: Greifarm
4i: Arm
4j: Greifer
4k: Außenfläche
41: Stützfläche
4m: Einführschräge
4n: Endfläche
4o: Erste Ausnehmung
4p: Zweite Ausnehmung
4q: Ausnehmung
5: Anker
5a: Bohrung
5b: Dichtfläche
5c: Führungfläche
5d: Radialer Einstich
5e: Stützfläche
5f: Außenliegende Führungsfläche
5g: Ausschnitt
5h: Querbohrung
5i: Gestufte Bohrung
5j: Arbeitsspalt
6: Schließfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6142128 [0004]
EP 2857727 [0004]
EP 2743555 [0004]
DE 102014210066 [0004]

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Ventil (200) umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Zulauf (1a) und einem Ablauf (1b), zwischen denen ein erster Strömungspfad definiert ist, und einem im ersten Strömungspfad angeordneten Ventilsitz (1c), eine Magnetspule (2), ein Verschlusssystem (100) mit einem zwischen einer Offenposition und einer Schließposition beweglichen, zylinderförmigen Dichtkörper (4) mit einer Hauptdichtfläche (4b), die im Bereich einer ersten Stirnfläche (4a) des Dichtkörpers (4) angeordnet ist und einer Vorsteuerdichtfläche (4d), die im Bereich einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche (4c) des Dichtkörpers (4) angeordnet ist, wobei zwischen erster und zweiter Stirnfläche (4a, 4c) eine Vorsteuerbohrung (4e) als zweiter Strömungspfad ausgebildet ist, einen Anker (5) mit einer Dichtfläche (5b) und wahlweise eine Schließfeder (6), wobei der Dichtkörper (4) dazu ausgebildet ist, in der Schließposition durch Anlagern der Hauptdichtfläche (4b) an den Ventilsitz (1c) den ersten Strömungspfad und durch gleichzeitiges Anlagern der Dichtfläche (5b) an der Vorsteuerdichtfläche (4d) den zweiten Strömungspfad zu verschließen und in der Offenposition zumindest die Hauptdichtfläche (4b) vom Ventilsitz (1c) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) am Anker (5) so angebracht ist, dass er relativ zum Anker (5) in Richtung der Längsachse des Ankers (5) verschiebbar ist und der Dichtkörper (4) durch eine Verbindung mit dem Anker (5) eine Baugruppe bildet, wobei die Verbindung zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Anker (5) einen Mitnehmer (4g) am Dichtkörper (4) und einen radialen Einstich (5d) am Anker (5) umfasst, wobei der Mitnehmer (4g) am Dichtkörper (4) in Form eines Clipmechanismus einen oder mehrere in Radialrichtung nach außen gerichtete und elastisch verformbare Greifarme (4h) umfasst, wobei jeder Greifarm (4h) von Ausnehmungen (4o, 4p, 4q) umgeben und freigestellt ist, wobei die Ausnehmungen (4o, 4p, 4q) die Verformung der Greifarme (4h) in radialer Richtung bei der Montage des Dichtkörpers (4) am Anker (5) ermöglichen, wobei sich die Ausnehmungen (4o, 4p, 4q) ausgehend von der zweiten Stirnfläche (4c) in Längsrichtung zur ersten Stirnfläche (4a) erstrecken, wobei die Ausnehmungen (4o, 4p, 4q) radial außerhalb der Vorsteuerdichtfläche (4d) und radial innerhalb einer Führungsfläche (4f) angeordnet sind, wobei jeder Greifarm (4h) einen langgestreckten Arm (4i) und einen am Ende des Arms (4i) in radialer Richtung aus dem Arm (4i) nach außen hervorstehenden Greifer (4j) als Haken umfasst, wobei der Greifer (4j) mit dem Einstich (5d) des Anker (5) in Eingriff steht, und wobei eine Stützfläche (41) des Greifers (4j) in der Schließposition des elektromagnetisch betätigten Ventils (200) von einer Stützfläche (5e) des Ankers (5) beabstandet ist und die Stützfläche (41) des Greifers (4j) bei geöffnetem ersten Strömungspfad und/oder bei geöffnetem zweiten Strömungspfad des elektromagnetisch betätigten Ventils (200) an der Stützfläche (5e) des Ankers (5) anliegt, sodass der Dichtkörper (4) nach einem definierten Hub des Ankers (5) durch die Verbindung am Anker (5) gehalten und synchron mit dem Anker (5) bewegt wird.
Ventil (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (4g) in Längsrichtung des Dichtkörpers (4) zwischen der Hauptdichtfläche (4b) und der Vorsteuerdichtfläche (4c) angeordnet ist.
Ventil (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmige Ausnehmung (4o) innerhalb der Greifarme (4h) und die radial nach außen gerichteten, quaderförmigen Ausnehmungen (4p) auf beiden Seiten der Greifarme (4h) Materialaussparungen am Dichtkörper (4) sind, wobei die Ausnehmung (4o) und die Ausnehmungen (4p) verbunden sind und eine durchgehende Materialaussparung bilden und zwischen zwei benachbarten Greifarmen (4h) keine Führungsfläche (4f) des Dichtkörpers (4) angeordnet ist.
Ventil (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die um die Greifarme (4h) angeordneten Ausnehmungen (4q) Materialaussparungen am Dichtkörper (4) sind, wobei die Ausnehmung (4q) eines Greifarms (4h) nicht mit der Ausnehmmung (4q) eines benachbarten Greifarms (4h) verbunden ist und zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen (4q) eine Führungsfläche (4f) des Dichtkörpers (4) angeordnet ist.