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Die Erfindung geht von einem Magnetventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen aus, wie es beispielsweise aus
DE 24 39 271 A1 bekannt ist.
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Stromöffnende Magnetventile sind Magnetventile, die sich öffnen, wenn durch ihren Elektromagneten Strom fließt. Wenn der Elektromagnet abgeschaltet wird, schließen sich derartige Magnetventile und bleiben im stromlosen Zustand des Elektromagneten geschlossen. Stromschließende Magnetventile sind dementsprechend Magnetventile, die sich schließen, wenn durch den Elektromagneten Strom fließt, und im stromlosen Zustand öffnen.
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Die
DE 24 39 271 A1 offenbart in den
1 und
2 ein stromschließendes Magnetventil und in den
3 bis 6 stromöffnende Magnetventile. Das stromschließende Magnetventil hat einen Magnetanker, der gegen die Kraft einer Druckfeder relativ zu einem Verschlussteil beweglich ist. Wird der Elektromagnet dieses Magnetventils eingeschaltet, wird die Kraft der Druckfeder von der Magnetkraft überwunden und der Magnetanker drückt das Verschlussteil gegen seinen Ventilsitz, so dass das Magnetventil geschlossen wird. In dieser Position verschließt ein in dem Magnetanker gegen eine zweite Druckfeder gelagertes Verschlussstück einen Hilfsventilkanal, der einen an eine Oberseite des Verschlussteils angrenzenden Druckausgleichraum mit einem Austrittskanal des Magnetventils verbindet. Der Druckausgleichraum ist über eine Drosselstelle mit dem Eintrittskanal des Magnetventils verbunden, so dass ein an dem Eintrittskanal anliegender Eingangsdruck sich auch in dem Druckausgleichraum aufbaut und die magnetische Schließkraft unterstützt. Wird der Elektromagnet abgeschaltet, hebt die Druckfeder den Magnetanker von dem Verschlussteil ab, so dass sich der Hilfsventilkanal öffnet und der Druck in dem Druckausgleichraum abbaut, so dass dann der Eingangsdruck das Verschlussteil von dem Ventilsitz abhebt und somit das Magnetventil öffnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie kostengünstig ein stromschließendes Magnetventil geschaffen kann, das sich auch bei geringem Fluiddruck rasch öffnen kann und mit geringer Magnetkraft zuverlässig schließen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Magnetventil mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßes Magnetventil enthält eine Öffnungsfeder, deren Federkraft bei geöffnetem Magnetventil das Verschlussteil von dem Ventilsitz abhebt. Auf diese Weise kann sich das Magnetventil unabhängig vom Eingangsdruck, der an seinem Eintrittskanal anliegt, rasch und zuverlässig öffnen und offen bleiben.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Magnetanker und dem Verschlussteil ein Gegenpol angeordnet ist. Ein Gegenpol wird manchmal auch als Gegenanker bezeichnet. Ein Gegenpol wird von dem Elektromagneten ebenso wie der Magentanker magnetisiert und vergrößert somit die Magnetkraft, mit welcher Magnetanker in seine Schließstellung bewegt wird. Vorteilhaft genügt deshalb ein relativ keiner Elektromagnet.
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Bevorzugt ist bei einem erfindungsgemäßen Magnetventil der Gegenpol relativ zu dem Gehäuse unbeweglich. Beim Öffnen und Schließen des Magnetventils bewegen sich also der Magnetanker und das Verschlussteil relativ zueinander und zu dem Gegenpol. Zum Öffnen und Schließen des Magnetventils muss somit der Gegenpol nicht bewegt werden, so dass vorteilhaft kleine Kräfte ausreichen. Vorteilhaft kann dabei die Bewegung des Magnetankers einen Hilfsventilkanal öffnen und schließen, so dass sich ein einfacher Aufbau realisieren lässt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Magnetanker in einem hülsenförmigen Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist und dieser Abschnitt eine Hülse aus eine nicht- oder nur schlecht magnetisierbaren Material aufweist, die an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende jeweils eine kürzere Hülse aus einem magnetisierbaren Material trägt, so dass zwischen den beiden magnetisierbaren Hülsen ein Abstand ist, vorzugsweise ein Abstand der wenigstens halb so groß wie die Länge einer der magnetisierbaren Hülsen ist. Das hülsenförmige Gehäuse hat dann also einen oberen Teil und einen unteren Teil, die aus einem magnetisierbaren Werkstoff sind, und der hülsenförmige Abschnitt des Gehäuses hat zwischen dem oberen und dem unteren Teil einen mittleren Teil, der aus einem nicht- oder zumindest weniger magnetisierbarer Werkstoff ist. Auf diese Weise kann das von der Magnetspule erzeugte Magnetfeld vorteilhaft in dem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt fokussiert werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils im geöffneten Zustand, und
- 2 das in 1 gezeigte Magnetventil im geschlossenen Zustand.
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Das in den Figuren dargestellte Magnetventil hat ein Ventilgehäuse 4, das einen Eintrittskanal 11 und einen Austrittskanal 12 bildet. In dem Ventilgehäuse 4 sind eine Ringwand 13, die einen Ventilsitz 7 bildet, und ein Verschlussteil 5, das in seiner in 2 gezeigten Schließstellung mit einer Unterseite an dem Ventilsitz 7 anliegt und in seiner in 1 gezeigten Offenstellung von dem Ventilsitz 7 abgehoben ist, angeordnet. Das Verschlussteil 5 weist einen Rand auf, der in der Schließstellung über den ringförmigen Ventilsitz 7 übersteht, so dass in der Schließstellung die Ringwand 13 den Eintrittskanal 11 von dem Austrittskanal 12 trennt.
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Das Magnetventil wird mit einer schematisch dargestellten Magnetspule 14 betätigt, die einen hülsenförmigen Abschnitt 4a des Gehäuses 4 umgibt. In dem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 4a sind ein Magnetanker 1 und ein Gegenpol 3 angeordnet. Während der Gegenpol 3 relativ zu dem Gehäuse 4 unbeweglich ist, ist der Magnetpol 1 in axialer Richtung in dem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 4a relativ zu dem Gegenpol 3 und dem Verschlussteil 5 gegen die Kraft einer Druckfeder 2 beweglich.
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Die Druckfeder 2 ist zwischen dem Magnetanker 1 und dem Gegenpol 3 angeordnet. Ein Ende der Druckfeder 2 drückt gegen den Magnetanker 1, das andere Ende gegen den am Gehäuse 4 befestigten Gegenpol 3.
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An einer Oberseite des Verschlussteils 5 ist ein Druckausgleichraum 15a, 15b angeordnet, der über eine Drosselstelle 9 an den Eintrittskanal 11 angeschlossen ist und über einen Hilfsventilkanal 6 mit dem Austrittskanal 12 verbunden ist. Das dem Magnetanker 1 zugewandte Ende des Hilfsventilkanals 6 bildet dabei einen Hilfsventilsitz 10. In 2 liegt der Magnetanker 1 an dem Hilfsventilsitz 10 an und verschließt so den Hilfsventilkanal 6.
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Der Druckausgleichraum 15a, 15b hat dabei einen Teil 15a, der sich zwischen dem Gegenpol 3 und dem Verschlussteil 5 erstreckt, und einen weiteren Teil 15b, der sich zwischen dem Gegenpol 3 und dem Magnetpol 1 befindet. Diese beiden Teile 15a, 15b des Druckausgleichraums stehen über eine Nut oder einen Spalt zwischen Gegenpol 3 und Gehäuse 4 oder eine Bohrung, die durch den Gegenpol 3 hindurchführt, in Verbindung. Zwischen dem von dem Gegenpol 3 abgewandten Ende des Magnetankers 1 und dem Gehäuse 4 befindet sich ein weiterer Teil des Druckausgleichraums, der beispielsweise über einen Spalt zwischen Magnetpol 1 und dem hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 4a mit dem darunterliegenden Teil 15b des Druckausgleichraums in Verbindung steht.
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Die Drosselstelle 9 kann beispielsweise als ein Spalt zwischen dem Verschlussteil 5 und dem Gehäuse 4 oder auch als eine Bohrung durch das Verschlussteil 5 ausgeführt sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Dichtring 16, der einerseits an dem Verschlussteil 5 und andererseits an dem Gehäuse 4 anliegt mit einer axial verlaufenden Nut zu versehen, durch die Fluid von dem Eintrittskanal 11 in den Druckausgleichraum 15a strömen kann.
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Wegen der Drosselstelle 9 füllt sich der Druckausgleichraum 15a, 15b bei geschlossenem Magnetventil mit der Zeit mit Fluid aus dem Eintrittskanal 11, so dass der am Eintrittskanal 11 anliegende Druck auch auf dem Verschlussteil 5 lastet und dieses gegen den Ventilsitz 7 drückt. Dieser Druck verstärkt somit die von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Schließkraft, die über den Magnetanker 1 auf das Verschlussteil 5 ausgeübt wird, um das Magnetventil geschlossen zu halten.
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Um das Magnetventil aus seinem in 1 gezeigten offenen Zustand in seinen in 2 gezeigten geschlossenen Zustand zu versetzten, wird der von der Magnetspule 14 gebildete Elektromagnet eingeschaltet. Dadurch werden der Magnetanker 1 und der Gegenpol 3 magnetisiert, so dass sie sich wechselseitig anziehen und dabei die Druckfeder 2 zusammen drücken. Dies führt dazu, dass sich der Magnetanker 1 nach unten zu dem am Gehäuse 4 befestigten Gegenpol 3 bewegt.
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Bei dieser Bewegung trifft der Magnetanker 1 auf das aus dem Gegenpol 3 herausragende Ende des Hilfsventilkanals 6 und verschließt diesen. Der Hilfsventilkanal 6 verläuft durch das Verschlussteil 5 hindurch und bildet an seinem Ende einen Hilfsventilsitz 10, an dem der Magnetanker 1 in 2 anliegt.
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Ein Endabschnitt des Hilfsventilkanals 6 wird dabei von einem Rohr gebildet, das von dem Verschlussteil 5 ausgeht und durch den Gegenpol 3 hindurch ragt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 2 eine Schraubenfeder, die um diesen Endabschnitt des Hilfsventilkanals 6 herum angeordnet ist. Die Druckfeder 2 kann aber beispielsweise auch neben dem Hilfsventilkanal 6 angeordnet sein.
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Bei seiner Schließbewegung drückt der Magnetanker 1 auf das aus dem Gegenpol 3 herausragende Rohr des Hilfsventilkanals 6 und verschiebt so das Verschlussteil 5 gegen die Kraft einer Öffnungsfeder 8 in seine in 2 gezeigte Schließstellung, in der es an dem Ventilsitz 7 anliegt.
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Die Öffnungsfeder 8 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder, die um das Verschlussteil 5 herum angeordnet ist und zwischen dem Gehäuse 4 und dem Verschlussteil 5 wirkt. Ein Ende der Öffnungsfeder 8 stützt sich an einem Vorsprung des Verschlussteils 5, etwa einer Ringschulter, ab, während sich das andere an einem radial einwärtsgerichteten Vorsprung abstützt, der von dem Gehäuse 4 ausgeht.
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Wenn der Elektromagnet abgeschaltet wird, hebt die Druckfeder 2 den Magnetanker 1 an und öffnet so den Hilfsventilkanal 6. Als Folge davon fällt der Druck in dem Druckausgleichraum 15a, 15b auf den am Austrittskanal 12 anliegenden Druck ab. Die Öffnungsfeder 8 hebt dann das Verschlussteil 5 von dem Ventilsitz 7 ab, so dass das Magnetventil in die in 1 gezeigten geöffneten Zustand gelangt.
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Wie 2 zeigt, ragt der Hilfsventilkanal 6 auch in dem geschlossenen Zustand des Magnetventils aus dem Gegenpol 3 heraus, so dass stets zwischen dem Gegenpol 3 und dem Magnetanker 1 ein Spalt ist, beispielweise ein Ringspalt von 0,1 mm. Ausgehend von diesem Zustand ist der Hub des Magnetankers 1 beim Übergang in den geöffneten Zustand des Magnetventils etwas größer als der Hub des Verschlussteils 5. Im geöffneten Zustand des Magnetventils ist deshalb zwischen dem Ende des Hilfsventilkanals 6 und dem Magnetanker 1 ein Abstand, beispielsweise ein Abstand von 0,5 mm. Der Öffnungshub des Magnetankers 1 und der Öffnungshub des Verschlussteils sind dabei anschlagbegrenz. Beispielsweise können das Gehäuse 4 bzw. der Gehäuseabschnitt 4a eine Anschlag für das Verschlussteil 5 bzw. den Magnetanker 1 bilden.
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Der hülsenförmige Abschnitt 4a des Gehäuses 4 hat einen oberen Teil 17 und einen unteren Teil 18, die aus einem magnetisierbaren Werkstoff sind, etwa in Form einer Hülse aus Eisen. Der hülsenförmige Abschnitt 4a des Gehäuses4a hat zwischen dem oberen Teil 17 und dem unteren Teil 18 einen mittleren Teil, der aus einem nicht- oder zumindest weniger magnetisierbaren Werkstoff ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Magnetanker
- 2
- Druckfeder
- 3
- Gegenpol
- 4
- Gehäuse
- 4a
- Gehäuseabschnitt
- 5
- Verschlussteil
- 6
- Hilfsventilkanal
- 7
- Ventilsitz
- 8
- Öffnungsfeder
- 9
- Drosselstelle
- 10
- Hilfsventilsitz
- 11
- Eintrittskanal
- 12
- Austrittskanal
- 13
- Ringwand
- 14
- Magnetspule
- 15a
- Druckausgleichraum
- 15b
- Druckausgleichraum
- 16
- Dichtring
- 17
- Hülse
- 18
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2439271 A1 [0001, 0003]