DE10340941A1

DE10340941A1 - Magnetventil

Info

Publication number: DE10340941A1
Application number: DE2003140941
Authority: DE
Inventors: Bertram Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-31
Also published as: WO2005026598A1

Abstract

Es wird ein Magnetventil zur Steuerung eines Fluids vorgeschlagen. Das Magnetventil umfasst einen Aktuator (14) mit einem Gehäuse (17), einem Polkern (18) und einer Spule (19), die auf einen Spulenkörper (18) gewickelt ist, sowie einen mittels des Aktuators (14) betätigten Magnetanker (15), der über ein Ventilschließglied mit einem Ventilsitz (16) zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist der Aktuator (14) als Topfmagnet ausgebildet (Figur).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Magnetventil zur Steuerung eines Fluids gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.
Ein derartiges Magnetventil ist aus der Praxis bekannt und dient beispielsweise im Bereich der Industriehydraulik als Arbeitsventil für einen hydraulischen Verbraucher.
Das bekannte Magnetventil, das in Relaisbauform oder in Hubmagnetbauform ausgeführt sein kann, umfasst einen Aktuator, der ein Gehäuse, einen Polkern und eine Spule aufweist, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist und im Betrieb mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Bei Anlegen einer Spannung an die Spule erfolgt eine Magnetisierung des Polkerns und des Gehäuses, so dass auf einen Magnetanker ein magnetisches Moment ausgeübt wird, was eine Verschiebung desselben auslöst. Der Magnetanker, der ein Ventilschließglied bildet oder mit einem solchen verbunden ist, wirkt mit einem Ventilsitz zusammen, so dass eine Steuerung des Fluids von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite des Magnetventils erfolgen kann.
Bei dem bekannten Magnetventil besteht jedoch das Problem, dass Magnetfeldlinienverluste auftreten und sogenannte Schadspalte vorliegen, die auf die Verwendung von nicht komplett umschließenden Rückschlusselementen sowie auf Wicklungsträger aus nicht magnetisierbarem Material zurückzuführen sind. Dadurch muss zur Erlangung der beim jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Magnetkraft das Magnetventil hinsichtlich seiner Bauform und seiner Leistung vielfach sehr groß ausgelegt sein.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil zur Steuerung eines Fluids mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einem nach dem Topfmagnetprinzip ausgebildeten Aktuator hat den Vorteil, dass hohe Magnetkräfte zur Schaltung des Ventilschließglieds bei gleichzeitig geringer Baugröße des Aktuators erreicht werden können. Insbesondere kann ein als Topfmagnet ausgebildeter Aktuator patronen- bzw. kartuschenartig ausgelegt sein und so mit hoher Flexibilität variabel in eine korrespondierende Aufnahme eines hydraulischen oder auch pneumatischen Systems eingesetzt werden. Das Magnetventil nach der Erfindung kann mithin ein bauraum- und leistungsoptimiertes Magnetventil darstellen.

Ein erfindungsgemäß ausgelegtes Magnetventil eignet sich insbesondere zum Einsatz bei unterschiedlichen Medienverteilersystemen, bei Arbeitsaggregaten, wie Zylindern, oder bei Kanalplatten oder auch zum Einsatz als Arbeitsventil oder als Vorsteuerventil eines Arbeitsventils.

Um magnetische Feldlinienverluste zu unterbinden bzw. zu minimieren und Schadspalte an dem Aktuator auszuschließen, bildet der Polkern bei einer bevorzugten Ausführungsform des Magnetventils nach der Erfindung den Spulenkörper.

Diese Bauart des Magnetventils nach der Erfindung ermöglicht eine große Wirkfläche, über die die magnetische Kraft übertragbar ist.

Zur weiteren Minimierung des beim Einbau des Magnetventils nach der Erfindung erforderlichen Bauraums ist es zweckmäßig, dass an dem Polkern ein Kontaktträger für elektrische Anschlüsse der Spule und/oder ein Spulenfuß angespritzt sind. Der Kontaktträger und der Spulenfuß dienen als axiale Begrenzungen der Spule.

Durch Einsatz des Tropfmagnetprinzips bei dem Magnetventil nach der Erfindung kann ein leichtes und geometrisch einfach ausgebildetes, den Magnetanker darstellendes Stellelement eingesetzt werden, das beispielsweise die Form einer scheibenförmigen Hubplatte hat. Bei dieser Ausführungsform kann zur Dichtung des Ventilsitzes ein Elastomer direkt auf das Stellelement aufgespritzt werden. Durch ein Stellelement mit einem geringen Gewicht kann auch ein geräuschoptimiertes Schalten erreicht werden.

Eine zweckmäßige Befestigung des Aktuators liegt vor, wenn er in einer topfartigen Aufnahme eines Ventilkörpers fixiert ist, der einen Ventilraum begrenzt und den Ventilsitz bildet. Die Fixierung des Aktuators an dem Ventilkörper kann dann beispielsweise mittels eines Fixierrings erfolgen, welcher als Verrastungsring oder auch als Schraubring ausgebildet sein kann.

Der Magnetanker ist in der Regel mittels einer Feder in Schließrichtung vorgespannt. Zur weiteren Bauraumoptimierung kann sich die beispielsweise als Spiraldruckfeder ausgebildete Feder an dem Aktuator, insbesondere an dem Spulenfuß, der an dem Polkern angespritzt ist, abstützen.

Zur Fixierung der Spiraldruckfeder kann an der dem Magnetanker zugewandten Stirnseite des Spulenfußes eine Ringnut ausgebildet sein.

Um den Magnetanker bei einem nach dessen Montage erfolgenden Transport in Position zu halten, weist das Magnetventil nach der Erfindung vorzugsweise Mittel zur Sicherung des Magnetankers auf, welche beispielsweise mindestens zwei Rasthaken umfassen, die vorzugsweise an dem Spulenfuß angespritzt sind und in korrespondierende Aufnahmen des Magnetankers eingreifen. Die Rasthaken weisen zweckmäßigerweise jeweils eine Hinterschneidung auf, welche ein Verrasten an einer Hinterschneidung der jeweils zugeordneten, beispielsweise nutförmigen Aufnahme des Magnetankers ermöglicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Magnetventils nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetventil mit einem nach dem sogenannten Topfmagnetprinzip ausgebildeten Aktuator.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Zeichnung ist ein Magnetventil 10 dargestellt, das bei einem Medienverteilersystem zur Steuerung einer Flüssigkeit von einer sogenannten Zuströmseite 11 zu einer sogenannten Abströmseite 12 dient.
Das als 2/2-Ventil ausgeführte Magnetventil 10 umfasst einen als Ventilaufnahme dienenden Ventilkörper 13 und einen Aktuator 14 zur Betätigung eines als Magnetanker ausgeführten Ventilschließglieds 15, das mit einem von dem Ventil körper 13 gebildeten Ventilsitz 16 zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der Zuströmseite 11 zu der Abströmseite 12 zusammenwirkt.
Der Aktuator 14 ist nach dem Topfmagnetprinzip gefertigt und hat ein hülsenartiges Gehäuse 17, in dem im Wesentlichen ein stabförmig ausgebildeter Polkern 18 angeordnet ist, der ein aus Weicheisen gefertigtes Drehteil darstellt.
Direkt auf den Polkern 18 ist zur Bildung einer Spule 19 ein Kupferdraht schadspaltfrei aufgewickelt, der in axialer Richtung einerseits von einem sogenannten Kontaktträger 20 mit elektrischen Anschlüssen 31 und 32 und andererseits von einem sogenannten Spulenfuß 21 begrenzt ist. Der Kontaktträger 20, der zum Anschluss des Aktuators 10 an eine nicht näher dargestellte Spannungsquelle dient, und der Spulenfuß 21 sind an dem aus Weicheisen bestehenden Polkern 18 angespritzt.
Der Polkern 18, die Spule 19, der Kontaktträger 20 und der Spulenfuß 21 bilden eine Baueinheit, welche in den Innenraum des Gehäuses 17 eingepresst ist, wobei der Spulenfuß 21 die Spule 19 gegenüber einem von dem Ventilkörper 13 gebildeten Ventilraum 22, in welchem der Magnetanker 15 angeordnet ist, abdichtet.
Der Aktuator 14 ist wiederum in eine topfförmige Aufnahme 23 des Ventilkörpers 13 eingesetzt und mittels eines Rastrings 24 gesichert.
Zur Abdichtung des Ventilraums 22 gegenüber der Umgebung ist im Bereich der topfförmigen Aufnahme 23 am Umfang des Gehäuses 17 eine Ringnut 25 ausgebildet, welche einen O-Ring 26 aufnimmt.
Der Magnetanker 15 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und besteht aus einer Metallplatte 27, die an der dem Ventilsitz 16 zugewandten Seite mit einem Elastomer 28 umspritzt ist. Das Elastomer 28 dient beim Aufsetzen des Magnetankers 15 auf den Ventilsitz 16 als Dichtung und als Anschlagdämpfung.
Des Weiteren ist der Magnetanker 15 mittels einer Spiralfeder 29, die in einer stirnseitigen Ringnut 30 des Spulenfußes 21 fixiert ist, in Schließrichtung vorgespannt.
An dem Spulenfuß 21 sind an der dem Magnetanker 15 zugewandten Stirnseite drei hier nicht näher dargestellte Rasthaken angespritzt, die in nutenförmige Aufnahmen des Magnetankers 15 eingreifen und zur Sicherung des Magnetankers 15 nach dessen Montage an dem Aktuator 14 dienen. Ferner dienen die Rasthaken beim Betrieb des Magnetventils 10 zur Führung des Magnetankers 15 bei dessen Öffnungs- bzw. Schließbewegung, d. h. beim Schalten.

Claims

Magnetventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend einen Aktuator (14) mit einem Gehäuse (17), einem Polkern (18) und einer Spule (19), die auf einen Spulenkörper (18) gewickelt ist, sowie einen mittels des Aktuators (14) betätigten Magnetanker (15), der über ein Ventilschließglied mit einem Ventilsitz (16) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) nach dem Topfmagnetprinzip ausgebildet ist.
Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (18) den Spulenkörper bildet.
Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Polkern (18) ein Kontaktträger (20) angespritzt ist.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Polkern (18) ein Spulenfuß (21) angespritzt ist.
Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenfuß (21) dichtend an einer Wandung des Gehäuses (17) anliegt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (15) im Wesentlichen plattenartig ausgebildet ist und vorzugsweise zumindest an seiner dem Polkern (18) abgewandten Seite zumindest bereichsweise mit einem Elastomer (28) versehen ist, das mit dem Ventilsitz (16) zusammenwirkt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) in einer topfartigen Aufnahme (23) eines Ventilkörpers (13) fixiert ist, der einen Ventilraum (22) begrenzt und den Ventilsitz (16) bildet.
Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des Aktuators (14) an dem Ventilkörper (13) mittels eines Fixierrings (24) erfolgt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Magnetanker (15) über eine Spiralfeder (29) an dem Aktuator (14) abstützt.
Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Sicherung des Magnetankers.
Magnetventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Sicherung des Magnetankers mindes tens zwei Rasthaken umfassen, die vorzugsweise an den Spulenfuß (21) angespritzt sind und in korrespondierende Aufnahmen des Magnetankers (15) eingreifen.